Lai risinātu apstrādes problēmas, kas saistītas ar rūdas paplāksnes plānās -sienu trumuļa- vājo stingrību, jo īpaši tās jutīgumu pret deformāciju un čalošanu iespīlēšanas un apstrādes laikā, kas apdraud virsmas kvalitāti, -galīgo elementu analīze tika izmantota, lai optimizētu racionālas, efektīvas atbalsta{{3} konstrukciju. Šī iniciatīva uzlaboja plānās -sienu cilindra ražošanas procesu, uzlaboja apstrādes efektivitāti un efektīvi samazināja ražošanas izmaksas.
01
Ievads
Rūdas mazgātājs ir būtisks aprīkojums minerālu apstrādē, ko parasti izmanto sagatavošanās posmā-pirms sasmalcināšanas, magnētiskās atdalīšanas un flotācijas-, lai no rūdas nomazgātu māla gabaliņus vai granti. Šajā projektā iekļautā rūdas mazgātāja 2,1 x 4,5 m tika izstrādāta un izgatavota pēc pasūtījuma{5}}ārzemju klientam. Tās struktūra sastāv no vairākiem galvenajiem komponentiem, tostarp padeves sekciju, trumuļa sekciju, piedziņas bloku, atbalsta rullīšu komplektu, vilces veltņa komplektu un zobrata korpusu; bungas pati par sevi ir iekārtas galvenā sastāvdaļa. Šīs trumuļa galvenā strukturālā īpašība ir tās plānā sieniņa, -kuras biezums ir tikai 12 mm,{10}}kas klasificē to kā plānās{11}}sienu, zemas{12}}stingrības cilindru, salīdzinot ar standarta trumuļa{13}}tipa komponentiem. Galvenais izaicinājums šādu zemas{15}stingrības cilindru apstrādē ir to stingrības trūkums, tāpēc deformācijas kontrole ir kritiska [1, 2]. Saspīlēšanas un apstrādes laikā cilindrs ir pakļauts pļāpāšanai, kas var izraisīt izmēru un ģeometriskās pielaides novirzes [3] un pasliktināt virsmas kvalitāti. Turklāt pastāv neatbilstība starp trumuļa stāvokli apstrādes laikā un tā stāvokli faktiskās darbības laikā: lai gan iespīlēšana ietver galu nostiprināšanu, trumuļa apkopes laikā atbalsta divi riteņi (riepas).
Tradicionālie risinājumi zemas{0}stingrības cilindru apstrādei ir vērsti uz stingrības palielināšanu, lai samazinātu deformāciju, ko izraisa mašīnas savilkšanas spēki un griešanas spēki. Mūsu uzņēmums iepriekš ražoja rūdas paplāksni ar līdzīgu struktūru 1995. gadā; tomēr tā laika tehnoloģisko ierobežojumu dēļ plānās -sienu bungas stingrības analīze lielā mērā balstījās uz pagātnes pieredzi un aprobežojās ar kvalitatīvu novērtējumu. Procesa plāns tajā laikā ietvēra atbalsta stiprinājuma projektēšanu, lai pastiprinātu trumuļa stingrību; šajā armatūrā tika izmantota skavai līdzīga struktūra, kas nostiprināta ap ārējo apkārtmēru abos trumuļa galos, ko papildināja aksiālie balsti, kas novietoti pret iekšējo sienu. Ar šo instrumentu palīdzību tika palielināta cilindra stingrība, ļaujot veiksmīgi pabeigt apstrādes un ražošanas procesu. Tomēr instruments svēra 2035 kg{10}}gandrīz tikpat daudz kā pats rūdas mazgāšanas cilindrs (2813 kg)-, kā rezultātā bija zema ekonomiskā efektivitāte.
