автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Прогнозирование и повышение долговечности распределителей гидросбива окалины НШСГП по критерию износостойкости трибосопряжений

контрольный

На правах рукописи-----

00504о7оо

Русанов Владимир Андреевич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ГИДРОСБИВА ОКАЛИНЫ НШСГП ПО КРИТЕРИЮ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ

Специальность 05.02.13 — Машины, агрегаты и процессы (Металлургическое машиностроение). Технические науки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 4 ЯНВ 2013

Магнитогорск - 2013

005048786

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова» на кафедре «Механическое оборудование металлургических заводов»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Анцупов Александр Викторович

Официальные оппоненты: Славин Вячеслав Семенович, доктор

технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», кафедра «Механическое оборудование металлургических заводов»

Раскатов Евгений Юрьевич, доктор технических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого Президента России Б.Н.Ельцина», кафедра «Металлургические и роторные машины»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Южно-уральский

государственный университет», (г. Челябинск)

Защита состоится « 14 » февраля 2013г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д 212.111.03 в ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова

Автореферат разослан «10» января 2013г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Жиркин Ю.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из важнейших проблем металлургического машиностроения, является вопрос повышения надёжности вспомогательного оборудования, обеспечивающего стабильность технологических процессов различных предприятий. В частности, на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШСГП) в качестве управляющих устройств различных гидросистем - кантователей, моталок, печных толкателей, загрузочных столов и др., широко используют золотниковые распределители - гидроаппараты, основным запорно-регулирующим элементом которых является золотник.

Ужесточение требований к качеству поверхности горячекатаных полос, в частности, по дефекту «вкатанная окалина», требует использования на НШСГП гидравлических систем, управляемых двухпозиционными золотниковыми распределителями. Как показывает практика, уровень надежности именно золотниковых гидроаппаратов, определяет общую эксплуатационную надежность и долговечность гидросистемы в целом, и, следовательно, уровень технико-экономических показателей прокатного стана.

Основным видом отказов гидрораспределителей являются постепенные отказы, связанные с износом их трибосопряжений - «золотник - уплотнения» и «золотник — направляющие втулки». Поэтому актуальной народнохозяйственной проблемой является повышение надежности гидросистем удаления окалины на основе прогнозирования моментов отказов гидрораспределителей по критериям износостойкости его пар трения, а также разработка способов снижения скорости изнашивания три-боэлементов и увеличения срока службы гидроаппаратов.

Объектом исследования в данной работе являются золотниковые распределители системы гидросбива окалины (ЗРГ) станов горячей листовой прокатки.

Предмет исследования - показатели износостойкости и долговечности распределителей, а также способы их повышения.

Техническая и научная проблемы заключаются в следующем:

- во-первых, в настоящее время ресурс гидрораспределителей по критерию износостойкости их сопряжений заранее не известен и оценивается ориентировочно опытным путем по нарушению герметичности уплотняющих узлов или возникновению специфических шумов;

- во-вторых, повышение требований к сокращению ремонтных и аварийных простоев, увеличению производительности стана, полному исключению дефекта «вкатанная окалина» и снижению износа прокатных валков, вызывают необходимость новых конструкторских разработок, направленных на повышение износостойкости и долговечности распределителей;

- в-третьих, в научно-технических изданиях не описаны методы и подходы к моделированию процесса формирования износовых отказов ЗРГ, позволяющие прогнозировать срок их службы и его повышение на стадии их проектирования или эксплуатации с опережением времени.

Решение в работе указанных научно-технических задач, направленных на повышение долговечности вспомогательного оборудования НШСГП, является весьма важным и актуальным для теории и практики металлургического машиностроения.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка методики вероятностного прогнозирования долговечности золотниковых распределителей и способов модернизации их конструкции на основе моделирования процесса изнашивания трибосопряжений.

Для достижения цели в работе решаются следующие задачи.

1. Разработать модель параметрической надежности и методику вероятностной оценки предполагаемого срока службы ЗРГ по критериям износостойкости его трибосопряжений.

2. Исследовать возможные способы повышения износостойкости и долговечности материалов пар трения распределителей в лабораторных условиях.

3. Модернизировать конструкции промышленных гидрораспределителей на основе результатов лабораторных исследований, выполнить сравнительную оценку расчетного срока службы предложенных вариантов и рекомендовать наиболее долговечные модификации к использованию на действующих станах

4. Провести промышленные исследования долговечности предложенных вариантов, оценить их технико-экономическую эффективность и внедрить наиболее долговечные модели конструкции распределителей на станах горячей листовой прокатки.

Основные положения, выносимые на защиту и отражающие личный вклад автора.

1. Комплексная математическая модель процесса изнашивания пар трения золотниковых гидроаппаратов.

2. Физико-вероятностная модель параметрической надежности золотниковых распределителей.

3. Методика вероятностной оценки предполагаемого срока службы распределителей гидросбива окалины.

Научная новизна.

1. Разработана комплексная математическая модель процесса изнашивания пар трения золотниковых распределителей, новизну которой определяют:

- учет характерной для распределителей гидросбива окалины схемы взаимодействия его элементов;

- применение универсальных зависимостей для описания физических закономерностей изнашивания уплотнений, направляющих втулок и золотников;

2. Разработана новая, двухпараметрическая модель отказов распределителей, в основу которой положена система кинетических уравнений изнашивания трибо-элементов, позволяющая проследить изменение показателей надежности различных вариантов их конструкции на стадии проектирования.

3. Создана методика прогнозирования долговечности золотниковых гидроаппаратов, отличием которой является не только возможность предсказания срока их службы с заданной вероятностью, но и оценки эффективности различных способов его повышения.

Практическая ценность заключается в возможности непосредственного использования на современных станах горячей листовой прокатки следующих конкретных результатов.

1. Методики и алгоритма для вероятностного прогнозирования показателей износостойкости и долговечности ЗРГ в предполагаемых условиях эксплуатации.

2. Предложенных и экспериментально обоснованных способов повышения срока службы ЗРГ, которые заключаются в замене материалов уплотнений и модификации золотников плакированием антифрикционными материалами.

3. Ряда новых вариантов конструкции распределителей повышенной долговечности с уплотнениями из полиуретана 95AUV149 и золотниками с покрытиями из Л63+Ф4 и Д16+Ф4, которые внедрены на станах 2000 и 2500 горячей прокатки ОАО «ММК» с повышенным более, чем вдвое сроком службы.

Апробация работы.

Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ МГТУ им. Г.И. Носова за 2008-2010г. (г. Магнитогорск, 2009-2011г.г,); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара 2007г.); VI Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (Пенза, 2010г.), XIV Международной научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2010г.), XI Международной научно-технической конференции молодых работников ОАО ММК (Магнитогорск, 2011г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара 2011г.), X Международной заочной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Новосибирск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ в научно-технических изданиях, три из которых рекомендованы ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 99 наименований, приложения на 34 листах, содержит 108 страниц машинописного текста, 17 рисунков, 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена научно - техническая проблема прогнозирования и повышения надежности ЗРГ станов горячей листовой прокатки, обоснована ее актуальность. Сформулирована цель и задачи исследований.

В первой главе дана оценка повреждений и причин, приводящих к отказам распределителей станов горячей листовой прокатки; выполнено обобщение и критический анализ большого класса моделей изнашивания пар трения В.Д. Кузнецова, И.В. Крагельского, A.C. Проникова, Ю.Н. Дроздова, В.В. Федорова, С.Б. Ратнера, Г. Фляйшера, Д. Ланкастера, Е.Финкина, А. Кризи, Е. Робинса, Д. Мура А. Фогта, Б.М. Силаева, Д.Г. Громаковского, И.Д. Ибатуллина, C.B. Федорова, В.П. Анцупо-ва, и др., разработанных за последние семь десятилетий.

Далее рассмотрено современное толкование физических закономерностей процесса изнашивания поверхностей трения, общая концепция прогнозирования надежности трибосопряжений по критерию износостойкости их элементов и описаны возможные методы повышения долговечности золотниковых распределителей.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований, представленные в общей характеристике работы.

Во второй главе решена первая задача исследований, включающая три взаимосвязанных этапа:

А - разработку комплексной модели процесса изнашивания трибосопряжений золотниковых распределителей;

Б - создание на ее основе физико-вероятностной модели износовых отказов гидрораспределителей по критериям износостойкости пар трения «золотник -уплотнения» и «золотник - направляющие втулки»

В - разработку на базе этих моделей методики прогнозирования долговечности ЗРГ по критериям износостойкости указанных пар трения.

