Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

М. Г. Слободянский, доцент кафедры проектирования и эксплуатации металлургических машин и оборудования, канд. техн. наук, эл. почта: m.slobodianskii@gmail.com

Показано, что после проведенной реконструкции окомкователя ОБФ-2,8х10 барабанного типа, эксплуатируемого в условиях горно-обогатительного производства ПАО «ММК», направленной на увеличение производительности за счет изменения объема окомковываемого материала, наблюдаются его внеплановые отказы вследствие поломки оси неприводного катка по галтели в месте установки подшипников. Известные подходы к оценке работоспособности барабанных окомкователей не позволяют на стадии проектирования и эксплуатации оценить показатели их долговечности без проведения дополнительных лабораторных или промышленных испытаний. В связи с этим разработана аналитическая методика прогнозирования среднего ресурса барабанных окомкователей по критерию прочности неприводных опорных катков, в основе которой использованы базовые теоретические положения физической теории надежности деталей машин и кинетической концепции разрушения твердых тел. Она позволяет на стадии проектирования и эксплуатации учитывать влияние на показатели долговечности условий нагружения, физико-механических характеристик материалов, а также температуры исследуемого объекта. В рамках предлагаемого подхода для оценки напряженно-деформированного состояния наиболее нагруженных элементов неприводного катка используют системы автоматизированного проектирования Autodesk Inventor Nastran и Abaqus. На основе разработанной методики представлен алгоритм аналитического расчета показателей долговечности окомкователя по критерию прочности неприводного катка, который отображен в виде блок-схемы и позволяет поэтапно оценивать его средний ресурс и возможность эксплуатации в моделируемых условиях. Дополнительно проведена верификация предлагаемой методики путем сравнения результатов расчета среднего ресурса исследуемой конструкции с данными о наработке на отказ, полученными в ходе процесса эксплуатации. Ошибка прогнозирования не превышает 9 %, что свидетельствует о достаточном уровне достоверности предлагаемых теоретических решений.

1. Войтаник С. Т., Ковалев Д. А., Худяков А. Ю. Конструкция и анализ эффективности работы барабанного окомкователя // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 1. С. 100–104.
2. Чукин Д. М., Сысоев В. И., Кургузов К. В. и др. Влияние скорости вращения барабана-окомкователя на газодинамические свойства и прочность гранул окомкованной агломерационной шихты // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2021. № 20. С. 4–13.
3. Fu Yang Wang, Ian T. Cameron review and future directions in the modelling and control of continuous drum granulation // Powder Technology. 2002. Vol. 124, Iss. 3. P. 238–253. DOI: 10.1016/S0032-5910(02)00020-7
4. Lele Niu, Jianliang Zhang, Yao Zu Wang. Iron ore granulation for sinter production: developments, progress, and challenges // ISIJ International. 2023. Vol. 63, Iss. 4. P. 601–612. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-460
5. Valiulis G., Simutis R. Particle growth modelling and simulation in drum granulator-dryer // Information Technology and Control. 2009. Vol. 38, Iss. 2. P. 147–152.
6. Vesjolaja L., Glemmestad B., Lie B. Application of population balance equation for continuous granulation process in spherodizers and rotary drums // Conference: SIMS Conference on Simulation and Modelling SIMS 2020, September 22–24, Virtual Conference, Finland. 2021. P. 172–179. DOI: 10.3384/ecp20176172
7. Vesjolaja L., Glemmestad B., Lie B. Double-loop control structure for rotary drum granulation loop // Processes. 2020. Vol. 8, Iss. 11. DOI: 10.3390/pr8111423
8. Чернецкая И. Е., Исаев Е. А. Система автоматического управления скоростью вращения барабанного окомкователя // Известия Юго-западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2013. № 2. С. 26–31.
9. Boikov A. V., Savelev R. V., Payor V. A., Erokhina O. O. The control method concept of the bulk material behavior in the pelletizing drum for improving the results of dem-modeling // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 17. P. 10–13.
10. Qi Lin, Lu Min Chen. Particle motion simulation and parameter optimization design in drum granulation // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 693. P. 174–181. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.693.174
11. Фролов Ю. А. Агломерация: технология, теплотехника, управление, экология. — Москва : Металлургиздат, 2016. — 672 с.
12. Mechanical Engineers' Handbook, Vol. 1: Materials and Engineering Mechanics 4^th Edition / Ed. by Myer Kutz. 2015. 1040 p.
13. Панфилова О. Р., Великанов В. С., Усов И. Г., Мацко Е. Ю., Кутлубаев И. М. Расчет ресурса деталей структурно-функциональных элементов горных машин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. № 2. С. 43–51.
14. Халикова О. Р., Кутлубаев И. М., Макаров А. Н., Усов И. Г. Электронная база данных для организации технического обслуживания и ремонта металлургического оборудования // Ремонт, восстановление и модернизация. 2008. № 3. С. 37–41.
15. Проников А. С. Параметрическая надежность машин. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. — 536 с.

16. Анцупов А. В. (мл.), Анцупов А. В., Анцупов В. П. Аналитический метод проектной оценки ресурса элементов металлургических машин // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 1. С. 30–35.
17. Федоров В. В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. — Ташкент : Изд-во «Фан» УзССР, 1985. — 165 с.
18. Федоров В. В. Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел. Основы эргодинамики деформируемых тел. Ч. 3. — Калининград : Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. — 222 с.
19. Antsupov A. V. (Jr.), Antsupov A. V., Antsupov V. P. Estimation and assurance of machine component design lifetime // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 726–733. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.094
20. Antsupov A. V., Antsupov A. V., Antsupov V. P. Development of analytical methodology for detail durability test while arranging metallurgical machines // Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). Conference proceedings. Series: Lecture Notes in Mechanical Engineering (LNME). Vol. 1. Cham, 2020. P. 83–90.
21. Целиков А. И., Полухин П. И., Гребенник В. М. и др. Машины и агрегаты доменных цехов : учебник для вузов. — М. : Металлургия, 1987. — 440 с.
22. Анцупов В. П., Дворников Л. Т., Громаковский Д. Г., Анцупов А. В. (мл.), Анцупов А. В. Основы физической теории надежности деталей машин по критериям кинетической прочности материалов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 1. С. 141–146.
23. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2020618192 РФ. Долговечность деталей машин / А. В. Анцупов, А. В. Анцупов, В. П. Анцупов, Ю. С. Ляшева, М. Г. Слободянский ; заявл. 16.07.2020 ; опубл. 22.07.2020.
24. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. — М. : Наука, 1976. — 608 с.