02
Plānās{0}}sienu rūdas mazgāšanas cilindra struktūra
Balons ir rūdas paplāksnes komplekta galvenā sastāvdaļa, un tam ir integrēta metināta konstrukcija, kurā cilindra siena ir piemetināta ar gala vāciņiem. Iekšējās ribu struktūras abos galos atšķiras: padeves galam ir lielāka atvere, lielāks ribu skaits un salīdzinoši sarežģīta struktūra; izplūdes galam ir mazāka atvere, mazāk ribu un vienkāršāka struktūra. Cilindra siena ir izgatavota no Q345B tērauda, kura biezums ir 12 mm, maksimālais ārējais diametrs ir 2124 mm, garums 4819 mm un iekšējais diametrs 2100 mm; tas sver 2813 kg. Jomas, kurām nepieciešama apstrāde, ietver divas ārējās cilindriskās virsmas (ārējais diametrs 1 un ārējais diametrs 2), kas saskaras ar izjādes gredzeniem, kā arī atloka virsma padeves galā (sk. 1. attēlu). 1. un 2. ārējam diametram izmērs ir Φ2 124 mm ar perpendikulitāti gala virsmai 0,025 mm, koaksialitāti Φ0,15 mm un virsmas raupjumu Ra=3.2 μm.
1. attēls: Cilindra 3D modelis
03
Atbalsta rīku shēmas optimizācija plānās{0}}sienu rūdas mazgātāja cilindram
3.1. Cilindru instrumentu shēmas tehniskā pieeja
Autodesk Inventor programmatūra tika izmantota, lai veiktu cilindra galīgo elementu analīzi (FEA), lai vispusīgi novērtētu tā stingrību. Deformācijas simulācijas tika veiktas gan cilindra pašsvara stāvoklim, gan stāvoklim, kurā tas ir piestiprināts pie darbgalda. Balstoties uz deformācijas analīzes rezultātiem, tika izstrādāts ražošanas procesa plāns, optimizēta instrumenta struktūra un izstrādāta jauna cilindru atbalsta instrumentu konstrukcija.
3.2. Cilindra galīgo elementu cietvielu modelēšana
3D modelis tika izveidots, izmantojot "iekšpuses-" pieeju, pamatojoties uz cilindra konstrukcijas konfigurāciju. Modelēšanas laikā tika vienkāršota cilindra struktūra, un tika izdarīti šādi pieņēmumi:
1) Balona komponentiem abos cilindra galos ir pietiekama stingrība.
2) Defekti, piemēram, nepilnīga saplūšana vai plaisas cilindra metinātajās šuvēs, netiek ņemti vērā.. 3) Materiālu īpašību izmaiņas cilindra metinātajās šuvēs netiek ņemtas vērā; tiek pieņemts, ka metinājuma materiāls ir identisks pamatmateriālam [4, 5].
3.3 Slodzes aprēķināšana un robežnosacījuma iestatīšana
Aprēķinu procesā ārējās slodzes, kas iedarbojas uz cilindru, galvenokārt sastāv no divām sastāvdaļām: paša cilindra konstrukcijas svara un saspiešanas spēka, ko iedarbojas darbgalda centrs. Pamatojoties uz komponentu parametriem un darbgalda specifikācijām-un pēc iepazīšanās ar darbgalda rokasgrāmatu-, centra saspiešanas spēks tika noteikts 20 kN.
Balstoties uz ražošanas pieredzi ar cilindriskām detaļām, griešanas dziļums apstrādes laikā ir minimāls, un griešanas spēku ietekme ir niecīga; tāpēc griešanas spēku ietekme uz cilindra deformāciju netiek analizēta. Pamatojoties uz šo visaptverošo analīzi, cilindra robežnosacījumi un slodzes iestatījumi ir noteikti šādi:
(1) Cilindru slodzes: tiek ņemti vērā divi slodzes gadījumi. Pirmkārt, statiskā stāvoklī tiek ņemts vērā tikai paša cilindra svars. Otrkārt, mašīnas -skavās tiek ņemts vērā iespīlēšanas spēks no darbgalda centra un satveršanas spēks no patronas spīlēm; visas pārējās slodzes netiek ņemtas vērā.
