автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка методов расчета оптимальных параметров местных отсосов и их конструкций для вальцетокарных станков

KPißCPlSbKtö ТЕХНМШ УНИВЕРСИТЕТ

На ппавях ру.топксу

ЛОГА'-ЮЗ Косгянтш Îbshobhv

УДК 62В.511.4:628.В54

P03P0EÎA МЕТОДА РСЗРШНКУ ОПТИлМШК HAPMETPÎ3 М1СЦЕЗМХ В1ДССС1В ТА IX ВОНСТШЦП ДЛЯ ЗАЛЬЦЬОТО-КАРКИХ 3EPCTATÍ3

Спенгвль.чтеть - 05.25.01.

Охорона npaui та полечив беяпека

А з т о р в ф е-р а т диеертацп на эдо^уття некого ступени кандидата tcxkívhhx наук-

Жриьий Pir - 19Э5 р.

Робота виконанв в Кризоргзькому технхчному унхверситет! та "Уярахнськону науково-дослхднону хнсгитутх безлеки црацх I екологп в гхрничоруднгй та металургхйнгй ,промисловост1

• ' Науковий кер!вник доктор технхчнах наук, лрофвссф • Бересневич П.В.

Офхщйнх опоненти " доктор технгчний •наук, ст.науи^.спхвр. , Гагауз 5.Г.

кандидат технпших наук,доцент " Малевич 0.0.

Провхдка орган13ац1я - хкатитут "Кривбаспроект",

к»

•и£сто Кривий Рхг. -.

Захист дйсертацх! вхдбудеться "30 " Зкре/,н$з 1995 р. о ¿3 годин! на застдакнх спецхалхэовано! ради Д 15.01.03 Криворхэького технхчного ун:верситету за адресов: 324027, м. Кривий Р1Г, вул.ХХП партз'гзду, II.

3 дисертащею иожне ознайомитись е бхблхотец1 институту зв адресов: 324002, ы. Кривий Рхг, вул. Пущкхна, 37.

» .

Автореферат розхслано " *фё$Ю/!Я 1995 р.

-Вчений сеяретар

спещалхзованох ради,

• кандидат технтчний наук, професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЕОТИ

Актуальнхсть роботи. Рядом с проблемой эахисту ото^ур^ого повхтряного середозк^а, актуальною проблемою е екологхя робо^их .

-- Н1сць. Рхвень вьисту гшадливих газгв, перхв I пилу в атмосфер! вкробничих гркк1-гень,як правило, на порядок нт~ в атмосфер:

назколизньо! терктори. При пьоуу дп пкплирих домгпок на робо-щ'.х кгсцях пхддееться велика кхлыпсть лпдей, гго складас кейбхльп активну працездзтку частину. населения. Зохрема, еисокб яапиленнхеть повхтря моче викликати эахворекня дкхальних ггляххв, оией, зкхри. Прокиквтеи в рухлнэх частини облаянання пил сприяе перегчяоиску його эноленнп I, як наслгдо.к, погхрлечню екгллуатвптйнвх похазникхв I якостх продукх:г1.

3 уьговох зяаиних об'емхв утрорчванох стручки х великих розм!-рхв оброблюваних деталей задача локалхзаи:1 пкле?идхлекня для цхль-ккхгь сбройки чавуних впгкхв с особливо актуальное.

Наййхдьш надхйним засовом локалхэвг'хх пклевкдтлень с застосу-ввння кхс^ево: зктягно! вечтилппхх. Не дивляиигь ;-а йезперервкий зр1ст витрат на виготовленчя, монтв- та екеплуатвихч систем аслира-

цх!,: ефектизнлсть хх часто залипяеться незадовхльноч.Зтлий вибхр па-

• -■> *

раметргв мхсиевих Е1дсосхв перецбачае'эн.к*ення запнленност: е ри-робничхй зон1 ни*че допустимо! Концентрацп при »инхмальних об»е-- . *»ах Еилуиасуого за^рудненого повхтря.

Биб1р оптикальнкх об'ешв аспхре1тх , вхдбуьасться на основ1 вивчення поля звицкостей вхдсмоктугиих ^акелгг- ихсгевих В1ДС0С1В. До нинхшнього чесу д\тае мало було при-лленс уваги аналхтичкиу ! ггодам до описудть трипиихрих те"г: повхтря поблизу всконтупчих отворхв мхсцевих ихдсосхь, п;о знеходяться ,в обмежених 'уковах. Зокре-иа при вспграцг! вальцьоЕОтокарнихесгхзатхв в облвстх дх1 вхдскген-туючого факела знаходиться деталь.,, до с£воблясться - вальок.

Тому, розробка метоцтв розрахунку поля швидкостей. тривим1рних з чрахуваяням обме*енност1, а тако* рацхояальяост1 конструкций мхс-цевих в1дсос1в, -являеться актуальной.

твта робоуи - розробка методхв розрахункхв та ефективних коч-сгрукцхй М1сцевих вхдсосге, при токарнхй обробцх прокатних вальцгв для забезпечення нормальних сангаарно-Р1г1еяхчних умов прац1 по пи-ловому фактору.

1дея роботи.' Зиб1р оптимальних параметр 1в игсцевих вхдсосхв здхйснюеться з врахуванням реальних мех течп I.величина шввдкостх повгтря, цо знаходяться методом граничних хнтегральних рхвнянь.в характерних точках облает! всмоктування.

Методи доелгдтень. Робота виконана з зикористанкм комплекеко-■ но методу дослхдкенъ, до включав: критичний аналхз та узагальяення ранме виконаних роб1т; аналитпп цослхдхення вхдемоктуэчих факе-л1в мгедевих В1ДС0С1В методами кояфоремних вхдойра^еньз граничних ¿нтегральних рхвиянь ; лабораторн: х проыисл.зх експерименти.

Науковг положения:

- розрахунок поля швидкостей. в всиоктуючому <|акел1 »«сцевого .ввдсосу викояуеться шляхом хнтегрувакня мтенсивностей фхктивких дтерел х с»-ок1в. повхтря, розподхлених по мечг, областх теч1! ;

- об^ем. ловхтря, тдо видаляеться мхецевиии вхдсосами визнв-чаеться 13 умови створення в характерйих точках швидкост1 повхт-рянного потоку, 'необх1Днох для захоплеикя «астинок пилу;

- найменше затухания осьовох швидкостх щхлинного вiдcocy : досягаеться при установи ¿ланця П1д прямим кутом до .вхсх 31-

лини, оптимальна довжина якого не перезицуе трьох калхбр1в.

0бгрунтов8нн1сть наукових положень Обгрунтозаннхсть вивоцхв та . рвкомевдацхй викладенних в роботг,тдтвердауеться ^¡икористенням класичного припущвння потенцгальноетх течи повхтря в всмоктуючому

повттрякому потоц!, пор!внян>ш ртэних методов доелхцхення, спхв- -ставленник хх з результатами 1нших автор1в ; результатами лаборатор-них дослгдтень ; геревхркою одержаних результатов в промислових умовах.