Далее кратко изложено их последовательное выполнение.

Этап А. Комплексная модель разработана на основе системы известных уравнений для оценки числовых характеристик ]>. и (егД. скорости У]. линейного изнашивания элементов «стационарных» сопряжений типа «вал-втулка», выведенная на базе структурно-энергетической и усталостной теорий. В данном случае она использована при формулирования кинетического уравнения повреждаемости каждого г - того трибоэлемента у - той пары распределителя, записанного в общем виде:

— 2 ■ • fMex ■ ' Ртах j '

У І =-т--

Aue.¡

(»>)/ =

2-й,. •(o-/)y-pmaxy-F„. _

Д u,.¡

где і = і 2,3 - значения индекса, определяющего принадлежность параметра в условии (1) к соответствующему элементу распределителя: / = 1 - золотнику 1; г = 2 -уплотнениям 2; / = 3 - втулкам 3, рис.1;

у = 1,2 - значения индекса, определяющего пару трения распределителя: у = 1 -««золотник 1 - уплотнения 2»; у = 2 - «золотник 1 - втулки 3», рис.1.

Исток йоды к форсункам \б 2 / . гивоасбиОа МПа

Рис. 1. Общий вид гидрораспределителя в «закрытом» положении (1 - золотник; 2 - уплотнения; 3 - направляющие втулки; 4 - корпус, «а-б-в-г» - проходные

отверстия)

Модель процесса изнашивания трибосопряжений ЗРГ, рис. 1, построена для расчетной схемы взаимодействия их элементов, рис.2. При работе, со стороны золотника 1 на втулки 3, действует сила F, возникающая от его веса G и силы Fx, вызванной неравномерным распределением давления жидкости гидросистемы в асимметричном зазоре между золотником 1 и втулками 3, рис. 2, сечение А-А.

Максимальные давления в условии (1), действующие в наиболее

нагруженных точках линий А-В контактов золотни043Аа 1 с втулками 3, рис. 2, определяли по методике Крагельского - Алисина для пар трения «вал - втулка с зазором»:

Ртах(У=2) Ртю.

п • R3 • sin {

Г~ J>H-K.

-А-й«

Л

Г

ВАС В AC CAB

qWX3

Зпсра напряжений 6 контактах

? \ / золотника 1 с Ьтупками 3 ÍA -А]

-Ж\1 Ч<Й А

4

Зпсра напряжений В контактах золотимо 1С уплотнениями 2IA-AI_

Ж"

Рис. 2. Расчетная схема нагружения элементов распределителя

Максимальные напряжения ршаху=1) в условии (1), действующие в наиболее нагруженных точках линий А-С контактов золотника 1 с уплотнениями 2, рис. 2, определяли суммой напряжений:

Pmax(j=l) = Рта ах = Ра max + Рн ' ГДе Pamax = Ртах ' ¡ Ej " максимальн0е Давление В ЗОНв КОНТЭКТа ЗОЛОТНИКа 1 С уПлотнением 2, определяемое из условия равенства относительных упругих деформаций втулок 3 - £г = p'amXí /£3, и уплотнений 2 - ег = p*msx / £2, в точках «А», рис. 2,

сечений А-А;

р - напряжения, возникающие при сборке и определяемые по известной зависимости для соединений с гарантированным натягом.

Коэффициент Vj преобразования внешней энергии - удельной мощности трения N¡fpj = fj ■ pmaxj ■ VCK, в скорость jjyd. изменения внутренней энергии наиболее нагруженных объемов материала i - того элемента j - той пары ЗРГ в уравнении (1), определяли по зависимости Б.В. Протасова:

fh^).= (О-rfVE,)»'-*® . K¡=1_V;, (4)

((1 ~~ M-i) / E-i )2/3 ' Ra(-i)

где ц., ¡х Е_ - коэффициенты Пуассона и модули упругости материалов поверхностных слоев исследуемого I - того элемента и соответствующего ему - / -того контртела;

~ средняя арифметическая высота микронеровностей профиля поверхностей исследуемого ; - того элемента и - ¡' - того контртела.

Числовые характеристики механической составляющей коэффициента трения -fMexj и (о- ) в условии (I), определяли по линеаризованным зависимостям Н.М.

Михина в функции упругой постоянной материала контактных объемов i - того

элемента - О, (Т,) = (1 - uf (Г,)) / Е, (Г,), для установившегося режима (при

7] = const)'■

/мех j= а- аэф i ■ ' Omax J -в1)Ь (О / )y = « • , • (СТД )-, ' (Лпах; -0')Ь

где а, е,Ь - постоянные, характеризующие вид напряженного состояния контактных объемов элементов; а , ц., Е, - коэффициент гистерезисных потерь, коэффициент Пуассона и модуль упругости материала i - того элемента;

Лпр(_-}, (аА)_, - числовые характеристики комплексного параметра шероховатости поверхности - i - того контртела j - той пары ЗРГ, определяемые для приработанных поверхностей по методике Крагельского - Алисина.

Критическую энергоемкость материала i - того трибоэлемента ЗРГ в условии (1) определяли по методике В.В. Федорова:

Дие., =Шщ-(итч-ue4i)), (6)

где AHSl - энтальпия материала i - того трибоэлемента при температуре плавления

T,=Tsli

- плотность тепловой составляющей внутренней энергии контактных объемов i - того трибоэлемента ЗРГ при установившейся температуре поверхностного слоя т ; p. 5 Cj - плотность и теплоемкость материала i - того трибоэлемента;

ие0 - плотность скрытой энергии материала i - того трибоэлемента в начальный момент времени t — О.

Совокупность уравнений (1) - (6) представляет собой комплексную математическую модель процесса изнашивания трибосопряжений золотниковых распределителей, которая позволяет перейти к разработке физико - вероятностной модели (ФВМ) формирования их постепенных износовых отказов.

Этап Б. В основу разработки физико-вероятностной модели параметрических отказов гидрораспределителей положена общая концепция прогнозирования надежности «стационарных» трибосопряжений и комплексная модель (1)-(6) изнашивания пар трения ЗРГ, которая представляет собой совокупность следующих логико-математических операций.

I. В качестве параметров состояния гидрораспределителя приняты:

Ху-ц, = Х2 , " внутренний диаметр уплотнений 2, посаженных на золотник 1 с

натягом, полагая, что в контакте с уплотнением 2 золотник 1 не изнашивается;

Ху-2) 1 = Х(1_3 (, - диаметральный зазор в сопряжениях «золотник 1— втулки 3».

Эти параметры увеличиваются в течение всего периода работы ЗРГ при изнашивании уплотнений 2, втулок 3 и золотников 1, рис.2.

II. Сформулированы уравнения состояний сопряжений «золотник 1 — уплотнения 2» и «золотник 1- втулки 3» в виде зависимостей параметров х2 , и Х(1_3), сопряжений от постоянной во времени случайной величины скорости линейного изнашивания элементов:

Х2 , = Х2 0 + Y2-t и Х(1_3),=Х(М)0+У(1_3)./ (7)

где х2 о и Хп_У)0 - распределение случайных величин х2, и Х(1_3), в момент времени T = t0, характеризующее исходное состояние сопряжений;

Y2 = const и у = yj + у3 = const - скорость изнашивания уплотнений 2 и скорость изнашивания пар трения «золотник 1 — втулки 3» соответственно;

Yj и у} - скорости изнашивания золотника 1 и втулок 3.

III. Сформулированы кинетические уравнения повреждаемости элементов ЗРГ для оценки числовых характеристик у2, а- 2, J(1_3), скорости их изнашивания с использованием зависимостей (1):

для пар трения «золотник 1 — уплотнения 2» (_/'=]):

^ = 2'|/г-/иГРш,Г|/Я . . , _ 2'1/2-(q-/)i-Pmaxl-^ ; ( 8.а)

У2 д \Уу)2

А ие,2 Аие. 2

для пар трения «золотник 1 - втулки 3» ( j = 2)'

vi ' fМП 2 ■ Ртах 2 ' VCK V3 ■ fMex2 ' Ртах 2 ' ^ciг ,

Уо-3):

Д ие.3

, . _ У\ •(Д~/)2 ' Ртах2 ' Кк , ^3 " /)г ' Ртах2 ' Кк ; (86)

/К. Математически сформулированы условия работоспособности золотникового распределителя по выбранным параметрам в виде:

Х2 , = Х2 о + У2 < хпр2 и X(1_3), = *(1_3)0 + • t < -Х"п/,(1_з) > (9)

Для обеспечения постоянной герметичности уплотняющих устройств и предупреждения абразивного износа всех элементов ЗРГ, приняты следующие предельные значения параметров состояния:

хпР2 ' минимально возможный внешний диаметр золотника;

хпР{\ з) " максимальн0 возможный зазор в сопряжении «золотник 1— втулка 3», установленный в НТД.

