Исследования износа направляющих роликов волочильного стана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова"

(ФГБОУ ВПО "МГТУ")

Кафедра технологии машиностроения

ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ, МАШИНОСТРОЕНИЯ И МАТЕРИАЛООБРАБОТКИ

ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

Исследования износа направляющих роликов волочильного стана

Выполнил: Мифтахов М.Р.,

Проверил: Налимова М.В., доцент, к.т.н.

Магнитогорск

2016

1 Износ деталей волочильных станов

Исправное состояние всякого механизма зависит от исправности его деталей. Если детали изготовлены с необходимой точностью из материала, удовлетворяющего по своей прочности условиям работы, термически правильно обработаны и весь механизм смонтирован правильно, то он будет работать надежно и длительность его работы будет зависеть от того, насколько механизм технически правильно эксплуатируется.

В процессе работы детали подвергаются износу; в результате пластических деформаций, вызываемых действующими на деталь силами, первоначальная форма рабочей поверхности ее изменяется; в местах концентрации напряжений появляются трещины, постепенно увеличивающиеся, в результате чего происходит излом детали.

Если указанные изменения первоначальных размеров и формы детали превышают допустимые отклонения, то нарушается правильность работы механизмов и возникает необходимость вывода таких механизмов в ремонт [1].

Величина износа определяется следующими факторами.

1) Родом и характером трения.

2) Величиной удельного давления между трущимися поверхностями.

3) Скоростью взаимного перемещения трущихся поверхностей.

4) Системой смазки и качеством смазочных материалов.

5) Формой и размерами трущихся поверхностей.

Процесс изнашивания детали, работающей в сопряжении с другой деталью, происходит несколько этапов.

Первый этап (самый кратковременный), так называемый период приработки, заключается в уничтожении гребешков на поверхности детали, образовавшихся при ее механической обработке.

Далее происходит износ, характеризуемый относительным постоянством условий работы трения. Этот период можно назвать периодом нормального износа, периодом основной работы детали, и он продолжается до тех пор, пока увеличивающиеся зазоры в сопряжении не вызовут нарушения ее работы. С этого момента начинается ускоренный и нарастающий износ, который может вызвать аварию машины. Чтобы не довести машину до такого состояния, изношенные детали следует заменить до того, как наступит период ускоренного износа [2].

2 Причины износа отдельных деталей узлов волочильных станов

К наиболее быстроизнашивающимся деталям волочильного стана относятся: тянущие барабаны, шкивы клиноременных передач, зубчатые колеса последней ступени в кинематической силовой цепи, особенно конические зубчатые пары. Также довольно быстрый износ получают обводные ролики, детали дифференциального (поводкового) устройства, работающие в условиях сухого трения.

Поводковое устройство на барабане предназначено для съема проволоки с барабана и передачи ее на следующий блок через обводной, направляющий ролик с некоторым натяжением, т.е. поводок вращается по часовой стрелке или против с торможением. Фрикционная пара работает в условиях сухого трения и имеет срок службы около 6 месяцев.

Стойкость деталей тормозного устройства зависит от точности подготовки маршрута волочения и от степени износа по маршруту волочения волочильного инструмента. В случае, если на промежуточном (каком-то) барабане будет происходить либо быстрое накопление проволоки, либо, наоборот, быстрый расход ее, то это приводит к значительному вращению поводка относительно барабана, что и приводит к интенсивному износу (истиранию) фрикционной пары.

Обводные ролики и блоки изнашиваются по дну канавки в результате возникновения значительных контактных давлений и пробега по поверхности проволоки (рассматривая обращенное движение ролика по проволоке). Образующаяся канавка может служить причиной обрыва проволоки при волочении, если протягиваемый диаметр проволоки будет несколько больше размера канавки ( но не ручья ролика), что приводит к заклиниванию проволоки и ее обрыву.