Внукова новизна рсботи: = _

- вгерзе аналхтично доелхджено поле швидиостей в тривямхрко-иу вхдсмоктуючому факел! К1сиевого вхдсогу, розтаяоввнного в обмежених умовах;

- розроблено унхверсальний метод, запропонованх математиина модель I алгоритм« 11 числено! ревлхзаци ,.40 дсзволяс опиеув'ати течхю ловхтря-в всмоктугоому факел!, як в двохмтр:юму, так I тривмхрному випадку при ко^хгурагдх граница те^п ;

- дослхд-*ено процес обтхкання моделх вальцьовотокарчого станка всмоктуючим повхтряким потоком I дана йсго кхлькхсня оц1Н-ка при р1эному розташуваннх йгсцевих вхдсосхе ;

- визчаченх залсгностх осъовох звидкост1 "длинного вхдсосу' в!д доечнни 1 кута, нахклу фланця до 001 ^хлиял.

Практична*цгннхсгь роботи:

о • , ■

- розроблена методика розрахунку оптимально?"нитрат» ртд-сыог:туваного повхтря при токарн1Й обробцх крихких матерхал1в, ¡го мо»уть пилитися ;

- для локал1заци пиловидхлень при о^робхл прокатних вальгхв на хсну^их вальцьотокарних вёрстатйх, розроблена коиструкцхя мхс-цевого вхдсосу - пилоприймача ; '

Апробацхя роботи.Основнх результати х окремI рсэд{да дксерта-цх! були вккладенх те обгоРоре:'нх на засхпаннх ка*едри - ввроНд-ромехаа!ии Д;ипропетрр*еького державного улхеерситету /м.Днхпро-петровсьха, 1992 р./ на семхнарах лаборатор^ прокисловох венти-ляцп, безпеки вхдкритих г!рничих робхт 1 гпдготовки руд ЩЦЕПГ ' /Кривий Рхг, 1932-1995 рр/. На заседаниях техкхчно? Ради Лугу-

• б

ггшського ай'едкания по в«робництв1 ватцв /1993 р/; на заседаниях ^эуново-техн1шох рада ВД1ШГ /Кривий :Р1Г 1996 р/.

Реаяхзаодя роботи: Розроблзний в дисертацхх мхецевий вхдсос--шглоприйаач вигатовлено, окантовано та випробоввно в промкслових" уыоЕах Д'Лутугхнському «б'ьднанн1 по виробництву иалытхв.

Публткацтг. По геых дисертацхх опубл1коввно 5 статей.

Об'ем роботу. Днсергац1&за робота складавться 13 вступу, чо-тирьох глав- I висжшкхв,. списку викорисгано! лхтгрвтурн, чо склвда-;вться 13 -103 найызнуведь I викладена на 223 стсршкпх мащинописг ного-тексту. В ро'богх 65 рисушгхв, 22 га б лиц г I 41 сторшка додят-к1в. • . • ' .

' 0СЮ31ШЙ ЗМ1СТ РОБОТА ' >''

При ывхан1чнхй обробцх прокатних вальцхв видхляеться энаина кхл.ькхсть пилу. Анникаю«1 за ракунок лерехог в тепло механхчнох »онсргН дефор^цп тортя при р1эаннх-конвективнх потоки повттрл бхла рхзцгс г по шляку перэи1п^ення гарячох стружки.сприяе розпов-сюдазнню гшловог хмари по всьо^у цехов:. Проведен! доел хдтення показали, що залилашхеть пов1?ря на робочому Ы1сщ взльцьотежзря При горловхй обробцх всльц1в в десятки раз1в перевичус хранично допустдаг концвктрацх1. Найбхльша концаитрацхя пилу .спостерхгаеть-ся в зон1 р1зпння.\ 1700-3200 ыг/м3» Поза зоною рхзання звпиленнхеть певхтрк^эшгауеться до 60 мг/ы3,'досягаичи на певн1Й в1ддпл1 вели-ЧН1П1 фоново5 в цэхх. -

Для видалення пилу при токари1Й обробцх'сильно пидяиих крнх-кнх ыатерхалхв звичайно -застосовуеться два _види ы1сцеьих в1дсмок-^Еувчих пристроха:. пристро5 с прийыаиами.в виглядх кокуххв, охоп-• лтачих ргяучий 1нструмонт I в виглядх зонт1в, розтелованих на^-— зоноп р!занця. г , --- ~ • .

. До пёреваги м£сцевих в1дсосхв перяог групи- взноситься IX '

- компактность, вони не утрудштаъ спостерегекйя за зоной.рхзання. Пор яд з цик: недолхкями пилострутаоттрйймачхв йвляються: мала зона '

. • ДЙТ низька"найймсть, "зяйтеивя м1цносг* р1з'ая. В зв'язку з _ при певних уковах /невеликих числах сЙерт1Е заготовок, знетеа -.кыькхсть утвереннох струтеиА лоцхльно застосування мхепевих В1Д-• сосхв друго1.групи. В аеродинамхчноиу вхдношенн! вхдкхченх конст-рукцх! мхецевих вхдс6с1в характеризуются наявн{стю в зон1 1х дхг непроникненого^тхла—оброблэванох дегал!.__

На практиц1 визначения кхлькхенах оихнок поля пвкдкостей йсиок-» туячих факелхв використовуртьгя вкгпериме.чтялып, нвтвемп!ричн1.1 еналггичт-гиетоди. Експериуеттальний з.тях над!йнкй х тоиний, ала трудомхеткий I вимагае велико? к1лькостх вимтрхв. Напхвекпхрит-'кг . (гетодк заснозан: иастгае на математкик1Й обробцх експерииентхв.

Задачи, розв'язан! еналхтичниии иегодяки мозда розд1лиги . на плости, висесиметри^нх, просторов!. Найб1льш детально дослхд- ' •г.енх плоекх 38дач1: пЬтиккий в11сог та деякх тнпи вхсепиметричних в1дсос1в. При розв'яэуваннх цих задач, в остан1 роки широко вико-ристооувавгя метод конформних вхдобрвчень. Найбхлып В1Д0К1 в цьоуу напрям1 роботи Талхева З.Н., Посоххна З.Н., " Гуреви^а 1.Л., Логэ-

- «ева 1.1!., Позина Г.М.т Каховер'а З.Л1-, Яумёйкхно1 €. 1. та 1н. .^г

1/етоди доглхд^еккя просторових задач рикликятгь -нвйбхлыпий гнтерес, Со в реальностх всиоктупчкй'факел заведи-трив}{м{рний. До . пього часу энайзли застосування методи'дгерел стокхв,яихровох кагнкно? внвлог1Й," наклвданкя погокхв. Великий вклад в\роэвкток яких вклали Шепелев 1 .А., Комилев 1.1., АлтиновеА.А.-Але вкв- -зан1 кетоди не двютб металквост! опксувати поля ягоицкостей .в ' / ггислени* уковах всмоктувальних £якел1в м}сцевих. в1дсос!в. фабрикант Н.Я.'розррбив заг&льний Ьето.д накладання поток1в. Зперве, для-дослхдчення всьюктузчих факёлхв, цей.ыетрд був эастосований Л1з- *

' • б •

шцеы-Г.Д. Ним буле вивчена те^пя повггря поблизу патрубкхв в необмеженому просторi. На жаль Í3 поля зору в«ений вйпали зацачх еивче■ ня поля швидкостей теч1Й ловгтря поблизу в1дсос1в, в спектр! Д11 яних знаходилиеь непроникл1 тов. Зарубгтаиыи вченими на осно-Bi розробок Математика М1хлхна С.Г. було запропоновано бхлып за-гальниЙ катод - метод граничних штегральних ргвнянь /ГХР/,г\а одержав широке застосування не Т1льки в "аеродинамии, але i в-теорх! • пружностх, теплопрсЕ1дност1 i фглътращ!.