V. Выведены уравнения для оценки основного показателя безотказности ЗРГ -вероятности его безотказной работы Р(!) в любой фиксированный момент времени Т = /, как вероятность выполнения условий работоспособности (9), по обоим параметрам:

/ _ > хпр2 ~(*20 +У2 "0 ИЛИ

Р(і)=Р(Х2І<хпр2) = Ф

д/О"х2 0+°>2 •'2

p{t) = (1-3) I < Хпр(\-Ъ) ) = Ф

*np( 1

-3) — (^(1-3)0 +>"(1-3) '0

•V°*(i-3)0 + 0>(1-з)

(10)

где Ф — функция Лапласа.

VI. Определены уравнения перехода гидрораспределителя в предельное состояние (состояние параметрического отказа) по выбранным параметрам в виде:

ХПР2~(Х20+У2'0 _ ИЛИ хпр( 1-3) ~(*(1-3)0 + ¿(1-3) _ , (П)

''»Р2(Г) I 2 2 2

Г2-2-2 "Р2(Г> Г~2

1(1-3)0 1-3)"«

где unp2{t) и Мл^(1 з) (/) " предельное значение квантилей выбранных параметров ,

и соответствующих некоторому моменту времени /.

F//. Выведены уравнения для оценки показателей долговечности (ресурсных характеристик) ЗРГ в виде зависимости для определения гамма-процентного ресурса tr, как решение уравнений (11) относительно t = ty при заданном допустимом

значении вероятности безотказной работы \p(tj\ = f и соответствующем ему табличном значении квантили \и , А •

1 "Pir)J

- гамма-процентный ресурс по параметру Х2, - диаметру уплотнений 2, рис.2:

_ Умр2-h ~У(Упр2-h)2-(JÍ -lUnpír)]2 -Vil)'(у npl "КР(/)]2 -СТ^о) ; (12.а)

где упр2 = хпр2 -х20 " оценка математического ожидания (среднее значение) предельной величины износа уплотняющих элементов;

- гамма-процентный ресурс по параметру - зазору в паре трения «золотник 1 - втулки 3», рис.2:

ЗУ(1-з) 'Уд-з) з)"^р-з))2 "(^р-з) •°"j(i-3))"(j'np(i-3) ~["n/>(r)]2 •°"t(i-3)o

'í-d-3) - ~т2 г ,2 2

У(1-3) lUr,p(r)¡ °><1-3)

(12j

где j» (1_3j = хпро-з) - ^(1-з)о " оценка математического ожидания (среднее значение)

предельной величины зазора при изнашивании золотника 1 и втулок 3.

Совокупность уравнений (7) - (12) представляет собой физико- вероятностную модель (ФВМ) процёсса формирования износовых отказов золотниковых распределителей по выбранным параметрам х2 , и Х(ьз)(, или по критериям (9) износостойкости подвижных сопряжений.

Этап В. Методика прогнозирования долговечности распределителей сформулирована на основе обобщения математической модели изнашивания элементов ЗРГ (1) - (6) и ФВМ их износовых отказов (7) - (12). В общем виде она сформулирована как алгоритм расчета срока службы золотниковых распределителей (см. рис. 3).

Для оценки срока службы ЗРГ должны быть известны следующие параметры его эксплуатации:- суточная производительность рст стана; длительность tx одного

цикла работы распределителя; доля плановых простоев стана Я = 0,12 (см. уравнения (13) и (14)).

В конечном итоге методика позволяет оценить (предсказать) возможный срок службы ЗРГ с заданной вероятностью у на стадии их проектирования в предполагаемых условиях эксплуатации._

1 Формирование шести групп исходных данных: параметров внешнего трения; геометрических, микрогеометрических, физико-механических, теплофизических и фрикционных характеристик

2 Расчет максимальных контактных давлений ртгх ^ в ^ - той паре ЗРГ по уравнениям (2), (3).

3 Расчет коэффициентов у. преобразования внешней энергии Д^^ в скорость изменения внутренней потенциальной энергии материала поверхностного слоя г - того трибоэлемента ЗРГ по условиям (4)

4 Расчет числовых характеристик и ) у механической составляющей коэффициента трения в у - той паре ЗРГ по выражениям (5)

5 Определение критической энергоемкости Аие,/ локальных объемов поверхностного слоя I - того трибоэлемента ЗРГ по условию (6)

6 Расчет числовых характеристик скорости линейного изнашивания у. и {о ^ )] < - того трибоэлемента ЗРГ по условиям (10)

7 Определение гамма-процентного ресурса / и ^ распределителя по параметрам Х2 , и Х^ 3), Для заданного уровня вероятности его безотказной работы [Я(/)] = у по выражениям (14)

8 Расчет гамма-процентного срока службы ЗРГ по параметру Х2 , '■ 1слп={\ + п)-1п1{Рса-1х) (13)

9 Расчет гамма-процентного срока службы ЗРГ по параметру Х^ - 'с»г0-з)=(} + Ю-1Н1-ъ)КРст-(х) (14)

Рис. 3. Методика прогнозирования долговечности ЗРГ

В третьей главе решена вторая задача диссертации. В ней представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований износостойкости материалов трибоэлементов золотниковых распределителей и способов повышения долговечности стандартных пар трения «ролики из материала золотника - колодки из различных материалов уплотнений и втулок», изношенных в различных условиях фрикционного взаимодействия на машине трения СМТ-1, табл.1.

Эксперимент состоял из трех групп серий опытов. Каждая группа объединяет семь серий опытов, каждый из которых повторен четыре раза, по изнашиванию одинакового набора модификаций стандартной пары трения. Модификации отличаются материалами колодок, табл.1. Группы друг от друга отличаются условиями трения, которые изменяли, формируя на поверхности роликов покрытия из антифрикционных материалов методом плакирования гибким инструментом, табл.1.

В первой группе из семи серий опытов, элементы пар трения «ролик-колодка» изнашивали в непосредственном контакте (без покрытий). Во второй группе поверхность роликов плакировали тонким слоем фторопласта Ф4, а в третьей - двухслойным материалом «латунь Л63 + фторопласт Ф4». Во время истирания образцов

их контакт непрерывно охлаждали проточной водой, контролируя его температуру инфракрасным термометром «СОМЭТЯОЬ ІЯ - Т4».

Таблица 1

Результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных _по коэффициенту повышения долговечности _

3 Материал Коэфф. J3 с Материал Коэфф.

с S ролика- Пок- повышения s ролика- Пок- повышения

о. - сталь 40Х рытие долговечности Е сх -сталь 40Х ры- долговечности

(-Н £ о Материал колодки K?i кп О. и * о Материал колодки тие К, І

1 Резина 3826 1 1 12 Ecopur 2,21 1,93

2 H-Ecopur 1,11 1,48 2 ; 95 AU V149 2.26 2,23

3 94 AU 925 1,14 1,51 14 Латунь Л63 Ф4 1,22 1,26

1 4 80 NBR В246 б/п 1,17 1,53 15 Резина 3826 1,20 1,52

5 Ecopur і ,21 ': 16 H-Ecopur 1,80 2,26

6 95 AU VI49 И ,39 1,69 17 94 AU 925 2,31 2,30

7 Латунь JI63 1 1 3 18 80 NBR В246 2,33 2,30

8 Резина 3826 1,10 1.24 19 Ecopur Л63-1 236 2,48

2 9 H-Ecopur Ф4 1,51 1,84 20 95 AU VI49 Ф4 2,68 :

10 94 AU 925 1,74 1,86 21 Латунь Л63 1,59 1,51

11 80 NBR B246 1,94 1,87

Для каждой серии опытов (при заданном предельном износе колодки У = о,5 лш ) определяли средний экспериментальный ресурс - г'*, и средний расчетный ресурс - I, который находили по методике (1 - 7), рис.3, адаптированной для расчетной схемы пары «ролик - колодка». Здесь г - номер серии, табл. 1. Результаты исследований долговечности представлены на рис.4.

1 группа бегжжрнтиї

2 ірупів noKjumic <W

■ 'Экснеримсетзлишп ресурс кТсорсигассгайрссурс

4 ї 6 8 9 10 ]) 12 ІЗ ІЗ ■ Эхперв«етидшм8 рссурс ї Теоретический ресурс

А Б

Рис. 4. Сравнение экспериментальных и расчетных значений среднего ресурса стандартных пар трения «ролик колодка» (А - колодки из материалов уплотнений, Б - колодки из латуни) Ошибка сравнения экспериментальных и расчетных значений среднего ресурса составляет 51 =(2,12...23,74)%, что говорит о достаточно высокой достоверности

методики их расчета.

