Разработка 3D моделей элементов фрикционных многокомпонентных систем для узлов свивки металлокорда, методик расчета и прогнозирования их ресурса с учетом воздействия статических и динамических контактных нагрузок

Основные категории
Приоритетное направление:
4. Машиностроение, машиностроительные технологии, приборостроение и инновационные материалы
Вид программы:
ГПНИ
Вид научной деятельности:
Прикладная НИР
Виды создаваемой научно-технической продукции:
Технология (методы, методики, способы)
Отрасль применения результатов НИОКР:
Машиностроение
Металлургия
Цели:

Цель работы - повышение эксплуатационного ресурса фрикционных многокомпонентных систем для узлов свивки металлокорда канатных машин путем оптимизации их конструкционных и технологических параметров за счет разработки 3D моделей рабочих элементов и применения разработанных эффективных методик расчета и прогнозирования их эксплуатационных свойств на основе методологических подходов компьютерного моделирования.

Актуальность (решаемые проблемы)

Процесс производства металлокорда реализуется на канатных машинах импортного производства, имеющих тяжело нагруженные узлы свивки и включающие в своей конструкции фрикционные многокомпонентные системы. При этом элементы данных узлов представляют собой фрикционные дисковые пары трения, обладающие определенным эксплуатационным ресурсом, заранее заданным предприятием-производителем канатных машин. После выработки запланированного ресурса эксплуатации необходимо выполнять плановые замены элементов этих узлов, которые закупаются по импорту за валютные средства. В связи с этим прогнозирование и повышение ресурса фрикционных узлов канатных машин позволит уменьшить количество плановых и внеплановых остановок машины на ремонт и сократить время межремонтного обслуживания технологического оборудования.

Краткое описание создаваемой научно-технической продукции:

Разработана научно-обоснованная методика компьютерного моделирования и прогнозирования эксплуатационных характеристик, а также контроля состояния фрикционного узла свивки металлокорда канатных машин по целевым показателям с применением подходов нейросетевого моделирования. Определено, что применение нейронных сетей обеспечивает достаточно высокий уровень аппроксимации исходных наблюдаемых данных, прежде всего благодаря наличию в нейросетях скрытого слоя нейронов с нелинейными функциями активации, которые позволяют отслеживать малейшие изменения в уровнях исследуемого временного ряда.

Разработана 3D модель сборного фрикционного механизма узла свивки металлокорда канатных машин. Разработан общий алгоритм 3D моделирования фрикционных многокомпонентных систем для узлов свивки металлокорда канатных машин с учетом воздействия на элементы фрикционных систем статических и динамических контактных нагрузок, а также характера изнашивания фрикционных дисков. Разработаны 3D компьютерные модели фрикционных дисков в соответствии с выявленным рельефом поверхностей на рассматриваемых уровнях изнашивания. Проведено моделирование и исследовано влияние степени износа поверхностей фрикционных дисков на изменение контактных нагрузок и параметров резонансно-колебательных процессов. Выработаны практические рекомендации по оптимизации конструкции фрикционных элементов и повышению эксплуатационного ресурса фрикционного узла свивки металлокорда.

Впервые разработаны 3D модели элементов фрикционных многокомпонентных систем для узлов свивки металлокорда, учитывающие их эксплуатационные условия и конструктивные особенности, уровень воздействия статических и динамических контактных нагрузок, резонансно-колебательных процессов, изменения технологических параметров и конструкцию, степень контактного взаимодействия элементов, что позволило проводить расчеты и прогнозировать их эксплуатационный ресурс.  На основе полученных данных и результатов исследований разработаны новые конструкторско-технологические решения, позволяющие повысить эксплуатационный ресурс имеющихся фрикционных узлов канатных машин.

Экономия дорогостоящих цветных металлов и сплавов, экономия валютных средств и снижение зависимости предприятий Республики Беларусь от импорта комплектующих к технологическому оборудованию, увеличение объемов выпускаемой продукции, поставляемой на экспорт.

Ожидаемые результаты (решаемые задачи):
  • разработать 3D модели элементов фрикционных многокомпонентных систем для узлов свивки металлокорда канатных машин импортного производства;
  • разработать методики расчета и прогнозирования ресурса узлов с учетом воздействия на элементы фрикционных систем статических и динамических контактных нагрузок, резонансно-колебательных процессов;
  • провести расчет и исследовать влияние статических и динамических контактных нагрузок в областях контактного взаимодействия элементов фрикционных систем на их эксплуатационные параметры и ресурс.
Планируемая область применения результатов НИОКР

Применение в технологических процессах свивки металлокорда на канатных машинах на металлургических предприятиях.

Контактная информация

УО "Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого"
Научный руководитель:
Бобарикин Юрий Леонидович
Телефон:
+375 232 40 09 95