В цхй роботх в в1дповхдност1 s викладеним поставлен: такт : -задач*:

- виконати аналгтичне дослхдчення поля швидкостей в 30hí дп дцЪгинних мгсцевих вгдсосгв вгдкригого та капхвзакритого типу ;

- розробиги ыегод,- математичну модель та алгоритм ii реалгза-;1uií для дослгдчення закономгркосгг трьохвимхрного обтхкання пилгн-

дра всыоктувальним повхтряним потоком.;

- розробиги методику розрахунку витрат вхдсмоктузального по-Е»тря при токарей обробцг прокатних валыцв ;

-розробити оптимальну конструкцтю М1СШВИХ ВХДСОС1В для уыов '.вхдсшятування повхтря вхд вальцъотокарних верстатхЕ.

'>■.. : Аналгтичш досуодження всмоктуачих факелхв. виконанх в порядку зростання складностг границ! течи: рсзглядалась вогахтупч? ^хлиня в безыежнону простор! ; цилхндр перед-всмойтупчоЙ д1лияой;б1ля пря-ыокутного всмоктуючого отвору. Тойто охоплювэлись вех мостивi ва-' рханти вЦоыоктування запиленного лов1тря В1Д обробляванного валъцн

Дослцркення найпростшого всмоктувального факела проводились для апробацгг методу Г1Р з одного боку, з другого для збхльшення зо ни всмоктувгшня зцлини. 3 цхею метою цхлинв пириноя 23 спорядталаеь : -фланцам, довжину £ i ■ кут нахилу о¿ , якого змшпвали. Розв'язрк за 1 дачи знаходиыэ методом конформних вхдображень. Вхдобрачено peaльну

плотину Teuiï / ¡g¿T= £ + L £ i на стгк' в верхнгй нап1впл0чин1

/ В = £С +11/ / se допоуогое хнтервала Кр^стоффеля-Звврца.

в л?06 . ;

.... ■ . /!/

i • s

I

1

Параметр« /77 i о ijiïerps.ia /I/ РИ-ислячтея за iopvyjiev;!

кит*

оелииина осьоьо1 шридкост! знахо~иться is виряз.у . -

fr = ^ [*+nr- f i •

^ К z+f J Jt + é ' M

Результати досл1д»ень покяэяли, qo опьогй пвидк^ть бхля ьсуок-тувально: дглики нас три екстремуми, is них - два максимуми. При. цьому naPÂviыре значения осьово? икидкостх не в1ддал! до 2,5 кв-Л1бр1в вхд входного nep'epiay щлини /£ ¿ 2,5В/ приьС= ^90° / при

довжинг фланця в один калхбр туг маемо тоииозий стхк ка вход: в в:" ;сос/, на б1йьшоыу В1дцал1 Ы> «90°. Дальнобхйкхсть всмоктуваль- ■ / ного факела зростае з збглыненням довчини фланця. В облаетI на . вгддален1 до трьох. калхбр1в осьова швидкхсть вже при довжин1 фланця чЗЫ:ал1бри досягав свого граничного значения/ вхдповхдному випад-.'■' ку неск1Нченшго фланця/. •• • <•

Одержан! результата поясншться впливом границь течН. В нашему випадку границами являйться флянець х стхкки вадсмоктуэчого каналу. Роль первого гстогна для течп поблизу всмоктуочого лерер1-; зу, при значному вхддаленг виявляеться вплив ст1нок вгдемоктуючого каналу. Домхнупча "роль 1раниць локазуе немо-таив1сть 1гнорування присутносгг в спектрг всмоктування в1дсосу цилиндра.

Дослгдження руху повгтря при обтхканнх иилхндра, ло зчахоцить-ся в всыоктуючому факел1 Длинного вхцсо'су було. проведено за допо-могою вхдобратаотог функцы Яуковського. Дналгз змхни явкдкостх в характерна точц! над цилгндром показуе, :цо лвидкгсть в шй точи: тиы вице, чиы менша ширина, цыгини 1 чим блюте чглика до ос1 симет-рхт. Розглянутг випадки характер.1« осьовою симетрхею, ~о неприйнят-на для вхдсосу хз зони рхэання, дэ наявнхеть стачкяи робить задачу асиыетричной , розв'язок якох методом конфспмних в1добра--ень* немотслийий. Тому перейдемо до опису. бглып загальног'о методу -методу граничных ттеграпъних рхвнгнь. -

•Нехай двум1рна однородна область А обмечена контуром С, на якому задан1 значения "нормально! складов о? иаидкостх /потока/ II (х^ . де ЗСс - дов1льна гранична точка. Необххдно зкайти, згвидкхсть потоку в довхлыпй энутрхшнхй точц1 I взцовч любого' заданного напрямку Л(х). ■ _ Алгоритм побудови розв'язку плоских задач методом Т1Р скла-. даеться ,тз сяхдувчих крокхв:

1. Побудова фундаментального сингулярного розв'язку рхвн'яння Лапласа для необмеженох областх "

-г +• —— ^О

/5/

¿уядаменгальниЯ сккгулярний роэв'язок являе собою значения потен-Ц1алу X) в довхлыий точцх спостеречення X , обновлений

дхея одини«ного дчерела 1нтенсивь:1ст!п помНеному в точку

прикладакня навантачення.

гг=(*. -% '

Дк^еренцхя^чи по х доиночусчи компоненти вектора пвицгост1 потока на комюненти зснлзнйзх ьормалх, проходить 1-ереэ точку знайдемо :звидк1сть ¿/¿^вздога 71 (я)

У г Ъ

• /7/

2. Зстаковлення зв'язку величин фпгтивякх г-;тег?сивкостей дче-рел розподхленнй по границ! облястх. з заданики граничим!

значениями нереально! складово! пвидностх

Деа^-'то«ка контуру С. . '

— 3. Дискредитиэащ^ облаетх на грвни^нх елементи. Буцемо вико-. ристовувати лШйнх елемекти, що хврактёризупться координатами IX середн!Х точок, вздовч косного хз них, скажемо & -го елемента,

-у хнтенсивнхсть дчсерел пост1Йна. Якдо ми апроксимуемо кон-

, тур С N граничними вщизнами, то мотаа записати дискретний аналог

/ / 3 / в вираяд1

»- >г 9'

р '

'■где ^ -.середина у3- го граничного елемекта ; - дов-да.а ,^-го . граничного элемента.

, 4. Розв'язок системи оШйних р1внянь /9/ для визна^ення величин .

5. 1Ндсгавка величин гктенсивностт днерел £ б вираз! для ев'/д-кост1 потоку 3 ДОВХЛЬНГЙ Внутр1ШЯХЙ ТОЧЦХ облает:.

