maplantsМашины и установки: проектирование, разработка и эксплуатацияMachines and Plants: Design and Exploiting2412-592XМОО "Стратегия объединения"maplants-32Research ArticleТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, АППАРАТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ И КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИHEAT ENGINES, HYDRAULIC MACHINES, REFRIGERATING AND CRYOGENIC EQUIPMENTТеоретическое исследование циклической нагруженности деталей электропривода клети дуо-160Theoretical Studying the Cyclic Loading of Electric Drive Parts of the Stand duo-160МальцевА. А.MaltsevA. A.

Moscow

a.a.mal@mail.ruМГТУ им. Н.Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation201517062016067184Copyright © Мальцев А.А., 20162016Мальцев А.А.Maltsev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.maplants-journal.ru/jour/article/view/32

В качестве объекта теоретического исследования выбран электропривод рабочих валков одноклетьевого прокатного стана дуо-160, расположенного в лаборатории МГТУ им. Н.Э. Баумана. После захвата заготовки рабочими валками, в электроприводе возникают крутильные колебания, для определения форм и частот которых построена 5-массовая динамическая модель. Построены графики моментов сил упругости с учетом демпферов и люфтов. Установлено, что приведенные амплитуды циклических касательных напряжений, возникающих в опасном сечении наиболее нагруженного верхнего шпинделя, не превышают его предел выносливости в этом сечении. DOI: 10.7463/aplts.0615.0822332

An electric drive of work rolls of the single-stand rolling mill duo-160 located in the laboratory of Bauman Moscow State Technical University (BMSTU) is selected as an object of the theoretical study. After the work rolls have gripped the work-piece the torsional vibrations occur in the drive; a 5-mass dynamic model is built to determine their forms and frequencies. Equations of torsionalvibration movement of masses with time are based on the Lagrange equations of type II. The paper identifies intrinsic moments of inertia and angular stiffness of parts and units of the electric drive. The graphs of the moments of elastic forces are built taking into consideration the dampers and backlashes. A revealed transition process has shown that given amplitudes of the cyclic shear stresses arising in dangerous section of the most loaded top spindle do not exceed the limit of its endurance in this section. In case of excess revealed, it would lead to accumulation of fatigue damage in the spindle metal and to formation of fatigue crack that most probably would appear near the shaft surface rather than in the metal mass. With further using the electric drive this micro-crack would be gradually evolved into macro-crack, the working cross-sectional area of the shaft would be reduced so that there would be a spindle failure and on the surface of a fatigue fracture of its shaft a strongly marked crack growth zone and a completely broken zone would be observed.

прокатный станциклическое нагружениединамическая модельэлектропривод валковrolling millelectric rollerscyclic loadingdynamic modelReferencesГоловин А.А., Костиков Ю.В., Красовский А.Б. Динамика механизмов: учеб. пособие. 2-е изд. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 160 с.Golovin A.A., Kostikov Yu.V., Krasovskii A.B. Dinamika mekhanizmov [Dynamics of mechanisms]. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2006. 160 p. (in Russian).ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1986. 34 с.GOST 25.502-79. Raschety i ispytaniya na prochnost' v mashinostroenii. Metody mekhanicheskikh ispytanii metallov. Metody ispytanii na ustalost' [State Standard 25.502-79. Strength analysis and testing in machine building. Methods of metals mechanical testing. Methods of fatigue testing]. Moscow, Standards Publishing House, 1986. 34 p. (in Russian).ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1981. 48 с.GOST 23207-78. Soprotivlenie ustalosti. Osnovnye terminy, opredeleniya i oboznacheniya [State Standard 23207-78. Fatigue strength. Terms, definitions and symbols]. Moscow, Standards Publishing House, 1981. 48 p. (in Russian).Гусев А.С. Теоретические основы расчетов на сопротивление усталости: М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 46 с.Gusev A.S. Teoreticheskie osnovy raschetov na soprotivlenie ustalosti [Theoretical bases of calculations for fatigue resistance]. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2014. 46 p. (in Russian).Колесников А.Г., Яковлев Р.А., Мальцев А.А. Технологическое оборудование прокатного производства. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 158 с.Kolesnikov A.G., Yakovlev R.A., Mal'tsev A.A. Tekhnologicheskoe oborudovanie prokatnogo proizvodstva [Technological equipment of rolling production]. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2014. 158 p. (in Russian).Мальцев А.А. НИРС на прокатном стане ДУО-160 // Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты: сб. науч. тр. по матер. международной научно-практической конференции (30 июня 2015 г.). Т. 4. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. С. 66-67.Mal'tsev A.A. Scientific-research work of students at the DUO-160 rolling mill. Voprosy obrazovaniya i nauki: teoreticheskii i metodicheskii aspekty: sb. nauch. tr. po mater. mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (30 iyunya 2015 g.). T. 4 [Education and science: theoretical and methodical aspects: collection of scientific papers on proceedings of the international scientific-practical conference (June 30, 2015). Vol. 4]. Tambov, “Konsaltingovaya kompaniya Yukom” Publ., 2015, pp. 66-67. (in Russian).Мальцев А.А. Особенности вычисления осевых моментов инерции для деталей электропривода прокатного стана ДУО -160 // Технические науки в мире: от теории к практике: сб. науч. тр. по итогам международной научно-практической конференции (10 августа 2015 г.). Вып. 2. Ростов-на-Дону, 2015. С. 18-23.Mal'tsev A.A. Features of calculation of axial moments of inertia for parts of electric drive of the DUO -160 rolling mill. Tekhnicheskie nauki v mire: ot teorii k praktike: sb. nauch. tr. po itogam mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (10 avgusta 2015 g.). Vyp. 2 [Engineering sciences in the world: from theory to practice: collection of scientific papers according to the results of international scientific-practical conference (August 10, 2015). Vol. 2]. Rostov-on-Don, 2015, pp. 18-23. (in Russian).Мальцев А.А. Обработка осциллограммы нагрузок шпинделя в рамках НИРС // Образование и наука: современное состояние и перспективы развития: сб. науч. тр. по матер. международной научно-практической конференции (31 августа 2015 г.). Т. 4. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. С. 112-115.Mal'tsev A.A. Processing oscillogram of spindle load in scientific-research work of students. Obrazovanie i nauka: sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya: sb. nauch. tr. po mater. mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (31 avgusta 2015 g.). T. 4 [Education and science: current state and prospects of development: collection of scientific papers on proceedings of the international scientific-practical conference (August 31, 2015). Vol. 4]. Tambov, “Konsaltingovaya kompaniya Yukom” Publ., 2015, pp. 112-115. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.