Белгород, Белгородская область, Россия
сотрудник
Белгород, Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
ГРНТИ 55.39 Химическое и нефтяное машиностроение
ББК 351 Основные процессы и аппараты химической технологии
Эксплуатируемое вращающееся оборудование производства строительных материалов характеризуется производительностью, качеством продукции, себестоимостью, надежно-стью, безопасностью, фондоотдачей, энерговооруженностью и так далее. Потеря работо-способности оборудования происходит не только в результате длительной эксплуатации, но и так же на этот процесс оказывают влияние условия эксплуатации, определенные круг-лосуточной работой, высокими нагрузками, работой под открытым небом, большое коли-чество пыли, значительные перепады температур, агрессивность рабочей среды и др. Раз-личные физические и химические процессы, которые оказывают отрицательное воздей-ствие на материалы, из которых выполнены детали, также приводят к потери работо-способности, усталости металла и снижению их прочности. Обеспечение требуемого уров-ня технического состояния вращающегося оборудования определяет необходимость реше-ния проблемы совершенствования технологических методов и системы восстановления ра-ботоспособности на основе внедрения современных диагностических средств. Решение про-блемы включает разработку новых деталей, узлов и оборудования и новых монтажно-сборочных технологий, обеспечивающих своевременное восстановление работоспособности путем разработки новых технологий ремонта и модернизаций оборудования обеспечиваю-щих надежность работы и повышение производительности.
цементная печь, материал, корпус, базирование, погрешность установки, работоспособ-ность, нагрузки, износ.
Введение. Интенсификация развития промышленности производства строительных материалов возможна при комплексном решении технических и экономических задач, которые связаны с оптимизацией технической базы предприятий производства строительных материалов, что предусматривает оснащение предприятий современным оборудованием и поддержание технического состояния имеющегося парка агрегатов на заданном уровне, при котором обеспечивается его требуемая работоспособность и качество выпускаемой продукции при планируемых объемах производства. Если первая задача требует больших капитальных вложений, которые не всегда возможно реализовать, то второе должно быть обязательно исполнено, не зависимо от типа оборудования и срока его эксплуатации [1–3].
Основная часть. Для равномерного перемещения материала, подлежащего обработке внутри печного агрегата, необходимо чтобы уклон внутренней поверхности был равномерным, без местных выступов, в связи с тем, что они снижают скорость передвижения материала, повышают толщину стенок и снижают показатели технологического процесса обжига. Эти негативные факторы приводит к трансформации формы корпуса, неоднородному распределению нагрузки на опорные узлы и смещению корпуса [4, 5].
Отклонения корпуса печного агрегата устанавливает вектор погрешности позиционирования:
(1)
где – параметры смещения;
– параметры поворота.
Составляющие вектора обусловливаются точностью монтажа корпуса на отправной позиции в бандажах
.
Для установления положения корпуса при его монтаже на бандажах и определения вероятных позиционных отклонений, можно применить аналитические методы теории баз.
При контакте действительных установочных элементов корпуса с сопрягаемыми поверхностями бандажа и опор, теоретические опорные точки выражаются в виде точек контакта, положения координат которых устанавливают элементы вектора погрешности установки .
Координаты опорных точек контакта в системе, возможно представить двумя группами:
- нормальными устанавливающими отклонения опорных точек в нормальном к сопрягаемым поверхностям направлении;
- плановыми устанавливающими положения опорных точек на трех базирующих поверхностях.
Монтаж корпуса реализовывается по трем поверхностям (рис. 1) и обусловливается матрицей нормальных координат:
, (2)
где – нормальные координаты установочной базы, обусловливающие смещение по оси Z и поворот вокруг осей X и Y;
– нормальные координаты направляющей базы, от которых зависит смещение корпуса печного агрегата в направлении оси Х и поворот вокруг оси Z;
– координата опорной базы, устанавливающая перемещение вдоль оси Y;
Рис. 1. Схема базирования корпуса вращающегося агрегата:
1 – бандаж; 2 – башмак; 3 – корпус
Таким образом, погрешность позиционирования или погрешность монтажа корпуса печи возможно определить, используя формулу:
, (3)
где Q – матрица налагаемых связей размерности 6x6; Т – матрица нормальных координат.
Элементы матрицы представляют собой линейные функции определенных плановых координат опорных точек
. В развернутой форме можно записать:
(4)
Соответственно (4), параметры погрешности установки, образованные на установочной базе, вычисляются по следующей зависимости:
, (5)
где С – определитель:
.
В вышеприведённом выражении координаты ,
,
являются плановыми координатами опорных точек установочной базы (плоскость Х0Y).
Далее, элементы погрешности установки, определяемые на направляющей базе, можно задать следующем виде:
, (6)
где и
, плановые координаты опорных точек направляющей базы (плоскость Y0Z).
