Динаміка процесу перемотки довгомірних виробів в машинах для виробництва стальних канатів - Автореферат

У канатному виробництві в процесі перемотки пасм або проволок відбувається повільна зміна їх натягнення через недосконалість гальмових пристроїв або швидка циклічна зміна натягнення в звязку з крутильними автоколиваннями котушок і іншими чинниками. Тому залишаються актуальними питання моделювання процесу перемотки з урахуванням нелінійного тертя і односторонніх звязків, а також розробка конструкторських рішень по зниженню рівня коливань технологічного натягнення виробів, що перемотуються. Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає в виконаних дослідженнях впливу коливань живильних котушок на технологічне натягнення довгомірних виробів. На основі експериментальних досліджень характеристик тертя гальм канатозвиваючих машин і теоретичних досліджень уперше виявлений характер коливань натягнення виробу, що перемотується, в залежності від: геометричних і механічних характеристик гальмових пристроїв, початкових умов руху, швидкості обертання живильних котушок і інших чинників. Особистий внесок здобувача в дослідження по темі дисертації полягає в наступному: розробка математичної моделі процесу змотування дроту (пасма) з живильної котушки; створення лабораторних стендів для експериментів; теоретичні і експериментальні дослідження характеристик тертя гальмового пристрою канатозвивальної машини; теоретичні і експериментальні дослідження крутильних коливань котушок; розробка технічних рішень по зниженню рівня коливань технологічного натягнення елементів каната і проектування нових зразків гальмових пристроїв; безпосередня участь в моделюванні гасіння крутильних коливань живильних котушок і дослідженнях динаміки котушок з гасителями коливань; впровадження результатів досліджень.У вступі обгрунтована актуальність досліджень, визначені цілі і задачі, висвітлені наукова новизна і практична значимість отриманих результатів, вказаний особистий внесок здобувача, викладені результати апробації, приведені структура і обєм роботи, основні положення, що захищаються автором, а також дано короткий зміст роботи по розділах. У першому розділі даний аналіз різних типів гальмових пристроїв систем перемотки, що застосовуються в сучасному канатному виробництві, вказані причини зміни технологічного натягнення довгомірних виробів, виконаний огляд методів дослідження коливань нелінійних систем з кінцевим числом ступенів свободи; обговорені особливості проектування обєктів канатозвивального виробництва і сформульовані основні задачі дослідження. Аналіз показав, що для канатного виробництва є актуальною проблема розробки технічних заходів і нових пристроїв по стабілізації технологічного натягнення елементів каната при звиванні. При аналізі коливальних процесів в загальному випадку канатозвивальну машину можна розглядати як механічну систему з кінцевим числом ступенів свободи.Коливальний рух котушки описується нелінійним диференціальним рівнянням: , (1) де j, - кут повороту і кутова швидкість, які зумовлені крутильними коливаннями котушки; - частота власних крутильних коливань котушки; с - коефіцієнт жорсткості пасма; R - радіус намотки пасма на живильну котушку;w - кутова швидкість обертання гальмового диска з котушкою в сталому режимі (при відсутності крутильних коливань); Мт - момент, що залежить від характеристики тертя гальмового пристрою; J - осьовий момент інерції котушки з диском. Характерно, що аналогічним рівнянням описуються коливання при поступальному русі відносно шершавої поверхні (рухомий фрикційний звязок): , (2) де - абсолютна швидкість; V-швидкість руху шершавої поверхні; g - прискорення вільного падіння. При наявності падаючої дільниці характеристики спочатку виникають коливання з наростаючою амплітудою, а після деякого проміжку часу спостерігаються стійкі коливання. Основна відмінність, в порівнянні з системою, що має двосторонній пружний звязок, полягає в тому, що різке збільшення амплітуди коливань спостерігається в більш широкому діапазоні частот змушуючої сили, тобто резонанс можливий при декількох частотах (аналогічно системі з декількома ступінями свободи) Коливання системи описуються нелінійними диференціальними рівняннями: де J1, J2 - моменти інерції котушок; m1, е - маса і ексцентриситет центра маси живильної котушки; w0 - кутова швидкість живильної котушки в сталому режимі обертання; n0 - сила нормального тиску, діюча на гальмовий шків 5 з боку колодок 6; a1, a2, a1 - параметри нелінійної характеристики тертя; - кути відхилення котушок 1,2, зумовлені коливаннями; - динамічна складова крутящого моменту, що створюється приводом.На основі аналізу технологічного обладнання, що застосовується в канатному виробництві, сформульовані нові актуальні задачі по розвитку методів аналізу динаміки процесів перемотки довгомірних виробів. Виконані лабораторні дослідження механічних характеристик гальм, що застосовуються в канатозвиваючих машинах. Виявлено, що залежність коефіцієнта тертя від швидкості обертання гальмового диска має нелінійний характер з явно вираженими екстремумами. Виконаний теоретичний аналіз впливу

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