/ ¿(*) £ /ю/

•

Методом Г1Р "були-розв'язанх ряд найпростгшх задач I сп1встзв-ленх з ранте згаданими результатами.Похитив Г1Р порхз.-.с-т-и з методом конформних В1До5рачень не перезлдуе 4*. На цих задачах було вщпрацьовано ыехакхзм. розбнгтя облает-1 на гренич.п зхдрхзки. Зияс-• ненн, що др1бниле необхадно роэбиэати лбласть б мхсцях змхки ii конфхгурацхх. - •

Метод V: Г1Р -дозволяв розв'язувзти задач! для лвбих екладних . областей течп ,'в тому числг, там де метод колфоркних вхдобра^еяь Г беасилин /наприклад , для багатозв'знох областх/.

Такой обласи) являеться обтхкакня всмоятуючиы повхтряяаы ро-• током обробдэваного вальця / Рис.1/.

Шаидкгсть в цхлинх покладаем р1внхй одиницх. На бсхй осталь-. нШ облает! нормальна компонента пвиднхетх- рхвна нуля." Аная1зуемо руг повхтря з пхдвищеним пилевидхленняы - пхд 1 над-вальцьом.

У*

Р:<с. I. Схема scnjps^ii вальЬстокар.чого верогата.' I - валеиь ; 2 - .'ла-егь ; 3 - Ипеьий Идгсс £ - стякиня ; 3 - еупср? ; d£- довчинз Идходу гуг.ортв. . - ■

Розглядалось двх пхяаяда«! - з ?л8й:»м. i без нього. Роэби.ваинй ' лоел1~лузачо! сl.iacri нь грекичнг елеме-«ти робимо слхду»-чкм обрезом: бхля зл0к1в бхльз чаете, цилхкцр /эале;-ь/ розбито нергвном1рног б1лып «вето 3 облает:, т,о летать бличче до вмбнтувчого отвору. Результата розв'яэувекня нерлох глдзадач1 показали, :цо при фхксованхй довжи-н{ зхдходу сулорта di значения авидкост! пхд вальпем-практично пос- ' п2на, лизъ незначко пхдЕииуеться при ня5ли*енн1 до noeepxwi цилхн-дра. Нейбхльзе эчачення ивидкостг досягаеться при цовчинх вхдхода

супорта рхв:йй нулю. Д1Йено, всыоктуючий позттряний потхк розд1-лягться на два потоки: верхнгй проходить ыхж. фланцем та цилтцром, , нижн1й - М1Ж станиною та цилгндром. Чим менпгай верхн1Й пот1х по пе-: рерхзу, тим бхльша лвидк1сть в нитаьому, що випливае 13 рхвняння нербзрявноси.. Швидк1сть4 же над цилхндром р1зно падае при в хода-лен1 В1Д вальця, але залишавться .практично постгйнов? при вхдходх супорта,. що зв'-язано с б1лышм водаленням вхдсосу.

Для розрахункхв без фланця залекност1 для швидкост1 аналогхчн1, хоч IX величини значно ыеняг.

На залеютост1 величини швидкост1 пад I над цилгндрои В1Д його радхуса. впливае не Т1льки баланс шзидкостей верхнього I никнього потокхв, але I входаленхсть розглядукзиих точок В1д высосу. Величина швидкостх над валком рхзко падае при збхлыленгП його рацхусу, П1д валком шдидкхсть спо^атку змекпуеться, досягае м1Н1муму при Я 230 мм х знову зростас.

Для вияснення точностх аналхтико-чисельного роэв'яэку, одер-' жаного з допомогоп методу граничних хнтегрельних рхьнянь, булк проведен! лабораторн1 дослхдкення эероцинам1ки вмонтозаного 1/хсцевого вхдсосу душ вальцхв токарного верстата. Модель верстата виготозлялась 13 алю«1н1свого листа, розм1рами ме^зе в 4 рази, нг» натур«1. Щоб не роЗили вплив на випробування краевого .ефекту модель, затискуваласм мхж двома стхнками. Зимхрваання проводились термоанемометром типу ЕА-2У» та -иг кромаяеметром ММН,-

Виявилось, що значн1 похибки теорН кгеть мхсце при малих доб-жинах вхдходу супорта, де починаить вияалктись силй внзкостх 1 пЦ-виауеться аеродияашчний опхр коделх. Ыетод ПР описуе лила потеч-цхальнутеч1Ю, в ягай силою в'язкостх нехтуеть. Звхдск звзи^ення ек( .периментяльних величин швидкостх над розрахункоаими~п1д вальцем /до ЗО^/.хоча х-повнхсто прийняткй для 1н*енерних розрахункхв /до того ■ ж занижения розрахункових швздкоетей две деякий запас; при вибсрх

продуктивности М1сцевих в1дсос1в, чо вежливо э практично? точки зору/

Для трьохвикгрног областх течи .процедура побудови розв'язку аналоггина, »о } в плоскому випадку з ттеп хстотною вхдмгкнхетью; для розбиття областх ■ ' '; на гранитах елементи будекс-хористува-тись плоскими ТрИКуТНИКЯМИ, ЙЗДОВЧ КОСНОГО 13 яких 1нтенсивн1сть . дтерел будемо вватетк постгйно'э.

ПорХБчяння Г1Р с до^ре епробоввниу методом накладання потоков, для задачх про вемоктувальний прямокутник /розв'язаний 1.А, Шепелевым/, покэзуе 1х добре ептрпадання вте при 16 граничних еле-, ментхв поблизу прямокутника I далеко внього.

Для трьохвим1рного Еипазку- обтхквкня эсмоктугальнкк пог.хтряним потоком обрсблгЕакного вальця приймемо елгду^чг допу~ення: повхтря пхдтхкас до прямэкутного вгкоктуп^ого отпору /мо~,ель' стру--ко-при?.мг«а/ ; стениня плоска та безмерна ; вех остянн1 дета л: станка В1дкидае^с.

Реэультати розреху-;ку показали, незялетно вхд роэглядувально-го перерхзу вальця ззидк1сть пхд зоноп рхзвнчя пхдвк-цуеться при эроств.-чх радхуса оброблк;в8но1 детялх. Б зон1 рхэрнкя зале^нхеть обелена, хоч змхна лвидкостх г/т духе незн'ачна. 3 верхшй -иастин1 вальця Еели"ина лэидксст1 пряктиь-ко'• постхйггя.

1з г.орхвняння ексгеркмента з розрахунком видно хх якхене -сп1впадэння /рис. 2/. Зам1на трьох:-имгрног течгг двухяимхрниы, яка ,

Еикористовуетьея на практкц1, дас зари~емхрезультати /крива Ъ/ В-*едечням умовно1 -тирини "цьтаки /крика 4/ уогиа добитися зядсехль-нох згоди з ексг.ериментом ризе з невелик1м хнте-рЕвл!.'

Результата роэрахункхв полгв знидкостей для роэглвнутих задач, були вккоритсан1 при розробцх методики розрахунку оптимальних нитрат з1дскоктуваного поэхтря-при токарнхй обробцх крихких пилячих матер!-алхв. Розрахунковий об'ем. в1дсмоктуЕанного пов1тря повинен-забезпе-чити в харантерних точках иеобххдну явидкхсть для втягування . * .

