Анотація до роботи:

Добряк С.К. Удосконалювання технологічних режимів та конструктивних параметрів механічного обладнання станів для прокатки стрічок.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук 05.03.05 «Процеси та машини обробки тиском». – Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2002.

Дисертація присвячена розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектуванню та розробці рекомендацій щодо удосконалювання технологій і устаткування для виробництва стрічок.

В роботі на основі чисельних підходів уточнені та розширені у бік різноманітних процесів холодної симетричної і асиметричної прокатки відносно тонких стрічок математичні моделі напружено-деформованого стану і основних показників якості.

Експериментально уточнені вихідні посилання, на основі результатів попереднього теоретичного аналізу запропоновані критерії оптимальності, які узагальнюють різноманітні техніко-економічні показники, сформульовані та вирішені задачі автоматизованого проектування технологічних режимів роботи і основних конструктивних параметрів механічного обладнання станів для прокатки стрічок. Розроблені, досліджені і апробовані рекомендації та ряд технічних рішень, спрямованих на розширення сортаменту, підвищення якості та зниження собівартості холоднокатаних стрічок при одночасному забезпеченні економії матеріальних ресурсів.

У дисертації виконані нові науково-технічні розробки в області технологій і устаткування для виробництва стрічок, що забезпечують рішення актуальних задач – розширення сортаменту, підвищення якості й економії матеріальних ресурсів при виробництві холоднокатаних стрічок на основі розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також розробки рекомендацій з удосконалювання технологічних режимів роботи і конструктивних параметрів механічного устаткування станів для прокатки стрічок.

1. Подальший розвиток виробництва стрічок нерозривно пов'язаний з удосконалюванням діючих, а також із створенням і промисловим освоєнням нових високоефективних технологій і устаткування. Підвищення ступеня наукової обґрунтованості прийнятих технічних рішень, що є необхідним у цьому випадку, робить актуальними уточнення і розширення математичних моделей напружено-деформованого стану й основних показників якості холоднокатаних стрічок, підвищення ступеня їхньої уніфікації стосовно різних технологічних процесів, а також постановку і рішення задач оптимізаційного плану й автоматизованого проектування.

2. З використанням чисельних рекурентних рішень кінцево-різницевої форми умов статико-динамічної рівноваги виділених елементарних об’ємів, отриманих шляхом розбивки зони пластичного формозмінення по двох взаємо перпендикулярних площинах і з урахуванням наявності прикромочного ефекту, одержали розвиток математичні моделі напружено-деформованого стану і ступеня використання запасу пластичності матеріалу відносно тонких стрічок при реалізації різних технологічних процесів їхньої холодної прокатки.

3. На основі кінцево-різницевої інтерпретації диференціальних рівнянь і наступного використання методу передатних коефіцієнтів, використання методу граничних оцінок і методу Монте-Карло в його імітаційному використанні розроблено комплекс математичних моделей основних показників якості холоднокатаних стрічок, що враховують ймовірносні аспекти механізмів формування вихідних і результуючих параметрів досліджуваних процесів у їхньому взаємозв'язку. З урахуванням організації чисельних детермінованих і імітаційних математичних моделей відповідно до елементів теорії планованого експерименту отримані регресійні аналітичні описи, що забезпечують рішення багатофакторних і різноманітних задач у реальному масштабі витрат машинного часу.

4. Достатній ступінь вірогідності отриманих теоретичних рішень підтверджений експериментально. Крім того, встановлено, що осьові сили, які діють на робочі валки, можуть досягати від сили прокатки, а граничні значення коефіцієнтів контактного тертя знаходяться в діапазонах при проектуванні привода через опорні валки і при створенні охоплення стрічкою, що прокатується, приводного робочого валка. Теоретично й експериментально підтверджена доцільність використання механізмів регулювання модуля жорсткості робочих клітей станів для прокатки стрічок, виконаних у вигляді П-подібних планок чи планок з V-подібним поздовжнім пазом, діапазон зміни регульованого параметра в цьому випадку складає від його максимального значення.

5. Стосовно технологій і устаткування для виробництва стрічок на основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень виявлені діапазони раціонального використання різних процесів холодної прокатки, встановлено й одержало кількісну оцінку наступне:

– зниження спадкоємної складової поздовжньої різнотовщинності холоднокатаних стрічок може бути забезпечене за рахунок стабілізації вихідних параметрів, збільшення кількості проходів і раціонального перерозподілу обтиснень, зменшення коефіцієнтів зовнішнього тертя і створення кінематичної асиметрії, а також за рахунок зменшення радіусів робочих валків і збільшення приведеного до одиниці ширини значення модуля жорсткості робочих клітей, у той же час реалізація даних заходів підвищує негативний вплив радіального биття робочих валків і негативно позначається на ступені стабільності результуючих механічних властивостей;

– збільшення кількості проходів і підвищення рівнів технологічних натягувань, а також зменшення радіусів робочих валків і коефіцієнтів зовнішнього тертя приводить до збільшення ступеня використання запасу пластичності матеріалу холоднокатаних стрічок;

– найменша величина спадкоємної складової поздовжньої різнотовщинності має місце при деформації відносно тонких стрічок між двома холостими робочими валками, що поряд із іншими факторами робить доцільним сполучення даної технологічної схеми з іншими процесами холодної прокатки, ефективним у цьому випадку є регулювання кінцевої товщини шляхом зміни гальмових моментів, що подається до неприводних робочих валків.

