Формирование технологического ремонтного блока для восстановления мелющих валков

Проводилось экспериментальное исследование поведения разработанной САУ в режиме шагового поиска экстремума показателя скорости износа ЭИ - уЭИ. При этом проверялся заданный алгоритм движения рабочей точки (Пф) в направлении к экстремуму с одновременной регистрацией величины показателя износа электрода-инструмента уЭИ.

Эксперимент проводился для двух положений начальной рабочей точки.

В первом положении исходной координатой начала поисковых движений системы явилось Пф = 0,3, что соответствует квазипрямоугольной форме импульсов тока.

Во втором, начальная рабочая точка перемещалась к противоположной границе диапазона изменения Пф : Пф = 5, что соответствует полого-нарастающим импульсам тока. Амплитуда начальных рабочих ходов Апфо рассчитывалась по формуле [1]

Пфо =

где Кв - коэффициент, определяющий меру вогнутости экспериментальной функции; г - порядок экспериментальной функции.

Величина положительного порога с, ограни-

чивающего зону экстремума показателя уЭИ , выбиралась равной 0,02.

Согласно (1), имеем Апфо = с/10-5 -0,1.

Время выдержки системы на каждом поисковом шаге варьировалось от 4тт = 3 до ¿втах = 10 с.

Изменение во времени задающего (Пф) и экс-тремизирующего (уЭИ) параметров представлены на рис. 6 и 7.

Анализ полученных кривых показывает, что система выходит в режим экстремума показателя уЭИ, равное 20-30 с, что с точки зрения технологии является удовлетворительным по быстродействию. Кроме того, обеспечивается заданная работа системы в районе экстремума, при которой отклонение показателя уЭИ от экспериментальных значений не превышает трех процентов.

Таким образом, экспериментально подтверждено, что применяемый в системе шаговый поисковый алгоритм обеспечивает достаточное быстродействие, точность и надежность процесса минимизации параметра уЭИ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчет по программе "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы) на 20062007 г. г." по проекту "Разработка системы управления с использованием теории нечетких множеств и нейронных сетей", код проекта 2.1.2-5232.

2. Полетаев В. А., Сыркин И. С. Адаптивная система управления процессом электроэрозионной обработки // Труды I Всероссийской научно-технической конференции "Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса". - Кемерово, 2007

Авторы статьи:

Полетаев Вадим Алексеевич

- докт. техн. наук, проф., зав.каф. информационных и автоматизированных производственных систем

Сыркин Илья Сергеевич

- ассистент каф. информационных и автоматизированных производственных систем

УДК621.797 : 629.114.41 Б.И. Коган, А.Л. Майтаков

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕМОНТНОГО БЛОКА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕЛЮЩИХ ВАЛКОВ

В условиях ОАО «Мелькорм» (г.Кемерово) в линии для помола пшеницы используются мелющие валки с наружным рабочим слоем толщиной 10 мм из отбеленного никельхромистого чугуна (рис.1).

Валки приобретаются в Швейцарии (примерно 2 млн. руб. за комплект из 32 валков). Наработка до восстановления рабочей поверхности импортного валка - 6 лет, а отечественного - 1,5 - 2

года. Корпус валка диаметром 230 мм изготавливается из серого чугуна СЧ28, а рабочий слой диаметром 250 мм - из отбеленного никельхроми-стого чугуна с твердостью ИЯС 56-58.

На наружной поверхности наносятся функциональные рифы на шлифовальнорифельном станке модели ТТ43. Проблемой для предприятия является приобретение новых или восстановление изношенных валков. Использование для восста-

76

Б.И. Коган, А. Л. Майтаков

новления традиционных методов нанесения рабочего слоя наплавкой трудоемко из-за большой толщины этого слоя (10 мм), большой массы и длины валка, высокой стоимости никельхроми-стого чугуна, отсутствия специальных электродов.

Для выбора метода восстановления валка использована предложенная авторами информационная модель технологического ремонтного блока в виде виртуального выпуклого многогранника [1,2]. Модель содержит информацию об условиях эксплуатации, необходимых функциональных параметрах (трибохарактеристиках), известных методах восстановления.

По итогам анализа информационной модели синтезированы и предложены для экономического сравнения два технологических ремонтных блока. Первый (рис.2.) предусматривает восстановление

валка электрошлаковой наплавкой в токопроводящем кристаллизаторе, а второй - методом термоструктурной сборки по а.с. 768835.