частанак пилу, в всмоктувальний потхк, що 1К1Ц1Ю!оться мхсцезим в£дсосом. . .

^Порядок розрахунку складаетьея 13 елхдуючих еташв: -

(Г

05

ОЛ 0,1

\ \ \ Й

• ^ \ > - № гт

■ \ \ -3 и

А Ч n

\

ч \ v

■ч v

ц-

Я/2

Я

<Р

Рис. 2. Спхвставлення розрахованих швидкостей /крива I/ з даними експерименту /2/ ■ -

* Виходячисз умови пилеутворення I геометричних параметрхв виби-раються.характера! точки ;

Експериментальним чи аналхтичним шляхом находиться рухомгсть „повмря в характерных точках, необхгдна для захоплення частинок пилу - ,* де с - номер точки;

" За розрахунковими даними, одерчаними за допомогога медоду гра-ничних гнтегральних рхвнянь визначаеться бёзрозм1риа шнидкхсть в розгля*уваних точках - ЙГ/

Обчислюоться швидкостх в вх£дному перергз! вгдсосу, необх1д^ для видалення пилу в рхэних характерних точках ' ' .

' • Я. •

г. =

Ос

/и/

• Вибцраеться 1з знайдених швидкестей ^¿максимальна I зкахо.дить-ся потр1бний об»ем аспхруемого повхтря -

= S • ' /г?:/

де S - плоттй входного перерхзу нхдсосу. ■ ,

Для ууов вхдсосу занкленого повхтря В1д вальцьотокарних верс-tbtíb каско дв! характерн1 то^кк: перила над обробл'пваким вальцем, дру-а пхд ним. В nep-nifi tov^i спбстертгастьск кочвектквний hotíf зхд звру HarpiTOÎ струнскк. За дашпти sawipy, зиконених не Лутугхксь-кйху об'еднанг'по виробкицтву вальпхв /ЕОЗЗ/, явидк1сть в цхй тои-ni складалз'0,5 м/с.

В друггй T04UÍ Kaet/o конеектинчий готхк запиленного повхтря, до под::р^сться Е1Д нягрхтогс рхзця.. Мексккалы-в ззидкзсть на oci потоку знайденв анвлгтг-но.склале 0,5" м/с, ";о зядсв1дьчс узгэ"-чуетьс" з дакими заухрхв в промкслопих уморах.

За викла-е^о1"» нетодико'-о рсзряхоза:п «отирн зархакти в^дсосу запиленного г.ов1тря при токзрнхй o^po'üi грокатних вальцхв' мхс-геьий зх~сос - пклсгрийма"-» ; мхсиевий в1дсос-укгиття, -•{."/•"иП вхд-сос Е1Д зсчи рхзян'ня ; si^coc глд стручкоприймяль*- ого каналу. Оптимальней pnpisHT вхдсосу дгч хснуттих »альгьотэкпрпкх верстатхь -MicueB::* эхдеос-пилоприймач з продуктиг-нхстго м3/-.

'."асиев/Й вхдсос-пилогри.йма" /рис. 3/ рсзтазований беяпосеррдньо чад ЗОНО-? р i ■трет?'о з'еднаний эатискуврльнкм i стопсрнита

ГЕИгиаыи з передньою гритискуэально'--> планкоя! суп орт я 2. Пилоприй-кв'~> VBc два прямочутних сполу^ених всмоктугчих отяорхв. Один is них - плоский горизонтальней 5 зя^езпе-^ус вхдсое пилу безпосерецньо Е1Д мхсця контакту рхзиз 3 з сбробл-чваним вальием 4 i. птц палв'о-40Ï СТруг К И. Другий ВСМОКТуПЧИЙ ОТВГр ЕИКСНаНИЙ ПО 1'ИЛ1НЛрИ«НХЙ

nosepxHÎ б i призна^ений для локялхзацп конвективного пилопопхт-ряного факела, г,о утвор^еться в npouecï písskhh. 3 метою скороченкя якхдливих пхдсмоктунань повхтря х'КЛ1ндричний OTBip вхддалено В1Д . боковик 7 ксзирцем 8. Пилоприйма« устанорлюеться по oci ргзх^я» в том}' випадуу коли необххдчо устаиовити piseüb б!ля будь якого

■Ятеорця-супорта,пилопряйыач переставляетьсяГ Патрубок 9,--спаду-^ "чвний а шарнхрноо системой повгтрепроводхв, при цьому е можливгст -його перемщення в вертикальней даощинх для- зняття хвхдвсду сис-/теви згд верствта. Зашсць шар;-ирно1 сиетеми. иотша-використать ^УпдвщвниЯ гнучкий повмрг<пров1д 13 елветичного-непрокиклого мате • рхалу. ■ ^ • .. ""

: Рис^ З. Мгсцевий. в1дсес-пилоприйыаи вальцьотокарногч>~стапка

Мхсцевий^ bí^coc укриття рбудований в суг.срг станка /гЛя, за-, тискувальнот» планкою/. Кризка укриття опускаеться ка грнтискувальнх пластини, а. боковх. стхнки~ герметично притискуптьея-до корпусу станка. Передня бокора стгнка мае вхдкритйй отвip для виведення рхэ-" iyi i вхдсосу пилу Í3 эони р1звння, а " звдня риконпнв втЦкидно« для забевпечення-установки р1зця всеречин1 укриття. До.оцнхех Í3 боко&их ctíhok зпкрхглечо патрубок з телескопхиним г.овхтрепропен дом, укладентгпхд пхдлогсч. Телескоп1чна система зе*езпечуе мо*.-ливгеть поперечного перемхпення супорта, а гнучкий поЕ1трепровод -floro повдовтне перемещения.

Про!шсловг випробуванчя м1сиевого зхчеог^илоприймвча показали, до вспхрацхйна сис-темв зв^еэпе^уе повну локал1зЕЦ1« пклови- • дхлечь втд зопи рхзання i трапу перек!-теннч струям при проегст-них об'смах асп1рзцт1,.3апилен1)1сть. nopÍTp-Ч на робочому wicui вальцьото'каря зненлена до рхрня' грячт'но допустимо!- концентрвцН'.

с

. ЗАКШЕйЯ

3 диеертащйн1й робст1 дано иовий розб'язок актуально? наутго-eoí задач! - экк^еянк эяпиленностх повхтря при токврнхй обро^ц! прокатних валы;1в до рхьня ГДК-шляхом-заетрсування мхецеиих' вхдсос1в,оптимзльнх параметр и *'яких розрахоэувались на оепбг. i мето-..-ду граничких {кгегральких рхвнянь. ^ ' ■-'."

Основнх нпугговх i .лрактич.ч1-виснобки роботи заклауапться'б' сладуючоыу:. v

I. Анал1тичн! доелхдження пов!тряних ítotokíb notorcay ^линнизг-в£дсос1в вхдкри*ого i * (¡Епхвзвкротого типts, показали, по на х»рак- _ тер розподхлення щвидкостей в спектр! д!? доы1нуючу\роль' виявлявть границ^ облает! течхх поьхтря.

"i алгоритм ii реал1»ац11

. "для дослвдження як плоских, так i трьовимхрних всмоктуточих фа-';кел|в И1Сцевих-в1дсос1в s сгхсненних умовах хх розмхщення.

