«ипу имени В. А. Трапезникова ран» (стр. 9 из 17)

приглашенные участники – ген. директор ВНИПИ САУ, к.т.н. Дроздин А.Э.; ведущий научный сотрудник ИПУ РАН, д.т.н. Генкин А.Л.

Всего 29 человека.

Занятие проводили: к.т.н., доц. Алдунин А.В., к.т.н., доц. Морозов Ю.А.

На занятии были рассмотрены вопросы: состав структурных схем средств измерений; статические и динамические характеристики средств измерений; типы потенциометрических преобразователей — с каркасом в виде стержня, с кольцевым каркасом, с дуговым каркасом; индуктивные, индукционные ферродинамические, частотные, электросиловые и пневмосиловые преобразователи; системы дистанционной передачи показаний – потенциометрическая, дифференциально-трансформаторная и ферродинами-ческая.

Вопросы задавали: Холявко В.П., Журбенко М.Ю., Васильев А.П., Кузьменко А.Н.

Заданные вопросы касались преимуществ отдельных типов потенциометрических преобразователей, а также точности различных систем дистанционной передачи показаний.

Зав. лабораторией ОАО МТЗ «Филит»

к.т.н. Манохина Н.Г.

Зав. каф. ММиОМД

МГОУ, проф., д.т.н. Шаталов Р.Л.

2. (5.4.1.4.2) Создание системы изучения и освоения современных информационных компьютеризированных технологий при производстве сварных прямошовных труб из стали

2.1. Научно-образовательный материал «Применение информационных систем при формовке, сварке и прокатке стальных сварных труб».

Авторы: Шаталов Р.Л., Верхов Е.Ю., Морозов Ю.А., Жильцов А.Я., Литвинова Н.Н.

2.1.1. Теоретическое введение

Создание системы управления любым технологическим процессом требует знания параметров этого процесса.

Наиболее современным способом формовки трубной заготовки является непрерывная формовка на многоклетевых валковых станах, применяемая при производстве труб из рулонной заготовки электрической сваркой. Плоская лента, проходя через валки трубоформовочного стана, сворачивается в круглую трубную заготовку в калибрах с постепенно уменьшающимся радиусом кривизны. Зазор между кромками полосы расположен в верхней части заготовки [1, 2].

Формовочный стан включает 6…11 горизонтальных приводных и 6…8 вертикальных холостых валков. Вертикальные валки предназначены для предотвращения распружинивания трубной заготовки, но иногда используются и для увеличения деформации гиба. Последовательность операций формовки на непрерывных валковых станах определяется выбранными условиями изгиба полосы, обеспечивающими технологичность процесса и минимальные напряжения в полосе. В первых формовочных клетях применяются калибры открытого типа, в последних – закрытого типа. Верхние валки клетей с закрытыми калибрами имеют шовнаправляющие шайбы, которые удерживают трубную заготовку от проворачивания и обеспечивают правильное ее вхождение в сварочную клеть [3].

При формовке трубной заготовки на непрерывных валковых станах деформирующий инструмент формует лишь участок полосы определенной длины: следовательно, неизбежно наличие переходной зоны от одного профиля к другому. В этом случае всегда имеет место неравномерная деформация продольных элементов полосы, причем элементы, находящиеся у кромок, испытывают максимальное растяжение. Неравномерность деформации продольных элементов уменьшается с увеличением длины переходной зоны, а отсутствовать может лишь при бесконечной длине зоны деформации (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема деформации полосы в непрерывном формовочном стане:

1 – очаг деформации

; 2 – участок внеконтактной деформации ; 3 –недеформированный участок трубной заготовки ; 4 – участок распружинивания

Анализ деформации полосы в валковом стане показывает, что в связи с формовкой валками только определенного участка полосы, между смежными профилями неизбежна переходная зона, в которой происходит неравномерное растяжение элементов полосы, причем максимальному растяжению подвергаются ее кромки. Растяжение кромок начинается на участке внеконтактной деформации и достигает наибольшей величины к началу геометрического очага деформации (рис. 2.2). В очаге деформации растяжение кромок уменьшается.