Элемент , определяемый на опорной базе, обусловливающий смещение корпуса вдоль оси Y задается в следующем виде:
. (7)
Определение численных значений всех составляющих общей погрешности установки (монтажа) корпуса агрегата, по вышеприведенным формулам (5–7), основывается на нахождении числовых величин отклонений нормальных координат опорных точек:
на установочной ,
направляющей ,
и опорной базах .
Величины плановых координат всех опорных точек устанавливают исходя из габаритных значений размеров агрегата и на основании положения системы координат 0XYZ на его основных базах.
Отклонения значений нормальных координат определяются как вертикальное отклонение центра корпуса от первоначального установленного положения, обусловленное допускаемым отклонением от плоскостности базовой поверхности.
Если совокупность случайных величин распределены по закону равной вероятности имеет место равномерная плотность распределения отклонений:
.
Отклонения значений нормальных координат в плоскости X0Y, обусловлены имеющимися зазорами в сопрягаемых деталях и сборочных узлах.
При базировании корпуса агрегата по конструктивно определенным базам численные величины плановых координат не изменяются. Нормальные координаты опорных точек
, характеризуются случайным характером, и их численные величины определяются фактическими отклонениями от заданной геометрической формы базовых поверхностей корпуса агрегата и численными значениями зазора между корпусом и бандажами.
В случае, если между корпусом и бандажами имеется зазор , может привести к неопределенности базирования корпуса агрегата, при которой элементы
меняются от максимального
до минимального
значений:
Наиболее вероятными отклонениями являются математические ожидания:
.
Можно определить, как условные математические ожидания наиболее потенциально возможные не нулевые составляющие погрешности установки по следующим математическим выражениям:
- для установочной базы:
.
- для направляющей базы:
Вывод. В результате применения вышеизложенной методики для повышения работоспособности печного вращающегося агрегата установлено, что необходимо уменьшить биение корпуса печи правильной установкой его на теоретическую ось вращения. Искажение оси (изменение положения оси) вращения корпуса агрегата приводит к дополнительным напряжениям в футеровке, в результате чего происходит ее разрушение, возникают дополнительные нагрузки на опорные узлы и механизмы вращения печного агрегата [6, 7].
Динамические нагрузки помимо износа и разрушения футеровки могут влиять на износ бандажей и роликоопор. Что в результате приводит к потере работоспособности и разрушению некоторых узлов агрегата.
1. Албагачиев А.Ю., Амбросимов С.К., Бавыкин О.Б., Большаков А.Н., Бондаренко Ю.А., Вячеславова О.Ф., Еременко Ю.И., За-бельян Д.М., Зайцев С.А., Козлова М.А., Кру-пеня Е.Ю., Лебедев В.А., Лобанов И.Е., Моро-зова А.В., Пелипенко Н.А., Пухальский В.А., Рыбак Л.А., Санин С.Н., Санина Т.М., Сереб-ренникова А.Г. и др. Прогрессивные машино-строительные технологии, оборудование и инструменты // Москва, 2015. Том VI. С.59-103.
2. Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А. Модернизация цементных печей // В сборни-ке: Вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решения сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2017. С. 35-38.
3. Амбросимов С.К., Бондаренко Ю.А., Верещака А.С., Верхотуров А.Д., Киричек А.В., Козлов А.М., Ковалева Е.В., Лобанов И.Е., Малютин Г.Е., Мокрицкая Е.Б., Мокриц-кий Б.Я., Морозова А.В., Мусаев А.А., Нагор-кин М.Н., Нагоркина В.В., Рыбак Л.А., Саблин П.А., Севастьянов Г.М., Федоренко М.А., Фе-доров В.П. Прогрессивные машинострои-тельные технологии, оборудование и инстру-менты. и др. Москва, 2016. Том 7. С. 465-506.
4. Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А., Санина Т.М., Антонов С.И. Проблемы энерго-сбережения и снижения пыления цементных печей // Вестник Белгородского государ-ственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. № 5. С. 156-161
5. Федоренко М.А., Маркова О.В. Влия-ние конструкции опорного узла модуля на смещение оси восстанавливаемого вала // В сборнике: Наукоемкие технологии инновации Юбилейная международная научно-практическая конференция, посвященная 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова, XXI научные чтения. 2014. С. 169-174.
6. Белобородов С.М., Бондаренко Ю.А., Верещака А.С., Григорьев С.Н., Иванов А.М., Иванов В.П., Ким А.В., Киричек А.В., Коноп-ляник А.В., Лукин Е.С., Мокрицкий Б.Я., Мо-розова А.В., Овчинников Е.В., Песин М.В., Прушак В.Я., Прушак Д.А. Технологическое обеспечение качества и ресурса при изготов-лении, сборке, ремонте и восстановлении. Под ред. М.: Издательский дом «Спектр», 2012. С. 43-72.