/ 3. Виэначен! закономерное*! 8Míhh швидкост1 повхтря в зонах 7--3 -ШЕДвИщеним пилевидхленням при обробцх валъцхв, що знаходяться в '.Цепек^1?д1х.щ1денного вадОэсу.

4. Анал1тично i експериментально дослхджено закономхрностх роэпод1лушвидкостей по поверхн: валка, що обтхкаеться всмоктугсчим пов1тряним потоком при в!дсмоктуванн1 повхтря Í8 стружкоприймача.

5. Визначенх границ:.застосовностх методiв конформних ехдо-

•;, браяень i граничних 1нтегральних р1внянь для дослхдкення поля явиц-костей поблизу всмоктувальних отворхв. .

6. Розроблена методика розрахунку для визначення оптимально! продуктивное^ М1сцевих в1дсос1в при токарнхй обробцг крихких пилячих матер;ал1в. ,

7. Для вальцьотокарних ctbhkíb розроблена конструкцхя Micue-

. вого вхдсосу-пилоприймача з продуктивною 1000 мэ/ч, для станкхв,-що проектуються, запропонована конструкцхя мхецевого вщсосу-укриття ■ з продуктивнхетр 200 мэ/ч.

. 8. Зикористання на практиц1 мхецевого вхдсосу-пилоприймача '; дозволяв повнхетю локалхзувати пиловидхлеиня ехд вальцьотокар:-шго станка_цри-проектному oÖ'emi аспхраци i знизити запиленн1сть по-В1тря на робочому мхсц1 до р1вня ГДК.

5зновний 3MÍCT дисертацп опублхковано в слхпуочих працкх:

1. Исследование всасывающих спекторов местных отсосов методов храничных элементов. - Кривой Рог, 1994. - 25 с. Деп в ГНТБ Украины 12.04.94 >Р 684-Ук 94/сп!вавтор Логачов Í.M./.

2. Оаобенности пылевыделений и их локализации при токарной обработке прокатных валков. - Кривой Рог, 199-1. - 19с. Дёп7~В^ТНТБ _"

- Украины 20.04.94. № 776-Ук 94 / сп1вавтори Логачов 1;М., Голишев О.М./

3.Исследование'аэродинамики целевых отсосов с фланцем. -Кривой Рог, 1995. - 12 с. Деп.в ГНГБ Украины 15.ОТ.95 í 107-Ук93.

4. Исследование аэродинамики пылевых отсосов полузакрытого типа.— Кривой Рог,'1995..- 9 с. Деп. в ПТГБ Украины 16.0Т.95

* Ю7-Ук95. . ..

5. Анализ супеструтггох методов исследовании всаскваот.их факелов местных отсосов. - Кривой Рог, 1995. - 14 с. Деп. в ГНГБ Украины 16.01.95, » 108-Ук95.

Lag-асhjrot K.I. Development of methods for calculating optimal pars-meters of local suction devices and their designs for the roll-turning lathen.

Dissertation for conferment of e degree of e (taster of Science (oanu-~eoript) on the speciality 05.26.01 - labour pToteotion and fire safety.

Krivoy Hog Technical University,, Krivoy Bog, 1995.

5 scientific works which contain theoretical and experimental researches of sucking air flows are being presented. On the basis of- these works а ве-thod for calculating the optimal bloving rate of the removed air for dust elimination during turning of rolls is being offered. Л nethod of local auction from a roll-turning lathe has been developed end tested in the industrial conditions.

Логачев К.К.Разработка методов расчета оптимальных параметров местных отсосов и-их конструкций для ьельцетокарных станков.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук (рукопись) по специальности 05.26.01-охрака труда и пожарная безопасность.Криворожский технический университет,Кривой For,1995.

Защищается 5 научных работ,которые содержат теоретические и экспериментальные исследования всасывающих воздушных потоков,на основании которых предложена методика расчета оптимальных расходов удаляемого 'воздуха для обеспыливания токарной обработки прокатных валков.Разработан и испытан в промышленных условиях местный отсос от вальцетокарного станка.

• Ключовi слова: мгецевий вхдсос, вальцьотокарний верстат.

' /

' /

V/

ч.

1№ОР0ЖСМ ТЕШИ ЧЕС ;{ИЙ университет

На правах рукописи

логачев константин иванович \

УДК 628.511.4:628.854

РЛ!=

РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕСТНЫХ

отсосов и их шнструкций да швдкгшршх станшв

Специальность 05.26.01 ~ "Охрана труда и пожарная безопасность'

Президиум ВАК России

(решение <п?Ж-" ^

решил выдать диплом КАНДИДАТА

Г/ЛЛг/^^г^ наЙА

Начальник упрадл^ния ВАК Росси^

шый руководитель, гор технических н^ук

петр васшзшич

Кривой» Рог - 1995

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ ..................................5

I.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЫЛЕВЬЩШНШ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ ПРОКАТНЫХ ВАЛ1ЮВ. ........ 10

1.1. Основные источники выделения пыли при механической обработке прокатных валков ..... 10

1.1.1. Общая характеристика прокатных

валков . . . . . . . . ....... . . 10

1.1.2. Основные принципы токарной обработки прокатных волков....... . , 12

1.1.3. Характеристика пылевыделений ...... 16

1.2. Схеш аспирации и конструктивное оформление местных отсосов при токарной обработке

хрупких материалов...... . . . . . . . . . 22

1.3. Анализ существующих методов расчета параметров всасывающих с^акелов. ... ......... 34

1.4. Выводы.Цели и задачи исследования ... . . . . 46 2, ИОСВДОВАНИЕ Ш1.0СШХ ТЕЧЕНИЙ ВОЗДУХА ВБЛИШ

ВСАСЫВАКВДХ ОТВЕРСТИЙ. ..... . ...... . . . 48

2Л. Описание поля скоростей методом конформных

отображений ..............48

2.1.1. Течение воздуха вблизи щелевых

отсосов открытого типа ....... . . 49

2.1.2. Течение воздуха вблизи щелевых отсосов полузакрвтого типа . . . ... . . . ' 62

2.2. Численно-аналитический расчет поля скоростей с использованием метода граничных интегральных уравнений ШУ)......72

2.2.Х. Алгоритм построения рэшеиия методом ГА У. 72

2.2.2. Метод 1ИУ в сравнении с методом конформных отображений ... ..... . 80

2.2.3. Применение 1ИУ для опиоания/течения воздуха при обтекании валка всасывающим воздушным потоком * .......83

2.3. Экспериментальное исследование....... . 96

2.4. Выводы. . . . ... .... . . ... . . . . 107 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВСАСШАЩЕГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ТЕЧЕНИЯ

ВОЗДУХА В СТЕСНЕННЫХ УСЛОШХ. ........ . . .109

3.1. Особенности метода граничных интегральных уравнений при расчете пространственных . течений ............. ......109

3.1.1. Основные исходные соотношения. .... 109

3.1.2. Локальные координаты........ . III

3.1.3. Численное решение граничных интегральных уравнений . ... . . . . 115

3.2. Расчет поля скоростей методом граничных

интегральных уравнений...........118

3.2.1. Сравнение ШУ с методом наложения потоков . .............. 118

3.2.2. Исследование всасывающего воздушного потока,обтекающего цилиндр. ... . . 123