Рис. 2.2. Изменение относительного удлинения кромки полосы

по длине очага формовки

Согласно напряженно-деформируемому состоянию материала в очаге деформации, создаваемая кривизна листа вызывает появление тангенциальных деформаций удлинения и укорочения вблизи выпуклой и вогнутой поверхности листа. Согласно условию постоянства объема, появляющиеся при этом радиальные деформации, будут направлены на изменение геометрических размеров трубной заготовки, и в первую очередь – к уменьшению ее толщины, что в совокупности с удлинением кромки заготовки вынуждает более ответственно подходить к выбору ширины заготовки для формовки трубы.

Данная проблема связана с тем, что увеличение ширины полосы приводит к необходимости введения дополнительной операции обрезки излишней кромки. Уменьшение размера связано с некачественным сварным швом и несоответствием геометрических размеров. Поэтому процесс формовки требует точной отработки кинематических и геометрических параметров формовки и прежде всего параметров гибки.

Интенсивность утонения полосы происходит с увеличением ее толщины и радиусом кривизны. При допущении плоской деформации

, значение радиальной деформации

.

В свою очередь деформация, обусловленная формовкой полосы может быть определена на основании зависимости [4]

,

где

– радиус нижнего калибра;

– радиус формующего верхнего ролика.

Соответственно деформированная толщина полосы

.

Или толщина полосы по размеру

.

2.1.2. Адаптивная система управления прокатки труб

Широкое применение автоматических поточных линий на трубных заводах предъявляет возрастающие требования к точности геометрических размеров труб, что в свою очередь заставляет искать новые пути к повышению точности выпускаемой продукции. Одним из таких путей является применение адаптивной системы управления станом ТЭСА.

Агрегат ТЭСА состоит из формовочного стана, трубосварочной клети и профильно-калибровочного стана. Штрипс сворачивается на формовочном стане в трубную заготовку, свариваемую прямым продольным швом в трубосварочной клети. Чистовая обработка трубы осуществляется на профильно-калибровочном стане. Предполагается, что толщина стенки трубы при калибровке не изменяется. Калибровочный стан несколько уменьшает диаметр трубы и в результате этого улучшает качество ее поверхности.

Опыт аналогичных производственных процессов показывает, что система автоматического управления и стабилизации в первую очередь строится на средних размерных показателях внутри партии и может работать как обычная система с обратной связью: усреднять выходной размер по нескольким трубам и при накоплении ошибки, большей, чем чувствительность системы, будет вырабатывать управляющее воздействие [5]. Такая система технически осуществима и оправдана экономически. Недостатком ее следует признать тот факт, что система будет реагировать на медленно меняющиеся дестабилизирующие факторы, например, вызванные износом валков, но совсем не будет реагировать на возмущения, меняющиеся от трубы к трубе. Приведенные значения разброса наружных диаметров говорят о преобладающем влиянии на точность трубы быстро меняющихся дестабилизирующих факторов.

Следствием происходящих в материале деформационных процессов при сворачивании трубной заготовки являются колебания расчетных диаметра и толщины стенки трубы, вызванные особенностями калибровки, настройки стана, шириной и толщиной штрипса и др.

Учесть влияние быстро меняющихся дестабилизирующих факторов можно только при помощи системы, в состав которой входит математическая модель стана. Такая система будет «поднастраивать» стан перед прокаткой каждой трубы в соответствии с параметрами поступившей заготовки. Однако, поскольку параметры стана в процессе работы изменяются, математическая модель также не может оставаться постоянной. Кроме того, для каждого вида проката потребовалась бы своя модель. Поэтому наиболее рациональным решением в данном случае было применение адаптивного управления, в процессе которого модель постоянно приспосабливается к изменяющимся условиям работы стана.