Эффективность того или иного способа повышения долговечности по сравнению с первой, базовой серией пар трения «ролик - колодка», где колодки изготовлены из резины 3826, оценивали величиной коэффициента повышения долговечности: экспериментального - щ. =1? ¡Ц и теоретического - а'-( = ц /<,, табл.1.

Анализ значений этих коэффициентов показал, что наиболее эффективными способами повышения ресурса стандартных пар трения являются, табл.1, рис.4:

- для пар трения «стальной ролик - колодка из материалов уплотнений» - использование колодок из полиуретана марок, указанных в табл.1; использование тех

I же материалов с одновременным применением однослойного покрытия из Ф4 или двухслойного покрытия «Л63+Ф4»;

- для пар трения «стальной ролик - колодка из латуни» - применение однослойного Ф4 или двухслойного «Л63+Ф4» покрытий.

Наиболее эффективные, выделенные в табл.] способы, предложены для проектирования соответствующих модификаций конструкции промышленных ЗРГ и сравнительной оценки их долговечности в теоретических исследованиях.

В четвертой главе представлено решение третьей задачи исследований. Здесь на основе рекомендаций лабораторного эксперимента спроектированы различные варианты конструкции промышленных распределителей и по методике (1-9), рис.3, дана сравнительная оценка их долговечности.

Результаты компьютерного эксперимента в виде совокупности расчетных значений прогнозируемого среднего срока службы 1сл21 и 1С,(] 3)1, коэффициентов эффективности эи, материалов уплотнений и покрытий эп,, а также коэффициентов повышения долговечности к, I, Для всех исследуемых вариантов конструкции,

представлены в табл.2.

Анализ полученных результатов позволил заключить следующее.

1. Ошибка предсказания среднего срока службы золотниковых распределителей по разработанной методике не превышает 16%.

2. Для повышения долговечности золотниковых распределителей на действующих станах рекомендованы следующие пути модернизации их конструкции:

- использование более износостойких, чем применяемый «резина 3826», материалов уплотнений - «80ЫВЯВ246», «Есориг» и «95АиУ 149», позволяющее прогнозировать повышение их долговечности в 1,78-2,08 раз за счет снижения скорости накопления энергии дефектов и повышения их критической энергоемкости, обусловленными более благоприятным сочетанием физических и термодинамических свойств (опыты 2-6, табл.2);

использование более износостойких материалов уплотнений -«80ИВ11В246», «Есориг» и «95А1ТУ149», с одновременным плакированием поверхности золотника фторопластом Ф4, позволяющее прогнозировать повышение их долговечности в 2,25-2,62 раз за счет повышения критической энергоемкости материалов поверхностного слоя уплотнений, а также дополнительного снижения работы механической составляющей сил трения после плакирования поверхности золотника (опыты 9-13, табл.2);

- применение более износостойких материалов уплотнений — «80ЫВКВ246», «Есориг» и «95А1А'] 49», с одновременной подачей в контакт двухслойного покрытия «Д16+Ф4» или «Л63+Ф4», позволяющее прогнозировать повышение их долговечности в 2,55-2,98 и 2,79-3,25 раз соответственно за счет повышения критической энергоемкости материалов уплотнений и более интенсивного (после «двойного» плакирования золотников) снижения работы механической составляющей сил трения (опыты 16-20 и 23-27, табл.2);

Таблица 2

Результаты аналитического исследования долговечности вариантов

конструкции ЗРГ по критерию износостойкости их элементов

№ опыта Материал золотника- сталь 45 Эффектов ность покрытия, э„, Средний срок службы сут Средний срок службы 'ст(І-З) і, сут Коэффициент долговечности К2„ Коэффициент долговечности ^<1-3)< 1

Материал втулки и уплотнения Эффективность материала,

1 группа - без покрытия

1 Резина 3826 1,0 - 16,38 - 1,0 -

2 Н—Есориг 1,34 - 22,00 - 1,34 -

4 94АШ25 1,67 - 21,го - 1,67 -

3 80КВЯВ246 1,78 - 29,19 - 1,78 -

5 Есориг 1.86 - 30,49 - 1,86 -

6 95Аи\Ч49 2,08 - 34,00 - 2,08 -

7 БрАЖ 9-4 - - - 189,79 - 1,0

2 группа - покрытие Ф4

8 Резина 3826 1,0 1,26 20,69 - 1,26 -

9 Н-Есориг 1,34 1,27 27,79 - 1,70 -

10 94Аи925 1,67 1,27 34,49 - 2,11 -

11 80КВКВ246 1,78 1,26 36,87 - 2,25 -

12 Есориг 1,86 1,26 38,51 - 2,35 -

13 95АИУ149 2,08 1,26 42,95 - 2,62 -

14 БрАЖ 9-4 - 1,26 - 239,73 - 1,26

3 группа - покрытие Л63+Ф4

15 Резина 3826 1,0 1,57 25,64 - 1,57 -

16 Н—Есориг 1,34 1,57 34,43 - 2,10 -

17 94АЧ925 1.67 1,57 42,73 - 2,61 -

18 80ЫВЯВ246 1,78 1,57 45,68 - 2,79 -

19 Есориг 1,86 1,56 47,72 - 2,91 -

20 95АиУ149 2,08 1,56 53,21 - 3,25 -

21 БрАЖ 9-4 - 1,56 - 297,01 - 1,56

4 группа - покрытие Д16+Ф4

22 Резина 3826 1,0 1,43 23,47 - 1,43 -

23 Н-Есориг 1,34 1,44 31,52 - 1,93 -

24 94АШ25 1,67 1,43 39,12 - 2,39 -

25 80КВЯВ246 1,78 1,43 41,82 - 2,55 -

26 Есориг 1.86 1,44 43,69 - 2,67 -

27 95А1ЛЛ49 2,08 1,43 48,72 - 2,98 -

28 БрАЖ 9-4 - 1,43 - 271,92 - 1,43

- применение однослойных Ф4 или двухслойных «Д16+Ф4» и «Л63+Ф4» покрытий, позволяющее прогнозировать повышение долговечности пар трения «зо-

лотник - втулки» в 1,26 - 1,56 раз соответственно за счет снижения работы механической составляющей сил трения (опыты 14, 21, 28, табл.2).

Наиболее эффективные варианты конструкции ЗРГ, установленные в компьютерном эксперименте (см. табл.2), рекомендованы к испытаниям на промышленных станах.

В пятой главе показано решение четвертой задачи диссертации, где представлены результаты промышленных исследований долговечности наиболее эффективных, выявленных в теоретических исследованиях, модификаций конструкции золотниковых распределителей систем гидросбива окалины станов горячей листовой прокатки, содержащих уплотняющие элементы из более износостойких материалов и золотники, на поверхность которых нанесены различные антифрикционные покрытия. Для плакирования поверхности золотников 1 использована приставка 2 к токарному станку модели 1К62, известной конструкции, рис.5, разработанная учеными МГТУ.

Многолетние испытания долговечности различных конструкций ЗРГ проведенные в рамках хоздоговорных работ и соглашения о творческом содружестве специалистов управления главного механика металлургического комбината и ученых механико-машиностроительного факультета технического университета, показали следующие результаты.

Для условий эксплуатации стана 2000 горячей прокатки, наиболее долговечным вариантом является конструкция распределителя с золотником, плакированным двухслойными покрытиями («МЗ+Ф4» или «Д16+Ф4») , рис.5, и комбинированным уплотнением из эластомеров «95А1ГУ 149+Есориг». Срок службы новых

Рис.5. Опытные партии золотников с двухслойным покрытием: а - «МЗ + Ф4»; б - «Д16 + Ф4»

Для условий стана 2500 горячей листовой прокатки, наиболее долговечным вариантом является конструкция ЗРГ с золотником, плакированным двухслойным медьсодержащим покрытием («Л63+Ф4» или «М1+Ф4»), рис.6, и уплотнением из эластомера «95АиУ149» марки К'Г^Г' - 8009. Срок службы предложенных модификаций конструкции золотниковых распределителей превышает срок службы исходной не менее, чем в 2,5 - 3,0 раза.