3.2.3. Применение метода ГИУ для определения-оптимальных параметров местных отсосов пресс-автоматов...... . . . . . .130

3.3. Экспериментальное исследование. . . . . . . . 135

3.4. Выводы. . . ............... . . 337

4. ШНСТШСГИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ МЕСТНЫХ

ОТСОСОВ ШЪЦЕТОЮРШ СГАНШВ...........141

4 Л. Выбор конструкций местных отсосов. . , .... . 141

4,2» Методика рйочета ................ 144

4,2Л. Определение максимальной скорости воздуха на оси конвективного потока. . . . . 144 4.2.2. Расчет объемов аспирации от валь-

цетокарных станков. ... . . . . . ... 151

4.3, Промышленные испытания местного отсоса ..........158

4.4, Выводи ... ♦ .... . . . . . . . . . . . . . 164

8АКПСТШБ .......................166

ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . ...............168

ПШОШШ ........ . . . . . .. . '...... . . . 17?

ВВ ВД Е НИ Е Задача обеспыливания во взаимосвязи с рациональным сбором и использованием отходов обработки различных материалов на металлообрабатывающих станках и автоматических линиях продолжает оставаться в доле зрения научно-исследовательских, проектных организаций и инженерно-технических работников предприятий машиностроения. Несмотря на кажущуюся простоту задачи, специалисты различного направления ищут комплексное её решение уже не одно десятилетие [1-3]

Первостепенное социально-экономическое значение приобретает широкое внедрение малоотходной технологии на базе организации единой системы удаления пыли и стружки из зоны резания, механизированного транспортирования их к месту сбора и повторного использования. Удаление пыли и стружки непосредственно от режущего инструмента приобретает важное значение не только в силу законов об охране труда, но и в связи с техническим прогрессом в станкостроении, особенно в связи с широким внедрением станков с программным управлением, роботизированных систем и их комплексов. Практика показывает, что высокая запыленность воздуха в цехе может вызвать заболевания дыхательных путей, глаз, кожи. Длительное дыхание далью ведет к развитию заболевания бронхолегочного аппарата -пневмокониозов и хронического пылевого бронхита. Наличие в составе шли свободной двуокиси кремния таит в себе опасность за* болевания силикозом. У рабочих- станочников могут возникнуть профессиональные заболевания кожи от воздействия соединений хрома, никеля, кобальта. Наиболее распространены аллергические дерматозы и экземы. Развитию гнойничковых заболеваний способст-пу&т попадание на кожу мельчайших частиц металла и абразивной шли, приводящих к образованию порезов и мелких ссадин. Проникая в движущие части оборудования, пыль способствует преждевременному износу оборудования и, как следствие, ухудшению качества вы-«

пускаемой продукции. Загрязняя световые проемы, а также светильники местного к общего назначения, пыль сникает предусмотренную освещенность помещения.

Отмеченные вопросы в полной мере относятся и к обработке круп-ногабаритшх изделий - прокатных валков и кокилей для их литья.

В условиях значительных объемов образующейся стружки и больших размеров обрабатываемых деталей задача локализации пылевыде-леяий для участков грубой обработки чугунных валков является особенно актуальной.

Наиболее надежным способом локализации пылевыделений является применение местной вытяжной вентиляции. Несмотря на непрерывный рост аатрат на изготовление, монтаж и эксплуатацию систем аспирации, эффективность их часто остается неудовлетворительной. Правильный выбор конструкции и производительности местного отсо-

предполагает не только снижение запыленности в рабочей зоне ниже допустимой нормы» но и наиболее оптимальное удаление объемов загрязненного воздуха.

Выбор оптимальных объемов аспирации производится на основе изучения поля сюростей всасывающих факелов местных отсосов. До настоящего времени крайне мало было уделено внимания аналитическим методам, описывающим трехмерные течения воздуха вблизи всасывающих отверстий местных отсосов, находящихся в стесненных условиях. Именно такие местные отсосы чаще всего и встречаются в ¡вольных условиях. в частности, при аспирации вальцетокарных станков в сфере действия отсоса находится обрабатываемая деталь-валок. Поэтому разработка методов расчета поля скоростей трехмерных всасывающих факелов местных отсосов, расположенных в стесненных условиях, а также их конструкций, является актуальной» Цель работ ы. Разработка методов расчета и эффективных конструкций местных отсосов при токарной обработке прокатных

валков да обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий тдоа по пылевому фактору.

И д е я работы. Выбор оптимальных параметров местных от-• г.оов осуществляется с учетом реальных границ течения и величины скорости воздуха, найденных методом граничных интегральных уравнений, в характерных точках области всасывания.

Методы иследования. Работа выполнена с использованием комплексного метода исследований, включающего: критический анализ и обобщение ранее выполненных работ; аналитическое исследование всасывающих факелов местных отсосов методом конформных отображений и граничных интегральных уравнений; лабораторные и промышленные эксперименты.

Научные положения.

1. ^ясчет поля скоростей во всасывающем факеле местного отсоса производится путем интегрирования интенсивностей фиктивных источников и стоков воздуха, распределенных по границе области течения.

2. Объем воздуха, удаляемый местным отсосом, определяется из условия создания в характерных точках скорости воздушного потока, необходимой для захвата частиц пыли.

3. Наименьшее затухание осевой скорости щелевого отсоса достигается при установке фланца, оптимальная длина которого не превышает трех калибров, под прямым углом к оси щели.

Д о с товарность научных положений. Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в работе, подтверждается использованием классического допущения потенциальности воздуха во всасывающем'потоке; сравнением различных методов исследования, сопоставлением их с данными других авторов; результатами лабораторных исследований; проверкой полученных результатов в производственных условиях.

Научная новизна; - Впервые аналитически исследовано поле скоростей в трехмерном

всасывающем факеле местного отсоса, расположенного в стесненных условиях;

- Разработан универсальный метод, предложены математическая модель и алгоритм её численной реализации, позволяющие описывать течения воздуха во всасывающем факеле как в двумерном, так и трехмерном случае при любой сложности границ течения;

- Исследован процесс обтекания модели вальцетокарного станка всасывающим воздушным потоком и дана его количественная оценка при различном расположении местных отсосов;

- Определены зависимости осевой скорости щелевого отсоса от длины и угла наклона фланца к оси щели.

П р а кт и ч е с к а я ценность полученных результатов:

- разработана методика расчета оптимального расхода отсасываемого воздухе при токарной обработке хрупких пылящих материалов;

- для локализации иылевыделений при обработке волков для существующих вальцетокарных станков разработана конструкция отсоса-телеприемника;

- для обеспыливания проектируемых вальцетокарных станков предложена конструкция местного отсоса- укрытия.

Апробация работы. Основные результат* и отдельные разделы диссертации были доложены и обсуждены на заседании яафедры аэрогидромеханики Днепропетровского государственного университета (Днепропетровск, 1992г.), на семинарах лаборатории промышленной вентиляции и лаборатории безопасности открытых горных работ и подготовки руд ШИБТГ (Кривой Рог, 1992 - Х995г.г.), на заседании технического совета Лутугинского объединения по производству валков (1993г.), на заседании научно-технического Совета ШИБТГ (г «Кривой Рог, 1995г.).