(2) Robežnosacījumi: statiskā stāvoklī vertikālā nobīde abos cilindra galos ir ierobežota, savukārt aksiālā nobīde ir atstāta brīva, lai aprēķinātu cilindra pašdeformāciju. Mašīnas -skavās vienā galā ir ierobežotas aksiālās un radiālās nobīdes, savukārt vertikālā nobīde ir ierobežota, un radiālā kustība tiek atstāta brīva otrā galā, imitējot slodzes apstākļus, kamēr tas ir iespīlēts darbgaldā.
3.4. Cilindra deformācijas galīgo elementu analīze
(1) Deformācija statiskā stāvoklī: cilindram tiek pielietota gravitācija, un, lai aprēķinātu deformāciju gar X, Y un Z asīm, tiek izmantota galīgo elementu analīze; sīkāka informācija ir parādīta 2. līdz 4. attēlā.
Attēls
2. attēls Cilindra deformācija pa X-asi statiskā stāvoklī
Attēls
3. attēls Cilindra deformācija pa Y-asi statiskā stāvoklī
Attēls
4. attēls Cilindra deformācija pa Z-asi statiskā stāvoklī
(2) Deformācija mašīnā-spīlētajā stāvoklī: cilindram tiek pielietotas aksiālās un radiālās slodzes, un tiek izmantota galīgo elementu analīze, lai aprēķinātu deformāciju gar X, Y un Z asīm, kamēr tas ir iespīlēts darbgaldos; Sīkāka informācija ir parādīta 5. līdz 7. attēlā. Attēls
5. attēls. Cilindra deformācija gar X-asi, kad tas ir saspiests
attēls
6. attēls. Cilindra deformācija pa Y-asi, kad tas ir nospiests
attēls
7. attēls: Cilindra deformācija pa Z-asi, kad tas ir nospiests
Galīgo elementu analīzes rezultāti cilindra modelim-gan statiskā stāvoklī, gan saspiestā apstrādes stāvoklī-ir parādīti 1. tabulā.
1. tabula. Galīgo elementu analīzes rezultāti cilindram dažādos apstākļos (Mērvienība: mm)
attēls
Datu analīze, salīdzināšana un izpēte ļāva izdarīt šādus secinājumus: cilindram ir minimāla deformācija tā statiskā stāvoklī, savukārt ievērojama lokalizēta deformācija notiek abos cilindra galos skavās apstrādes procesā.
04
Atbalsta instrumentu shēmu un verifikācijas procesu plānās -sienu rūdas mazgāšanas cilindram
4.1 Optimizēta instrumentu shēma
Pamatojoties uz cilindra zemo-stingrību, tika izstrādāta jauna atbalsta instrumentu shēma (sk. 8. un 9. attēlu). Šī instrumentu shēma sastāv no četru gredzenveida balstu komplekta, kas uzstādīti mazāk stingrās cilindra iekšējās sienas daļās. Gredzenveida balstu ārējais diametrs ir regulējams, lai atvieglotu uzstādīšanu, un instrumenti sver 150 kg. Katrs gredzenveida balsts sastāv no trim loka -formas plākšņu segmentiem, savienojošām plāksnēm, skrūvējamiem stiprinājumiem un ķīļiem. Blakus esošie loka segmenti ir pieskrūvēti kopā; ārējo diametru var lokāli pielāgot, mainot atstarpi starp savienojuma caurumiem. Pēc noregulēšanas montāžu pievelk, izmantojot ķīļus, un pēc tam pilnībā nostiprina ar skrūvju stiprinājumiem.
