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