Анализ технического состояния и моделирование элементов отводящего рольганга электросталеплавильного цеха ПАО «ММК»

1.

«Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова»
Кафедра Проектирования и эксплуатации
металлургических машин и оборудования
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Обучающегося: Хасанова Марата Радиковича
На тему: «Анализ технического состояния и моделирование элементов
отводящего рольганга электросталеплавильного цеха ПАО «ММК»»
НАЗВАНИЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ
Магнитогорск, 2025

2.

Сортовая МНЛЗ ЭСПЦ
2

3.

Отделение отгрузки
3

4.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВКР
Цель выпускной квалификационной работы: анализ работоспособности оборудования
электросталеплавильного
цеха
ПАО
«ММК»,
аналитическая
оценка
состояния
и
моделирование элементов отводящего рольганга.
Для решения поставленной цели в ВКР решаются следующие задачи:
- анализ технологии производства сортовой заготовки, конструкций и технического состояния
оборудования ЭСПЦ;
- аналитическая оценка работоспособности деталей и узлов отводящего рольганга.
4

5.

Технология производства сортовой заготовки
5

6.

Общий вид отводящего рольганга
6

7.

Отводящий рольганг
7

8.

Отводящий рольганг
7

9.

Ролик отводящего рольганга
8

10.

3D модель ролика рольганга и ее основные
параметры
Имя
Общие
17Г1С_ГОСТ 19281 - 2014
Массовая плотность
7,83 г/см3
Предел текучести
355 MПа
Окончательный предел прочности растяжения 510 MПа
Напряжение
Модуль Юнга
210 ГПа
Коэффициент Пуассона
0,3 бр
Модуль упругости при сдвиге
80,7692
ГПа
Наименование деталей Отводящий ролик рольганга
Тип нагрузки
Сила
Величина
2924,000
Тип нагрузки
Сила тяжести
Величина
9810,000
мм/с2
Вектор X
-9810,000
мм/с2
Н
9

11.

Расчет ролика на прочность в программе
Autodesk Inventor
Определение максимального напряжения по Мизесу
Определение сжимающего напряжения
Определение растягивающего напряжения
Определение смещения
10

12.

Определение коэффициента запаса прочности
Наименование
Значение
Размерность
Масса ролика
1344,12
кг
Напряжение по Мизесу
40,8293
МПа
Растягивающие
50,5823
МПа
10,1299
МПа
0,12
мм
напряжения
Сжимающие напряжения
Смещение
Коэффициент
запаса
24,8
прочности ролика
11

13.

Схема распределения нагрузок на ролике
при кручении
Отводящий рольганг
12

14.

Расчет ролика на кручение в программе Autodesk
Inventor
Определение максимального напряжения по Мизесу
Определение сжимающего напряжения
Определение растягивающего напряжения
Определение смещения
13

15.

Определение коэффициента запаса прочности
Наименование
Значение
Размерность
Масса ролика
1344,12
кг
Напряжение по Мизесу
0,061
МПа
Растягивающие
0,036
МПа
Сжимающие напряжения
0,00045
МПа
Смещение
0,00014
мм
Коэффициент запаса
12
напряжения
прочности при кручении
14

16.

Результаты проверок элементов рольганга
на работоспособность
Объект
Ролик
рольганга
Параметр
Состояние
Контактная прочность
работоспособное
Коэффицие
нт запаса
n =24.8
Прочности при кручении бочки ролика
работоспособное
nкр= 15
Напряжение смятия шпонки колеса 1 пары
работоспособное
nсм= 3.26
Напряжение среза шпонки колеса 1 пары
Шпоночные
соединение
Напряжение смятия шпонки на конце ведущего вала
nср1= 3.57
работоспособное
Напряжение среза шпонки на конце ведущего вала
Напряжение смятия шпонки на конце ведомого вала
nср2= 1,84
работоспособное
Напряжение среза шпонки на конце ведомого вала
Напряжение смятия шпонки колеса 2 пары
Подшипник
Критерий несущей способности при длительной работе с
клином
Критерий несущей способности при длительной работе
без клина
Критерий запаса прочности по несущей способности
nсм= 1.53
nср2= 1,83
работоспособное
Напряжение среза шпонки колеса 2 пары
Двигатель
nсм= 1.65
nсм= 1.78
nср2= 2,21
работоспособное
nкл= 1.62
nбез.кл= 1.87
работоспособное
n=3,03
15

17.

ВЫВОДЫ
Проведённый анализ литературы и нормативных документов подтвердил, что элементы конструкции рольганга в МНЛЗ работают в условиях высоких, переменных и динамических
нагрузок, связанных с непрерывным технологическим процессом разливки стали. Накопленный опыт преддипломной практики свидетельствует о том, что для обеспечения
надежности оборудования необходимо учитывать не только статические, но и динамические нагрузки, а также влияние высоких температур и агрессивных сред. Современные
методики расчета прочности и применения высокопрочных материалов подтверждают возможность разработки конструкций, способных выдерживать жесткие условия эксплуатации.
Используемое оборудование, включающее электродвигатели, редукторы, рабочие и отводящие ролики, шпоночные соединения и подшипники, было подобрано с учетом требований
длительной и непрерывной работы в условиях интенсивных нагрузок.
Расчеты запасов прочности для ключевых узлов (например, электродвигателя, роликов, соединения ролика с осью и подшипников) показали, что даже при кратковременных
перегрузках устройство сохраняет работоспособность.
Коэффициент запаса прочности электродвигателя составил 1,62 под нагрузкой и 1,87 в обычном состоянии, что говорит о его способности выдерживать кратковременные перегрузки
без риска выхода из строя. Для отводящего ролика расчет на прочность и на кручение, проведённый в программе Autodesk Inventor, дал значения коэффициента запаса прочности
соответственно 24,8 по Мизесу и 12 при кручении, что значительно превышает нормативные требования, обеспечивая высокую надёжность работы изделия в течение всего периода
эксплуатации.
Полученные коэффициенты запаса прочности шпонок показывают, что все соединения надежны и соответствуют нормативным требованиям: для шпонки колеса 1 пары значения 3,26
(смятия) и 3,57 (среза) свидетельствуют о значительном запасе прочности, а шпонки на конце ведущего (1,65 и 1,84) и ведомого валов (1,53 и 1,83), а также шпонка колеса 2 пары (1,78 и
2,21) обеспечивают достаточную надежность работы даже при переменных и динамических нагрузках. Выбор шарикового сферического самоустанавливающегося подшипника 2318 с
параметрами d=90 мм, D=160 мм, b=48 мм и расчетная долговечность 10000ч обеспечивают требуемый эксплуатационный ресурс и надёжную работу привода рольганга в течение
длительного времени без необходимости частой замены или обслуживания.
Анализ технического состояния и моделирования при условии выполнения требований нормативно-технической документации по эксплуатации рольганга показал, что выбранные
электротехнические и механические компоненты соответствуют требованиям безопасности, обеспечивают высокую долговечность при эксплуатации рольганга.
16

18.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