Эти конструкции прошли промышленные испытания и внедрены на станах с ожидаемым экономическим эффектом более 1,5 млн. руб./год, рассчитанным из предположения двукратного повышения их срока службы за счет сокращения затрат на ремонты и повышения производительности станов, при вложениях - 1,1 млн. руб. и сроке их окупаемости - полтора года.

а - «Л63+Ф4» б - «М1+Ф4»

Рис.6. Золотники с двухслойными металл-полимерными покрытиями

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные итоги проведенного диссертационного исследования, определяющие научную новизну и практическую значимость работы, заключаются в следующем.

1. Разработана комплексная математическая модель процесса изнашивания сопряжений золотниковых гидрораспределителей и выведены аналитические зависимости для оценки показателей их износостойкости на стадии проектирования.

2. На ее основе разработана модель параметрической надежности ЗРГ по критерию износостойкости трибосопряжений, позволяющая еще на стадии проектирования исследовать процесс формирования их износовых отказов и оценить уровень ресурсных характеристик.

3. На базе теоретических разработок сформулирована методика вероятностной оценки прогнозирования долговечности гидрораспределителей, позволяющая с ошибкой не более 16% предсказывать срок их службы и оценивать эффективность возможных способов его повышения в предполагаемых условиях эксплуатации на стадии проектирования.

4. На основе экспериментальных (на машине трения) и теоретических (по разработанной методике) исследований по изнашиванию в различных условиях стандартных пар трения «стальной ролик - колодка из материалов уплотнений и втулок», установлены следующие, возрастающие по степени эффективности способы повышения их долговечности.

Для пар трения «стальной ролик - колодка из материалов уплотнений»:

- использование колодок из новых материалов уплотняющих элементов — «80ЫВЯВ246», «Есориг» и «95А1ГУ149», с коэффициентом повышения долговечности соответственно к* =1,17, К,' =1,21 и к3 = 1,39 по сравнению с применяемым на прокатных станах - «резина 3826»,;

- использование колодок из перечисленных материалов с одновременным применением однослойного покрытия из фторопласта Ф4 с коэффициентом повышения долговечности соответственно к' =1,94, К ' =2,21 и к3 =2,26',

- использование колодок из новых материалов с одновременным применением двухслойного покрытия «Л63+Ф4», с коэффициентом повышения долговечности соответственно Ц = 2,33, Ц = 2,36 и к, = 2,68-

Для пар трения «стальной ролик - колодка из латуни Л63»:

- использование антифрикционных покрытий (однослойного из фторопласта «Ф4» и двухслойного «латунь ЛбЗ+фторопласт Ф4») на поверхности роликов с коэффициентом повышения долговечности соответственно K3t = 1,22 и к] = 1,59;

5. Теоретические исследования долговечности вариантов конструкции золотниковых распределителей, спроектированных с использованием предложенных способов, позволили рекомендовать к внедрению следующие наиболее эффективные модификации исходной конструкции:

- «золотник с двухслойным покрытием Д16+Ф4 - уплотнения из полиуретана 95AUV149 или Ecopur», с прогнозируемым сроком службы, более, чем в 2,5 раз превышающим срок службы исходной конструкции;

- «золотник с двухслойным покрытием Л63+Ф4 - уплотнения из полиуретана 95AUV149 или Ecopur», с прогнозируемым сроком службы, втрое превышающим срок службы исходной конструкции;

6. Предложенные в теоретических исследованиях эффективные варианты конструкции золотниковых распределителей испытаны и внедрены на станах 2500 и 2000 г/п ОАО «ММК» с ожидаемым экономическим эффектом —1,5 млн. руб/год.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: Издания, рекомендованные ВАК.

1. Анцупов A.B., Анцупов A.B. (мл), Русанов В.А. и др. Прогнозирование надежности трибосопряжений на основе термодинамического анализа процесса трения // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. №3. - С. 54-60.

2. Анцупов A.B., Анцупов В.П., Русанов В.А. и др. Прогнозирование безотказности трибосопряжений по критерию износостойкости на стадии их проектирования // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2010. №11. — С.38-45.

3. Анцупов A.B., Анцупов А.В.(мл.), Русанов В.А. и др. Методология вероятностного прогнозирования безотказности и ресурса трибосопряжений // Известия Самарского научного центра «Надежность» РАН-2011.-т.13.-№ 4(3),-С. 947-950.

Прочие издания.

4. Анцупов В.П., Анцупов A.B., Русанов В.А. и др. Выбор износостойких материалов при проектировании узлов трения // Материалы 67-й научно-технической конференции: Сб. докл. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С. 197-200.

5. Анцупов A.B., Анцупов A.B.(мл.), Русанов В.А. и др. Структурно-энергетическая интерпретация взаимосвязи процессов трения и изнашива-ния//Процессы и оборудование металлургического производства: Межрегион, сб. науч. тр./ Под ред. Платова С.И. Вып.8. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С. 233-240.

6. Анцупов A.B., Анцупов А.В.(мл.), Русанов В.А. и др. Прогнозирование износостойкости материалов прокатных валков // Процессы и оборудование металлургического производства: Межрегион, сб. науч. тр. / Под ред. Платова С.И. Вып.8. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С. 240-245.

7. Анцупов A.B., Анцупов В.П., Русанов В.А. и др. Прогнозирование показателей надежности трибосопряжений // Материалы 68-й научно-технической конференции: Сб. докл.- Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. - С. 262 - 264.

8. Анцупов A.B., Анцупов A.B. (мл), Русанов В.А. и др. Методика аналитической оценки надежности трибосопряжений по критерию износостойкости // Материалы 6-ой международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин»: Сб. докл.- Пенза, 2010. - С. 123-126.

9. Анцупов A.B., Анцупов А.В.(мл.), Русанов В.А. и др. Модель процесса изнашивания трибосопряжений на основе термодинамического анализа их состояния// Материалы 68-й научно-технической конференции: Сб. докл.- Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С.264-269.

10. Анцупов A.B., Анцупов А.В.(мл.), Русанов В.А. и др. Аналитическая оценка показателей износостойкости трибосопряжений // Материалы 6-ой международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин»: Сб. докл.- Пенза, 2010 С. 119-123.

11. Анцупов A.B., Анцупов А.В.(мл.), Русанов В.А. и др. Моделирование процесса изнашивания трибосопряжений // Современные технологии в машиностроении: Сб. статей XIV международной научно-практической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. С.290-294.

12.Анцупов A.B., Губин A.C., Русанов В.А. и др. Методика прогнозирования надежности плунжерных гидроцилиндров по критерию износостойкости уплотнений // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 69-й научно-технической конференции - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011.-Т.2,- С.141-143.

13.Анцупов A.B., Русанов В.А. Повышение надежности распределителей гид-росбива окалины // Тезисы докладов XI международная научно-техническая конференция молодых работников ОАО «ММК»: Сб. тез. докладов. Магнитогорск, 2011. -С.64-65.

М.Анцупов A.B., Русанов В.А., Анцупов A.B. (мл) и др. Обобщение моделей концептуального подхода для оценки показателей износостойкости трибосистем // Механическое оборудование металлургических заводов: Межрегин. сб. науч. тр. / Под ред. А.Г. Корчунова А.Г.- Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. тех. ун-та им. Г.И. Носова, 2012,- С.48-57.

15. Патент на полезную модель РФ 114890 от 2012.04.20, В21В 31/32. Гидроцилиндр устройства для регулирования раствора валков прокатной клети/ В.П, Анцупов, A.B. Анцупов, A.B. Анцупов (мл.), С.П. Шинкевич, A.C. Губин, В.А.Русанов.

16. Анцупов A.B., Анцупов A.B. (мл), Русанов В.А. и др. Проектирование золотниковых распределителей повышенной долговечности по критерию износостойкости уплотняющих элементов// Материалы 5-й международной заочной научно-практической конференции «Инновации в науке» Сб. докл.- Новосибирск, 2012. — С. 53-62.

17. Анцупов A.B., Русанов В.А. и др. Оценка долговечности и повышение срока службы золотниковых распределителей // Механическое оборудование металлургических заводов: Межрегин. сб. науч. тр. / Под ред. А.Г. Корчунова А.Г.- Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. тех. ун-та им. Г.И. Носова, 2012.- С.74-81.