Из сказанного выше следует, что даже при нормальной эксплуатации волочильного стана происходит постепенный износ механический износ отдельных деталей узлов стана. Поэтому, в целях снижения скорости процесса износа, необходимо использовать комплекс мер и методов по упрочнению поверхностей, повышению износостойкости трущихся поверхностей быстроизнашивающихся деталей [4].

3 Детали проводки проволоки

Передача проволоки с барабана на барабан в процессе волочения в станах магазинного типа осуществляется через систему направляющих роликов и поводковых устройств. Значительно проще, однако, тоже с применением направляющих роликов, проводится эта операция в станах с автоматическим регулированием скорости. Направляющие ролики (рисунок 1, а и в), выполненные в форме блоков, установлены на мыльницах, на опорах скольжения или на подшипниках качения. Верхние перекидные ролики (рисунок 1, б) имеют форму наружной поверхности параболическую, чем достигается свободное скольжение проволоки вдоль поверхности ролика и его равномерный износ.

Рисунок 1 - Направляющие ролики

Детали проводки, а в особенности ролик поводкового устройства, подвергаются интенсивному износу вследствие скольжения проволоки по их поверхности. Поэтому применяют меры для его уменьшения: смазку подшипниковых узлов деталей, подбор соответствующих материалов для их изготовления и т. д.

Поводковые устройства применяют исключительно в станах магазинного типа. Они регулируют подачу проволоки на волочильные барабаны, потребность в которой в процессе волочения может меняться.

Недостатки волочильных станов магазинного типа:

- сложность траектории проволоки при волочении через систему поводковых устройств и направляющих роликов. По этой причине достигнутые в настоящее время на этих машинах максимальные скорости волочения порядка 1000-1200 м/мин являются по-видимому предельными, а использование их для волочения тонкой и тончайшей проволоки, особенно из низкопрочных металлов и сплавов, вообще не представляется возможным;

- закручивание проволоки вокруг оси при переходе с барабана на барабан через подводковое устройство. По этой причине волочильные станы магазинного типа не могут быть использованы для волочения особо прочной проволоки и проволоки фасонного сечения.

Рассмотрим принцип действия поводкового устройства. Предположим, что волочильный барабан с некоторой скоростью начинает вращаться против часовой стрелки. С этой же скоростью и в том же направлении стремится повернуться поводок, связанный с барабаном силами трения. Но кроме фрикционной связи между барабаном и поводком, последний также связан с движущейся проволокой, которая будет ограничивать его вращение. Поводок во время работы непрерывно давит на проволоку в том случае, если на последующий барабан требуется проволоки меньше, чем получает данный барабан, и наоборот, сматывает проволоку с данного барабана, если на следующем барабане требуется больше проволоки, чем поступает на данный. Таким образом, волочильные барабаны в процессе работы благодаря наличию поводковых устройств получают требуемое количество проволоки. Существенным недостатком поводковых устройств следует признать их непригодность для скоростного волочения, так как они способствуют возникновению обрывов проволоки. Кроме того, на работу поводковых устройств затрачивается дополнительная мощность, чем снижается коэффициент полезного действия стана [2].

На рисунке 2 представлено поводковое устройство волочильного стана UDZSA 2500.

Рисунок 2 - Устройство поводковое волочильного стана UDZSA 2500

Для того чтобы ослабить вредное действие износа, необходимо провести следующие мероприятия:

1) заменить трение скольжения, при котором износ протекает весьма интенсивно, трением качения;

2) применять высококачественную смазку и правильно выбирать систему смазки трущихся поверхностей. Как известно, смазка резко снижает коэффициент трения. В некоторых случаях коэффициент жидкостного трения в 50-100 раз меньше коэффициента сухого трения;

3) правильно выбирать материал для сопрягаемых трущихся пар.

Правильно выбранный материал для изготовления той или иной детали обеспечивает ее длительную износостойкость. В таблице 1 приведены материалы рекомендуемые для изготовления роликов волочильных станов.