Р е в л и 8: а ц и я р а б о т ы в п р о м ы ш я е н -кости. Местный отсос- пылеприемник изготовлен, омонтирован и испытан в промышленных условиях на Лутугинском объединении по производству вшков.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Основные источники выделения пыли при механической обработке прокатных валков

1.1.1. Общая характеристика прокатных валков

Производство прокатных валков сосредоточено главным образом на специализированных предприятиях. Валки стальные кованные для обжимных, заготовочных и листовых станков изготавливают на заводах тяжелого машиностроения ( УЗТМ, ЭЗГМ, НКМЗ,Ю8ТМ и др.), которые располагают мощными ковочными средствами. Чугунные и некоторые виды стальных валков производят Лутугинский ( ЛОПВ), Днепропетровский и %швинский заводы прокатных валков. Кроме того, некоторые металлургические заводы производят ряд .позиций валков для своих нужд. Профилирование бочек всех видов валков осуществляется в вальцетокарных отделениях (мастерских) на каждом металлургическом предприятии.

Наиболее распространенный по геометрическим параметрам прокатный валок состоит из следующих основных элементов (рис.1.1.1): бочки I, шейки 2, трефа 3. Бочка является рабочей частью валка, которая непосредственно участвует в деформации прокатываемого металла, придавая ему определенную форму. По исполнению бочка может быть гладкой, например, у листопрокатных валков или у валков для прокатки полосы,и с кольцевыми вырезами, которые называются ручьями. Ручьи парных валков образуют между собой калибры. Такие валки называют калиброванными.

Одной из основных характеристик прокатных валков является отношение длины бочки к диаметру ( / I) ). В зависимости от 'назначения валков отношения 1~/В и с£/Э обычно принимают в следующих пределах:

rr

\

Рис. T.I.I. Элементы прокатного валка

Блюминги и слябинги Толстолистовые станы Заготовочные и сортовые станы

Треф является приводной частью валка и служит для передачи крутящего момента от привода стана. По конструктивному исполнению трефы могут быть различными. Сопряжение бочки и шейки выполняют в виде галтели.

Для изготовления прокатных валков в зависимости от их назначения применяют различные марки стали, чугунов и твердых сплавов.

Чугунные валки подразделяют на ветки из нелегированного чугуна с пластинчатым или шаровидным графитом и валки, легированные хромом и никелем (хромоникеливые).

По структуре чугунные валки бывают с перлито-карбидным (ПК) рабочим слоем; с перлито-карбидо-графитным (ПКГ) рабочим слоем; перлито-графитным (ПГ).

Отбеленные валки с ПК рабочим слоем состоят из наружного слоя отбеленного чугуна высокой твердости и мягкой сердцевины. Наружная зона содержит большое количество цемента, что определяет высокую твердость и сопротивление износу этой зоны. Сердцевина отбеленных валков состоит из серого чугуна (ПГ структуры), который характеризуется наличием свободного углерода в виде включений графита, что обусловливает вязкость и прочность внутренней части валка.

С увеличением твердости ухудшаются прочность и упругие свойства валков, а также затрудняется механическая обработка валков режущим инструментом. Между слоем чистого отбела и сердцевиной имеется переходная зона, структура которой изменяется от почти белой до почти серой.

1.1.2. Основные принципы токарной обработки прокатных валков

1/$

2,2 - 2,7

2,2 — 3,5 X, 5-3,0

¿/Я

0,55- 0,60

0,67- 0,75 0,60- 0,70

Для придания валкам определенной формы и чистоты поверхности применяют различные споообы обработки их заготовок. В нашей стране и за рубежом в последнее время изыскиваются более прогрессивные высокопроизводительные способы обработки валков: электрофизические, электрохимические, плазмомеханические и др. Однако основным способом пока остается обработка металлсв резанием..

Особенностью отечественного производства прокатных валков является то, что они проходят механическую обработку на различных заводах. Заводами-поставщиками являются специализированные валь-цеделательдае и машиностроительные заводы, на которых производится первичная обработка валков, т.е. обрабатываются глдаие бочки, шейки и тре^ литых и кованых заготовок. В вальцетокарных отделениях .(мастерских) металлургических заводов-потребителей валки проходят вторичную механическую обработку, которая заключается в профилирований бочек.

В состав основного станочного оборудования для механической обработки валков входят тяжелые токарные, вальцетокарные, трефо-Фрезерные, вальцешлифовалъные, расточные, вальценаплавочные и другие станки.

Прокатные валки, особенно чугунные, относятся к труднообрабатываемым материалам и на токарных станках их обработку ведут с большими'усилиями резания ( 10-140 Ш). Поэтому вальцетокарные станки характеризуются большой грузоподъемностью, жесткостью суппорта, передних и задних бабок, большой мощностью двигателей главного привода (100-160 кВт) и относительно невысокой скоростью резания.

Основные параметры вальцетокарных обдирочных станков приведены в табл.1.1.1. Эти станки имеют следующие основные узлы; станина, передняя бабка с планшайбой и гладким приводом, задняя бабка с выдвижной пролью, два фартука о суппортом.

Таблица 1.1.1

Основные параметры вальцетокарнюс обдирочных станков

5 ТИП СТАН К А Технические параметры станка у------------------ ---т--------,----

. ; 1а824ф2 1 ш25ф2 1 1а82ш2 ' 1а627 ..* 1а828

Наибольший диаметр обрабатывамых

валков, мм 800 1000 1250 1600 2000

Наибольший диаметр, установлен-

ный над суппортом, мм- 850 1050 1300 1650 2050

Наибольшая длина обрабатываемых

валков, мм 5000 (4000) 6300 (5000) 7100 (6300) 7100 8000

Наибольшая масса обрабатываемого /

валка, т 18 31,5 40 63 100

Наименьшее и наибольшее число

оборотов шпйЕделя,мин~х 1,1* 60 0,95* 50 0,65* 40 0,55* 32 0,4ч25

Мощность главного привода,кВт 70 90 100 ПО 125

Наибольший ¿футящий момент, кНм 60 90 140 220 280

Пределы подач, мм/об: продольных 0,02-92,5 0,02-116 0,04-211 0,05-253 0,05-253

поперечных 0,01/30 0,01-46 0,02-85 0,02-102 0,02-102

Высота резца, мм 63 63 80 80 100

Количество суппортов 2 2 2 2 2

¡касса станка 46 55 90 ПО 120

Литая чуянная станина коробчатой формы имеет наклонные люки для отвода стружки либо в короба, установленные в ямах со стороны, противоположной рабочему месту станочника, либо на 'оборонные ленточные конвейеры.

На каждый валок составляется своя технологическая карта обработки с указанием времени выполнения операций, основных размеров обрабатываемой поверхности и режимов резания. Например, на обработку чугунного валка (СШЯ-49 1080 х 1200, здесь С- сортопрокатный, П- пластинчатый графит, легирован хромом (X) и никелем (Н), 49- твердость по Шору, 1080-диаметр бочки,мм, 1200-длина бочки, мм) затрачивается 1807 мин, из них 710