Подписано в печать 24.12.2012. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 778

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ФГБОУ ВПО «МГТУ»

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗОЛОТНИКОВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ

1.1. Описание конструкции, анализ повреждений и причин отказов гидрораспределителей системы гидросбива окалины

1.2. Анализ известных моделей процесса изнашивания трибосопряжений

1.3. Современное толкование физических закономерностей процесса изнашивания поверхностей трения

1.4. Общая теория прогнозирования надежности трибосопряжений по критерию износостойкости элементов

1.5. Выбор возможных способов повышения долговечности золотниковых гидроаппаратов

1.6. Выводы, цель и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ВЕРОЯТНОСТНОЙ МОДЕЛИ ИЗНОСОВЫХ ОТКАЗОВ И МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗОЛОТНИКОВЫХ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ

2.1. Моделирование процесса изнашивания трибоэлементов золотниковых гидрораспределителей

2.1.1 .Расчетная схема нагружения элементов распределителя и определение максимальных контактных напряжений

2.1.2.Математическая модель процесса изнашивания трибоэлементов

2.2. Физико - вероятностная модель процесса формирования износовых отказов гидрораспределителей

2.3. Блок-схема физико-вероятностной модели параметрической надежности гидрораспределителей

2.4. Методика прогнозирования долговечности гидрораспределителей

2.5. Выводы по второму разделу

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИХ РЕСУРСА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

3.1. Экспериментальные исследования износостойкости и долговечности пар трения «ролик - колодка» при их изнашивании на машине трения

3.2. Теоретические исследования износостойкости и долговечности стандартных пар трения

3.3. Оценка адекватности методики прогнозирования ресурса пар трения «ролик - колодка»

3.4. Анализ долговечности стандартных пар трения, изношенных в различных условиях фрикционного взаимодействия

3.5. Выводы по третьему разделу

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗОЛОТНИКОВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ УСЛОВИЙ ИХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

4.1. Организация компьютерного эксперимента для исследования долговечности гидрораспределителей на станах горячей листовой прокатки

4.2. Прогнозирование долговечности распределителей гидросбива окалины и промышленная проверка расчетных данных

4.2.1 .Алгоритм расчета среднего срока службы золотниковых распределителей

4.2.2.Верификация методики прогнозирования долговечности гидрораспределителей по критерию износостойкости трибоэлементов

4.3. Теоретические исследования долговечности гидрораспределителей различных конструкций и рекомендации по повышению срока их службы в промышленных условиях

4.4. Выводы по четвертому разделу

5. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ НА СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ЛИСТОВОЙ ПРОКАТКИ 87 5.1. Цель и организация экспериментальных исследований

5.2. Промышленные исследования долговечности распределителей на стане

2500 горячей прокатки

5.3. Экспериментальные исследования срока службы золотниковых распределителей стана 2000 горячей прокатки

5.4. Оценка экономической эффективности проведенных исследований

5.5. Выводы по пятому разделу 96 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99 ПРИЛОЖЕНИЯ

Одной из важнейших проблем производства горячекатаного листа, является вопрос повышения надёжности вспомогательного оборудования прокатных станов. В частности, в качестве управляющих устройств различных гидросистем -кантователей, моталок, загрузочных и подъёмно - поворотных столов, гидро-сбива окалины и др., широко используют золотниковые распределители - гидроаппараты, основным запорно-регулирующим элементом которых является золотник. В настоящее время на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШСГП) для решения различных производственных задач применяют сотни типоразмеров золотниковых распределителей стандартного и нестандартного исполнения, уровень надежности которых определяет общую эксплуатационную надежность и долговечность гидросистем, и, следовательно, уровень технико-экономических показателей прокатного стана.

Ужесточение требований к качеству поверхности горячекатаных полос, в том числе и обеспечение равномерной и качественной их очистки от разгарной и воздушной окалины, требует использования на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШСГП) гидравлических систем, управляемых двухпозиционными золотниковыми распределителями. Поскольку почти 80% всех отказов гидрораспределителей составляют постепенные отказы, связанные с износом их трибоэлементов - уплотнений, направляющих втулок или золотников, актуальной народнохозяйственной проблемой является прогнозирование моментов отказов гидросистем по критериям износостойкости элементов гидрораспределителей, а так же разработка способов снижения интенсивности их изнашивания и, следовательно, повышения надежности гидравлической системы в целом.

Объектом исследований в данной работе являются золотниковые распределители системы гидросбива окалины (ЗРГ) станов горячей листовой прокатки. Предметом исследований - показатели их износостойкости и долговечности.

Техническая и научная проблема заключаются в следующем:

- во-первых, в настоящее время ресурс гидрораспределителей по критерию износостойкости их сопряжений заранее не известен и оценивается ориентировочно опытным путем по нарушению герметичности уплотняющих узлов или возникновению специфических шумов;

- во-вторых, повышение требований к сокращению ремонтных и аварийных простоев, увеличению производительности стана, полному исключению дефекта «вкатанная окалина» и снижению износа прокатных валков, вызывают необходимость новых конструкторских разработок, направленных на повышение износостойкости и долговечности распределителей;

- в-третьих, в научно-технических изданиях не описаны методы и подходы к моделированию процесса формирования износовых отказов ЗРГ, позволяющие прогнозировать срок их службы и его повышение на стадии их проектирования или эксплуатации с опережением времени.

Очевидно, для определения показателей долговечности трибосопряжений распределителей, необходимо создание вероятностной модели их отказа, в основу которой должны быть положены закономерности, адекватно описывающие физическую природу процесса изнашивания элементов распределителей. В частности, разработанный в настоящее время общий методологический подход к оценке надежности технических объектов при их проектировании, на основе кинетического уравнения повреждаемости поверхностей трения, может быть использован при создании физико-вероятностной модели износовых отказов и построения методики прогнозирования долговечности ЗРГ.

В тоже время, современные подходы к описанию процесса изнашивания элементов различных трибосопряжений, созданные, например, в рамках структурно-энергетического подхода и термодинамической теории разрушения, могут явиться основой для разработки модели процесса изнашивания элементов золотниковых распределителей.

Предлагаемая современной теорией и практикой эксплуатации различных трибосопряжений широкая номенклатура способов повышения износостойкости поверхностей трения, позволяет оценить возможность их использования для продления ресурса золотниковых распределителей системы гидросбива окалины на стадии их проектирования и эксплуатации.

В данной работе для построения физико-вероятностной модели отказов распределителей системы гидросбива окалины по критерию износостойкости его элементов, разрабатывается структурно-энергетическая модель процесса изнашивания их поверхностей. Условием разрушения (изнашивания) материала поверхностного слоя является термодинамический критерий, согласно которому диспергирование материала поверхностного слоя происходит при достижении плотностью внутренней энергии критического для данного материала значения. Это научное положение позволяет разработать физико-вероятностную модель формирования постепенных (износовых) отказов ЗРГ, что, в свою очередь, позволяет построить чисто аналитическую методику прогнозирования их долговечности.

Для повышения надежности и долговечности золотниковых распределителей, в диссертации выполняются теоретические и лабораторные исследования способов повышения износостойкости и долговечности стандартных пар трения из материалов элементов ЗРГ, дается оценка их эффективности и разрабатываются рекомендации для создания новых более долговечных конструкций распределителей промышленных систем гидросбива окалины.

Таким образом, целью данной работы является разработка методики вероятностного прогнозирования долговечности золотниковых распределителей и способов модернизации их конструкции на основе моделирования процесса изнашивания трибосопряжений.

Достижение цели в работе подразумевает выполнение следующих задач.

1. Разработать модель параметрической надежности и методику вероятностной оценки предполагаемого срока службы ЗРГ по критериям износостойкости его трибосопряжений.

2. Исследовать возможные способы повышения износостойкости и долговечности материалов пар трения распределителей в лабораторных условиях.

3. Модернизировать конструкции промышленных гидрораспределителей на основе результатов лабораторных исследований, выполнить сравнительную оценку расчетного срока службы предложенных вариантов и рекомендовать наиболее долговечные модификации к использованию на действующих станах

4. Провести промышленные исследования долговечности предложенных вариантов, оценить их технико-экономическую эффективность и внедрить наиболее долговечные модели конструкции распределителей на станах горячей листовой прокатки.

Диссертация выполнялась на кафедре механического оборудования металлургических заводов ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

5.5. Выводы по пятому разделу

1. Проведены промышленные испытания новых, предложенных на основе теоретических исследований, конструкций золотниковых распределителей, содержащих уплотняющие элементы из более износостойких материалов и золотники, на поверхность которых нанесены различные антифрикционные покрытия.

2. Установлено, что для условий эксплуатации стана 2500 горячей листовой прокатки, наиболее долговечным вариантом является конструкция распределителя с золотником, плакированным двухслойным медьсодержащим покрытием («Л63+Ф4» или «М1+Ф4») и уплотнением из эластомера «95AUV149» марки NRSF - 8009 со сроком службы, более, чем вдвое, превышающим срок службы исходной конструкции.