6. З використанням узагальнених критеріїв оптимальності, що враховують за допомогою відповідних вагових коефіцієнтів різні техніко-економічні показники, сформульовані і вирішені програмно задачі по автоматизованому проектуванню технологічних режимів і конструктивних параметрів, а також по призначенню науково обґрунтованих вимог на точність виготовлення і монтажу основних елементів валкових вузлів робочих клітей станів для прокатки стрічок. Запропоновано і досліджено ряд нових технічних рішень, спрямованих на розширення сортаменту і підвищення якості відносно тонких холоднокатаних стрічок.

7. Виконано реконструкцію і розширено технологічні можливості промислово-лабораторного стану для прокатки стрічок Донбаської державної машинобудівної академії, крім того результати роботи у вигляді програмних продуктів, а також технологічних і конструктивних рекомендацій використані в АТ Новокраматорський машинобудівний завод, в АТ Старокраматорський машинобудівний завод, в ВАТ Завод технологічного і спеціального устаткування, а також на ряді інших підприємств металургійного і машинобудівного профілю.

Публікації автора:

1. Сафьян А.М., Лёвкин А.Н., Добряк С.К. Методика и результаты расчета напряженно-деформированного состояния многовалкового прокатного стана // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении. – Краматорск: ДГМА. – 1998. – С. 85–90.

2. Математическое моделирование и разработка рекомендаций по повышению точности холоднокатаных плющеных лент / С.Н. Шаркова, С.К. Добряк, А.К. Бондарь, А.В. Клименко // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении. – Краматорск: ДГМА. – 1998. – С. 119–122.

3. Лёвкин А.Н., Добряк С.К. Точность геометрических характеристик при холодной прокатке листов и полос в предварительно напряженных рабочих клетях прокатных станов // Наука, производство, предпринимательство – развитию металлургии: Донецк: “ЛИК” – 1998. – С. 168–174.

4. Имитационная математическая модель рабочих нагрузок волочильных и плющильных станов / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, С.В. Касьянюк, С.Н. Шаркова, С.К. Добряк // Защита металлургических машин от поломок. – Мариуполь: ПГТУ. – 1998. – №3. – С. 65–68.

5. Методика и результаты расчета напряженно-деформированного состояния многовалковых прокатных станов / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, А.Н. Лёвкин, С.К. Добряк // Защита металлургических машин от поломок. – Мариуполь: ПГТУ. – 1998. – №3. – С. 69–72.

6. Методика и результаты расчета напряженно-деформированного состояния MKW-схем рабочих валков прокатных станов / В.А. Федоринов, А.Н. Лёвкин, С.К. Добряк, С.Н. Удовенко // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 1999. – С. 162–164.

7. Экспериментальные исследования процесса прокатки полос в скрещенных рабочих и опорных валках / Ю.В. Коновалов, В.А. Федоринов, С.А. Будаква, С.К. Добряк, П.Н. Козлов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2000. – С. 280–283.

8. Федоринов В.А., Добряк С.К., Удовенко С.Н. Математическое моделирование основных показателей качества холоднокатаных лент и полос при прокатке на многовалковых станах // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2000. – С. 313–315.

9. Реконструкция и исследование механического оборудования промышленно-лабораторного стана / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, С.К. Добряк, Ю.Н. Белобров, С.В. Новосёлов, И.А. Бобух, Л.И. Один // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ:-Слов'янськ: ДДМА. – 2000. – С. 5–10.

10. Экспериментальное исследование конструктивных параметров механического оборудования реверсивных станов холодной прокатки / В.Г. Пашков, И.А. Морозов, С.К. Добряк, А.В. Герасименко, М.Е. Кокотько, М.В. Федоринов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ:-Слов'янськ: ДДМА. – 2000. – С. 110–113.

11. Математическое моделирование исходных данных на проектирование гидравлических нажимных устройств прокатного стана / В.А. Федоринов, С.В. Новосёлов, С.К. Добряк, А.В. Тимофеев, А.А. Сатонин // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2001. – С. 441–445.

12. Грибкова С.Н., Добряк С.К., Дворжак А.И. Автоматизированное проектирование технологических режимов и конструктивных параметров механического оборудования для получения лент плющеных с заданными показателями качества // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2001. – С. 555–558.

13. Кокотько М.Е., Добряк С.К., Федоринов М.В. Математическое моделирование геометрических, кинематических энергосиловых параметров процесса холодной прокатки относительно тонких листов на профилированной плите // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2002. – С. 447–451.

14. Федоринов В.А., Добряк С.К., Зозуля Е.С. Регрессионное математическое моделирование энергосиловых параметров и точности геометрических характеристик при холодной прокатке относительно тонких лент и полос // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. – 2002. – С. 251–255.

15. Численное конечно-разностное моделирование степени использования запаса пластичности при симметричной и асимметричной прокатке относительно тонких лент и полос / В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, С.К. Добряк, Э.П. Грибков // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. – 2002. – С. 256–261.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві:

[1, 5, 6] – уточнені математичні моделі і розроблені програмні засоби по автоматизованому розрахунку багатовалкових систем станів для прокатки стрічок;

[2, 3, 4, 8, 11–15] – уточнені математичні моделі напружено-деформованого стану й основних показників якості холоднокатаних стрічок, виконано їхнє програмування й аналіз результатів чисельної реалізації;

[7, 9, 10] – розроблені експериментальні установки, проведено вимір осьових сил, виконана статистична обробка отриманих масивів емпіричних даних.