attēls
8. attēls. Cilindra atbalsta instrumenti
attēls
9. attēls. Balona atbalsta instrumentu uzstādīšanas shēma
1-Starpplāksne 2-Mašīnas instrumenta astes gals 3-Astes statņa centrs
4 - Gredzenveida atbalsta instrumenti 5 - Darba detaļu 6 - Patronas spīle 7 - Mašīnas instrumenta balsta gals
Lai nodrošinātu, ka plānās -sienu rūdas mazgāšanas cilindrs apstrādes laikā nedeformējas, ir jāveic šādi pasākumi:
1) Balona sagataves metināšanas laikā gredzenveida atbalsta instrumenti tiek piemetināti pie cilindra iekšējās sienas; pēc metināšanas procesa cilindrs-kopā ar gredzenveida balstiem-tiek pakļauts spriedzes-atslodzei krāsnī. Tā kā gredzenveida balsts pirms atkausēšanas tiek piemetināts pie cilindra korpusa, tiek uzlabota cilindra stingrība, tādējādi novēršot deformāciju spriedzes atlaidināšanas procesa laikā.
2) Uz patronas galvas balsta galā tika uzstādītas četras atbalsta plāksnes, lai atbalstītu cilindra gala virsmu, nodrošinot, ka fiksācijas spīles satvēra cilindra ārējo virsmu vajadzīgajā vietā. Gredzenveida atbalsta armatūru komplekts tika uzstādīts uz iekšējās sienas tieši pretī kontaktpunktiem starp saspiešanas spīlēm un cilindra ārējo virsmu, lai novērstu deformāciju, ko izraisa iespīlēšanas spēks. Tika izstrādāts procesa bloks saskarnei starp apstrādājamo detaļu un astes daļas centru; šī bloka konstrukcijas prasības bija tādas, ka tā ārējiem izmēriem jāatbilst centrālā urbuma apstrādei, un pašam centra caurumam bija jābūt norādītam, pamatojoties uz darbgalda centra leņķi un sagataves masu.
4.2. Verifikācijas process
Pēc iepriekšminēto procesa pasākumu īstenošanas pēc cilindra piestiprināšanas darbgaldam tika veikts izmēģinājuma apstrādes process. Lai pārbaudītu cilindra noplūdi, tika izmantoti ciparnīcas indikatori; tika konstatēts, ka izlīdzināšanas precizitāte ir mazāka par 1 mm, pilnībā apmierinot apstrādes plāna prasības. Šī izlīdzināšanas precizitāte būtībā atbilda metinātā cilindra sagataves precizitātei, apstiprinot, ka deformācija iespīlēšanas procesa laikā bija minimāla. Cilindra apstrādes process un gatavā sastāvdaļa ir parādīti 10. līdz 12. attēlā.
Attēli
10. attēls Cilindra neapstrādāta un pabeigta apstrāde
11. attēls Procesa bloks saskarnē ar darbgalda centru
12. attēls Gatavs cilindrs
Izmantojot optimizēto cilindru atbalsta instrumentu shēmu, tika veiksmīgi izgatavots rūdas mazgātāja plānās -sienu cilindrs. Pārbaude apstiprināja, ka visi precizitātes parametri atbilst rasējuma specifikācijām. Optimizētā atbalsta shēma tika apstiprināta praksē, kas apstiprināja arī galīgo elementu analīzes (FEA) rezultātu precizitāti cilindram.
05
Secinājums
Izmantojot galīgo elementu analīzi, rūdas paplāksnes plānās -sienu cilindra stingrības analīze tika paaugstināta no empīriskas, kvalitatīvas pieejas uz kvantitatīvu. Tas efektīvi uzlaboja ražošanas procesa dizaina kvalitāti un radīja optimizētu atbalsta rīku risinājumu, kas ir racionāls, rentabls un efektīvs. Praktiskā pārbaude parāda, ka šī pieeja efektīvi samazina apstrādes izmaksas un saīsina ražošanas ciklus; tas nodrošina zinātnisku pamatojumu līdzīgu produktu ražošanai un piedāvā vērtīgu atsauci citām salīdzināmām precēm.