3. Установлено, что для условий эксплуатации стана 2000 горячей листовой прокатки, наиболее эффективным вариантом является конструкция, где используются комбинированные уплотняющие элементы из полиуретана «95AUV149+ Ecopur», а на поверхность золотника нанесено двухслойное антифрикционное покрытие «Л63+Ф4» или «Д16+Ф4», со сроком службы, более, чем вдвое, превышающим срок службы исходной конструкции.

3. Показано, что экономический эффект при предполагаемом 2-кратном повышении срока службы золотниковых распределителей составляет ~1,5 млн. руб. в год при вложениях — 1,1 млн. руб. и сроке их окупаемости - 1,5 года.

Основные итоги проведенного диссертационного исследования, определяющие научную новизну и практическую значимость работы, заключаются в следующем.

1. Разработана комплексная математическая модель процесса изнашивания сопряжений золотниковых гидрораспределителей и выведены аналитические зависимости для оценки показателей их износостойкости на стадии проектирования.

2. На ее основе разработана модель параметрической надежности ЗРГ по критерию износостойкости трибосопряжений, позволяющая еще на стадии проектирования исследовать процесс формирования их износовых отказов и оценить уровень ресурсных характеристик.

3. На базе теоретических разработок сформулирована методика вероятностной оценки прогнозирования долговечности гидрораспределителей, позволяющая с ошибкой не более 16% предсказывать срок их службы и оценивать эффективность возможных способов его повышения в предполагаемых условиях эксплуатации на стадии проектирования.

4. На основе экспериментальных (на машине трения) и теоретических (по разработанной методике) исследований по изнашиванию в различных условиях стандартных пар трения «стальной ролик - колодка из материалов уплотнений и втулок», установлены следующие, возрастающие по степени эффективности способы повышения их долговечности.

Для пар трения «стальной ролик - колодка из материалов уплотнений»:

- использование колодок из новых материалов уплотняющих элементов -«80МВ11В246», «Есориг» и «95АЦУ149», с коэффициентом повышения долговечности соответственно Кэ( =1,17, Кэ( =1,21 и К* =1,39 по сравнению с применяемым на прокатных станах - «резина 3826»,;

- использование колодок из перечисленных материалов с одновременным применением однослойного покрытия из фторопласта Ф4 с коэффициентом повышения долговечности соответственно К(э =1,94, К* =2,21 и К* =2,26;

- использование колодок из новых материалов с одновременным применением двухслойного покрытия «Л63+Ф4», с коэффициентом повышения долговечности соответственно К] =2,33, Кэ( =2,36 и К* =2,68.

Для пар трения «стальной ролик - колодка из латуни Л63»:

- использование антифрикционных покрытий (однослойного из фторопласта «Ф4» и двухслойного «латунь ЛбЗ+фторопласт Ф4») на поверхности роликов с коэффициентом повышения долговечности соответственно К/ = 1,22 и К? = 1,59;

5. Теоретические исследования долговечности вариантов конструкции золотниковых распределителей, спроектированных с использованием предложенных способов, позволили рекомендовать к внедрению следующие наиболее эффективные модификации исходной конструкции:

- «золотник с двухслойным покрытием Д16+Ф4 - уплотнения из полиуретана 95АЦУ149 или Есориг», с прогнозируемым сроком службы, более, чем в 2,5 раз превышающим срок службы исходной конструкции;

- «золотник с двухслойным покрытием Л63+Ф4 - уплотнения из полиуретана 95АЦУ149 или Есориг», с прогнозируемым сроком службы, втрое превышающим срок службы исходной конструкции;

6. Предложенные в теоретических исследованиях эффективные варианты конструкции золотниковых распределителей испытаны и внедрены на станах 2500 и 2000 г/п ОАО «ММК» с ожидаемым экономическим эффектом -1,5 млн. руб/год.

1. ГОСТ 17752-81 (CT СЭВ 2455-80) Гидропривод объемный и пневмопривод. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1988.-73с.

2. ГОСТ 30858 2003 Обеспечение износостойкости изделий. Трибо-технические требования и показатели. Принципы обеспечения. Общие положения. - Москва: Стандартинформ, 2005. - 7с.

3. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / A.B. Чичи-надзе, Э.М. Бе рлингер, Э. Д. Браун и др.; Под общ. Ред. A.B. Чичинадзе- М.: Машиностроение, 2003.- 576с.

4. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978 - 400с.

5. Справочник по триботехнике: В 3-х т.Т.1: Теоретические основы. / Под общ. Ред. М. Хебды, A.B. Чичинадзе М.: Машиностроение, 1989 - 400с.

6. Беркович И.И., Громаковский Д.Г. Трибология. Физические основы, механика и технические приложения. Самара.: СГТУ, 2000.-268с.

7. Артемов И.И., Синицкий В.Я., Сорокин С.А. Моделирование изнашивания и прогнозирование ресурса трибосистем. Монография.- Пенза: Инф.-изд. центр ПГУ, 2004.-374с.

8. Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев: монография Самара: Самар. Гос. техн. ун-т, 2008-387с.

9. Буше H.A. Трение, износ и усталость в машинах. М.: Транспорт, 1987.- 223с.

10. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент.: Издательство «Фан» УзССР, 1979. - 168с.

11. Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. Ташкент.: Издательство «Фан» УзССР, 1985. - 165с.

12. Федоров С.В. Основы трибоэргодинамики и физико-химические предпосылки теории совместимости. Калининград: КГТУ, 2003. - 409с.

13. Дубинин А.Д. Энергетика трения и износа деталей машин. Москва- Киев.: Машгиз, 1963. 139с.

14. Протасов Б.В. Энергетические соотношения в трибосопряжении и прогнозирование его долговечности. Саратов.: Саратовский университет, 1979.- 152с.

15. Дроздов Ю.Н. Ключевые инварианты в расчетах интенсивности изнашивания при трении // Машиноведение. 1980. №2. - С.93-99.

16. Дроздов Ю.Н., Фролов К.В. Теоретико-инвариантный метод расчета интенсивности поверхностного разрушения твердых тел при трении // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982.- №5. - С.138-146.

17. Погодаев Л.И., Чулкин С.Г. Моделирование процессов изнашивания материалов и деталей машин на основе структурно-энергетического подхода // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998. №5. С.94-103.

18. Погодаев Л.И., Кузьмин В.Н. Структурно-энергетические модели надежности материалов и деталей машин. С-Пб.: Академия транспорта Российской Федерации, 2006.- 608с.

19. ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. М.: Издательство стандартов ,1988. - 89с.

20. Комбалов B.C. К вопросу о показателях износостойкости материалов и изделий из них // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. -М.: Наука, 1982. - С. 252-255.

21. Комбалов B.C. Оценка триботехнических свойств контактирующих поверхностей. М.: Наука, 1983. - 136с.

22. Проников A.C. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 560с.

23. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение. 1977. 526 с.

24. Крагельский И.В. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин / Под ред. И.В. Крагельского. -М.: Изд-во стандартов., 1979 100 с.

25. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.

26. Хохлов В.М. Расчет площадей контакта, допускаемых напряжений, износа и износостойких деталей машин. Брянск, БГТУ, 1999. - 104с.

27. Ратнер С.Б. О показателе истирания резины и его связи с коэффициентом трения // ДАН СССР, 1952.- т. 87.-№5. С. 743-746.

28. Lancaster J. К. The formation of surface: Films ft the transition betveen mild and severe metallic //Wear.-Proc. Roy. Soc.,- Ser. A.-1963.-vol. 273. P. 466483.

29. Finkin E.F. A theory for the effect of film thickness and normal load the friction of thin films // Tras. ASME.,Ser. F. 1969.- vol. 91.-№. - P.293-302.

30. Crease A.B. Design data for wear performance of rubbing bearing Surfaces // Tribology. 1973.-vol.6.-№l. - P. 15-20.

31. Robbins E.J. Tribology for the atomic and space industries // Ind. Atom. Et spat., 1974,- №2.

32. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Томск.: Полиграфиздат - т.4, 1947. - 542с.

33. Фляйшер Г.К вопросу о количественном определении трения и износа // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. -М.: Наука, 1982. - С. 285-296.

34. Фляйшер Г.К связи между трением и износом // Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа. М.: Наука, - 1971. С. 163169.

35. Фляйшер Г. Энергетический метод определения интенсивности износа // Исследования по триботехнике: Под общ. ред. A.B. Чичинадзе.- М.: Научно-исследовательский институт информации по машиностроению, 1975. -С. 277-291.