Наплавляемое изделие 1 (рис. 2) устанавливают вертикально на поддоне 2 внутри кристаллизатора 3 соосно с ним. В зазор между наплавляемой поверхностью и стенкой кристаллизатора заливают расплавленный в отдельной ёмкости шлак. Нижнюю часть зазора перекрывают поддоном либо металлическим кольцом, на котором начинают электрошлаковый процесс. Поскольку к кристаллизатору подведено напряжение, а шлак является токопроводящей средой, ток, проходя через шлаковую ванну, поддерживает её в расплавленном состоянии. В процессе наплавки дискретная присадка из дозаторов 5 подаётся в шлаковую ванну. По мере образования металлическая ванна 6 постепенно кристаллизуется в наплавленный металл 7, а кристаллизатор перемещается вверх (либо кристаллизатор

неподвижен, а наплавляемая заготовка вытягивается из него). При наплавке в токопроводящем кристаллизаторе вращение шлаковой ванны в горизонтальной плоскости обеспечивает равномерное проплавление

наплавляемой заготовки, равномерное распределение присадки по её периметру, а также снижение электроэрозионных процессов на поверхности кристаллизатора. В процессе наплавки вращение шлака передаётся образующейся металлической ванне, и она также начинает вращаться. Из практики литья и сварки известно, что вращение жидкого металла способствует повышению плотности и качества кристаллизующегося металла, измельчению его

структуры. Как показал опыт электрошлаковой наплавки дискретными присадочными материалами, высококачествен-

ное нанесение наплавленного слоя можно

обеспечить на заготовках диаметром от 40 до 1000 мм. Минимальная тол-

Рис.2. Схема электрошлаковой наплавки в токоподводящем кристаллизаторе

щина наплавленного слоя составляет 10 мм, максимальная - 50 мм, а в некоторых случаях и больше.

Второй ремонтный блок предполагает изготовление трубы из чугуна ИЧХ20РТ центробежным литьём, последующую механическую обработку внутренней посадочной поверхности, также наружной функциональной поверхности с рифами, сборку её с изношенным валком (после его обточки) с зазором ~ 0,1 ... 0,3 мм. Валки в сборе подвергают многократному индукционному нагреву до 500 ... 700 °С (т.е. выше температуры рекристаллизации, но ниже температуры точки Ас1) и последующему спрейерному охлаждению до 60 ... 120 °С.

С каждым циклом нагрева и охлаждения почти с неизменной интенсивностью происходит постепенная усадка бандажа по внутреннему диаметру с одновременным прогревом (в результате теплопередачи металла) глубинных слоёв, контактирующих с посадочной поверхностью валка. Возникающий при этом термический наклёп не снижает пластических свойств металла по сечению трубы. Пластическое деформирование внутренних слоёв под действием температурных напряжений, возникающих в процессе нагрева и охлаждения трубы, обеспечивает взаимное внедрение неровностей (шероховатостей) посадочных поверхностей бандажа и оси, а также плотное прилегание сопрягаемых поверхностей. Окончательная индукционная закалка, производимая сразу же после последнего термоцикла, обеспечивает необходимую твёрдость рабочей поверхности бандажа и ещё более уплотняет соединение. При окончательном остывании бандажа под влиянием остаточных напряжений сжатия создаётся дополнительный натяг.

В обоих случаях предусматривается использование износостойкого чугуна ИЧХ20РТ (а.с. 393352), созданного в АО «ВНИПТИМ» (г. Кемерово), не содержащего никель и широко используемого для изготовления деталей, работающих в абразивной среде. В первом случае чугун

ИЧХ20РТ используется в виде дроби; во втором -из него центробежным способом отливается и механически обрабатывается труба-бандаж.

Применение специализированных станков мод. МЭ-302 для электроэрозионной обработки (ЭЭО) (Троицкого станкозавода) позволяет в несколько раз увеличить производительность обработки мукомольных валков, повысить их долговечность и срок службы в 1,5 - 2 раза, так как в поверхностном слое детали в результате действия электрических импульсов образуется особая износостойкая структура («белый слой»).

Станки оснащают широкодиапазонным импульсным генератором типа ШГИ - 125-100 или тиристорным генератором импульсов типа ТГ -250 - 0,15, что позволяет получать шероховатость поверхности валков в широких пределах. Одновременно обрабатываются два валка, между которыми образуется межэлектронный (межвалковый) промежуток, заполняемый рабочей жидкостью. Оба обрабатываемых валка получают вращательное движение в одну сторону. В результате ЭЭО поверхность обоих валков покрывается лунками -углублениями, образовавшимися вследствие удаления металла электрическим разрядом. Микрорельеф поверхности валков, обработанных элек-троэрозионным способом, зависит от значения энергии разряда, его длительности, свойств обрабатываемого материала и других факторов. Станок обеспечивает обработку валков в семи фиксированных режимах и позволяет получать поверхности валков с различной шероховатостью Яг = 90 ^ 240 мкм.

Применение электроэрозионных станков даёт возможность восстанавливать изношенные валки без предварительной механической обработки (шлифования). Кроме того, не требуется применения режущих инструментов для образования профиля валков. Предложенная схема ЭЭО предусматривает использование в качестве электрода -инструмента одного из валков, что также исключает затраты на инструмент.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коган Б.И., Шиколович М.А., Березинский М.А. Новые принципы технологического обеспечения качества ремонта машин./ Вестн. КузГТУ, 2006, № 3, С.72-75.

2. Коган Б.И., Черныш А.П. Информационная модель технологических ремонтных блоков./ Ремонт, восстановление, модернизация. 2007, №5, С.43-47.

Авторы статьи:

Коган Майтаков

Борис Исаевич Анатолий Леонидович

- докт. техн. наук, проф. - канд. техн.наук, зав.каф. техноло-

каф. технологии машиностроения гии металлов Кемеровского технологического института пищевой промышленности