Таблица 1 - Материалы, рекомендуемые для изготовления роликов волочильных станов

4) термически обрабатывать и повышать качество поверхности деталей для придания им износоустойчивости. Поэтому целесообразно, например, после термической обработки подвергать шлифовке рабочие участки барабанов, ступенчатые шкивы и т.д.;

5) наплавлять трущиеся поверхности твердыми износоустойчивыми металлами и сплавами. Этот способ довольно широко применяют для увеличения износоустойчивости рабочих поверхностей барабанов, ступенчатых шкивов, роликов и т.д.

Кроме того, существуют еще способы, которые, не уменьшая величины износа, направляют его в нужную сторону. К ним, например, относится способ, дающий возможность сообщать трущимся поверхностям возвратно-поступательное движение, при котором деталь изнашивается равномерно по всей длине; выбор рациональной формы трущейся поверхности также может обеспечить более равномерный ее износ.

Важным мероприятием, повышающим срок службы деталей, является правильное построение ступенчатого ряда размеров однотипных деталей. Такие быстроизнашивающиеся детали, как ролики, ступенчатые шкивы и другие, после переточки на следующий меньший размер могут быть опять использованы. тормозной цементованный науглероживание волочильный

4 Восстановление направляющего ролика и роликов поводковых устройств волочильного стана

Каждый технологический процесс восстановления деталей оборудования должен обеспечить: восстановление изношенного места детали до начального размера и требуемое качество поверхности; восстановление правильной форму детали; сохранение и повышение начальных эксплуатационных качеств материала восстанавливаемой детали.

Для восстановления первоначальных размеров ролика поводкового устройства волочильного стана применяют наплавку. А для увеличения износоустойчивости поверхности, в механическом цехе, применяют цементацию.

Цементацией называют - процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Целью цементации является, как уже говорилось, получение твердой и износостойкой поверхности, что достигается обогащением поверхностного слоя углеродом с последующей закалкой и низким отпуском.

За эффективную толщину цементованного слоя принимают сумму 1 заэвтектоидной, 2 эвтектоидной и половины переходной 3 (доэвтектойдной) зоны (рисунок 3) или глубину распространения контрольной твердости свыше определенного значения. В качестве контрольной твердости (после термической обработки) применяют:

- твердость НRС 50, характеризую суммарную величину эвтектоидной зоны и половины переходной зоны (до 0,45%С);

- твердость по Виккерсу НV 540-600.

Толщина (эффективная) цементованного слоя составляет 0,5-1,8 мм. Контактная прочность достигает 200 .

Рисунок 3 - Микроструктура после медленного охлаждения по толщине

цементованного слоя

Процесс цементации осуществляется нагревом изделия в среде газов, содержащий углерод. Основной реакцией, обеспечивающей науглероживание при газовой цементации, является диссоциация окиси углерода и метана:

(1)

Или

(2)

Процесс ведут при 910-930°С, 6-12ч.

Окончательные свойства цементованных изделий достигается в результате термической обработки, выполняемой после цементации. Термическая обработка заключается в закалке 840°С и отпуск 170-200°С. Твердость поверхностного слоя после термической обработки НRС 56-60.

Список использованных источников

1. Амлинский Я.А. Ремонт волочильного оборудования. М.: Металлургиздат. 1958. 163 с.

2. Горловский М.Б. Оборудование и инструмент для волочения стальной проволоки. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1960. 260 с.

3. Горловский М.Б. Оборудование проволочных и канатных цехов. М.: Издательство "Металлургия", 1964. 355 с.

4. Королев В.Д., Боков И.И., Кандауров Л.Е., Утяганов Л.Г., Красавин Б.Н. Волочильные станы для производства стальной проволоки: Учебное пособие. - Магнитогорск: МГТУ, 1999. - 236 с.

5. Цеков В.И. Восстановление деталей металлургического оборудования. М:. Металлургия, 1977.

6. Плахтин В.Д. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин. М:. Металлургия, 1983.

Размещено на Allbest.ru