36. Мур Д. Основы применения трибоники. М.: Мир, 1978. - 487с.

37. Р 50-95-88 Обеспечение износостойкости изделий: основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1989.-24с.

38. Бершадский Л.И. Структурная термодинамика трибосистем. Киев: Общ. Знание, 1990.-31с.

39. Федоров В.В. Эргодинамика и синергетика деформируемых тел // ФХММ, 1988, №1.С.32-36.

40. Федоров В.В. Эргодинамическая концепция разрушения // Проблемы прочности, 1991, №8. С. 48-58, №10. - С.31-35.

41. Федоров В.В., Мошков А.Д., Бершадский С.М. и др. Основы эрго-динамики и синергетики деформируемых тел. Раздел 3. Ташкент, 1992. - Деп. в ВИНИТИ, №2351-В93.

42. Федоров В.В. Термодинамический метод описания изнашивания материалов при внешнем трении // Проблемы трения и изнашивания: Сб.-Киев, 1972. С.24-30.

43. Федоров В.В., Хачатурян C.B., Коршунов C.B. Исследование взаимной связи закономерностей износа металлов с энергетическими характеристиками процесса внешнего трения // Вестник ЦНИИ МПС, 1977. №5. С. 30-34.

44. Анцупов A.B., Анцупов А.В.(мл.), Русанов В.А. и др. Модель процесса изнашивания трибосопряжений на основе термодинамического анализа их состояния// Материалы 68-й научно-технической конференции: Сб. докл.- Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С.264-268.

45. Анцупов A.B., Анцупов A.B. (мл), Русанов В.А. и др. Прогнозирование надежности трибосопряжений на основе термодинамического анализа процесса трения // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. №3. С. 54-60.

46. Анцупов A.B., Анцупов В.П., Русанов В.А. и др. Прогнозирование безотказности трибосопряжений по критерию износостойкости на стадии их проектирования // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2010. №11. С.38-45.

47. Громаковский Д.Г., Ибатуллин И.Д. Опора надежности и качества // Оборудование и инструмент для профессионалов. Сер. Металлообработка.-Харьков: Центринформ.-Вып.2(75). 2006. С.6-12.

48. Громаковский Д.Г., Ибатуллин И.Д., Барынкин Е.В. и др. Энергетическая модель повреждаемости материалов // XVI Международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов» труды: том 1.- Самара: СамГТУ, 2006. С.88-93.

49. Громаковский Д.Г., Ибатуллин И.Д., Дынников A.B. Кинетическая концепция прочности и новые методы оценки остаточного ресурса по усталости и изнашиванию // Международная конф. «Ашировские чтения» докл..- Самара: СамГТУ, 2002.-С.111-113.

50. Френкель Я. И. Введение в теорию металлов. М.: Физматгиз, 1958. - 424с.

51. Журков С. Н. Проблемы прочности твердых тел. // Вестник АН СССР. 1957, №11,С.78-82.

52. Журков С.Н., Нурзуллаев Б.Н. Временная зависимость прочности при различных режимах нагружения // Журнал технической физики. 1953,вып.10. С.1677-1689.

53. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1974.- 560с.

54. Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов.- М.: Металлургия, 1975.-456с.

55. Машиностроение. Энциклопедия в сорока томах. Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М.: М38 машиностроение. Надежность машин. T.IV-3 / В.В. Клюев, В.В.Болотин, Ф.Р. Соснин и др.; 2003. 592с.

56. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1988. - 235с.

57. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М. Машиностроение, 1984. - 312с.

58. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход. Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1988. - 392 с.

59. Абрамов О.В. Розенбаум А.Н. Прогнозирование состояния технических систем. М.: Наука, 1990. - 126с.

60. X. Тум. Об оценке надежности и долговечности узлов трения // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. М=: Наука, -1982.-С. 278-285.

61. Михлин В.М. Прогнозирование технического состояния машин-М.: «Колос», 1976.- 288с.

62. Анцупов A.B., Чукин М.В., Анцупов A.B.(мл.) и др. Научные и методологические основы прогнозирования надежности трибосопряжений на стадии их проектирования // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова, 2011. №4 - С. 56-61.

63. Анцупов A.B., Анцупов A.B.(мл.), Анцупов В.П. Методология прогнозирования надежности трибосопряжений // Трение и смазка в машинах и механизмах. -2012. -№2. С.3-9.

64. Анцупов A.B., Анцупов A.B.(мл.), Русанов В.А. и др. Методология вероятностного прогнозирования безотказности и ресурса трибосопряжений //

65. Известия Самарского научного центра Российской академии наук 2011. - т. 13.- № 4(3), С. 947-950.

66. Новый энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия: РИПОЛ классик, 2008.-1456с.70. 4. Булыко А.Н. Современный словарь иностранных слов. М.: «Мартин», 2005. - 848с.

67. ГОСТ 20911 89 Техническая диагностика. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1990.-12с.

68. Надежность и эффективность в технике. Справочник. HI7 В Ют / Ред. совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. М.: Машиностроение, Т.1: Методология, организация, терминология, 1987. - 218с.

69. ГОСТ 27.002 89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1990 - 37с.

70. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учебник для студ. Вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 576с.

71. Гаркунов Н.Д. Триботехника. М. Машиностроение, 1985. - 424с.

72. Анцупов В.П. Теория и практика плакирования изделий гибким инструментом: Монография.- Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 1999. 241 с.

73. Сулима В.А., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. -240с.

74. Кершенбаум В.Я. Механотермическое формирование поверхности.- М.: Машиностроение, 1987. 232 с.

75. Надежность в машиностроении: Справочник 1 / HI7 Под общ. ред. В.В. Шашкина, Г. П. Карзова. СПб.: Политехника, 1992. - 719 с.

76. Горяинова А.В., Божков Г.К., Тихонова М.С. Фторопласты в ма-шинстроении. М.: Машиностроение, 1971. - 233с.

77. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. Л.: Химия, 1972.-240 с.

78. Крагельский И.В., Комбалов B.C., Логинов А.Р., Сачек Б.Я. Современные методы прогнозирования износа узлов трения Обз. инф. «Межотраслевые вопросы науки и техники». М.:ГОСНИТИ, 1979, вып. 15. - 31с.

79. Сафонов Б. П. О расчете трибосопряжений технических устройств // Вестник машиностроения. 2000, №2. С. 3-8.

80. Хохлов В.М. Проектирование износостойких узлов трения скольжения. Брянск: ООО «ВИМАХО», 2004. - 52с.

81. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел. М.: «Наука», 1977.218с.

82. Анцупов A.B., Анцупов В.П., Русанов В.А. и др. Прогнозирование показателей надежности трибосопряжений // Материалы 68-й научно-технической конференции: Сб. докл.- Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С. 262 - 264.

83. Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник / A.B. Чи-чинадзе, A.JI. Левин, М.М. Бородулин, Е.В. Зиновьев; Под общ. ред. A.B. Чичи-надзе 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988.- 328с.

84. Охлопкова A.A., Петрова П.Н., Попов С.Н. и др. Полимерные композиционные материалы триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. Хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008.- т. LII. С.147-152.

85. Охлопкова A.A., Петрова П.Н., Гоголева О.В. Разработка полимерных композитов триботехнического назначения для нефтегазового оборудования // Нефтегазовое дело, 2009. С. 1-8.

86. Машков Ю.К., Овчар З.Н., Байбарацкая М.Ю., Мамаев O.A. Полимерные композиционные материалы в трибологии. М.: ООО «Недра Бизнесцентр», 2004.- 262с.

87. Уплотнения и уплотнительная техника: / JI.A. Кондаков, А.И. Голубев, В.В. Гордеев и др.; Под общ. ред. А.И. Голубева, JI.A. Кондакова.- М.: Машиностроение, 1994.-448с.

88. Анцупов В.П., Анцупов A.B.(мл.), Русанов В.А и др. Выбор износостойких материалов при проектировании узлов трения // Материалы 67-й научно-технической конференции: Сб. докл. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. Т.1. С. 197-200.

89. Анцупов A.B., Русанов В.А Повышение надежности распределителей гидросбива окалины // Тезисы докладов XI международная научно-техническая конференция молодых работников ОАО «ММК»: Сб. тез. докладов. Магнитогорск, 2011. С.59-60.

90. Патент на полезную модель РФ 114890 от 2012.04.20, В21В 31/32. Гидроцилиндр устройства для регулирования раствора валков прокатной клети / В.П. Анцупов, A.B. Анцупов, A.B. Анцупов (мл.), С.П. Шинкевич, A.C. Губин, В.А. Русанов.