Статья

Наименование	Разработка автоматизированной системы управления технологической операцией замены погружного стакана слябовой МНЛЗ
Авторы	Ткачёв М. Ю., к. т. н., доц.
Раздел	Машиностроение и машиноведение
Год	2023	Выпуск	73	Страницы	105 - 116
УДК	621.746,62-83,669.02/.09			EDN	VIGOKY
Аннотация	В данной статье исследована система электроприводов и управления работающим в цилиндрической системе координат манипулятором, реализующим установочные перемещения погружного стакана. Разработаны алгоритм управления роботизированным блоком, математическая модель, а также создана система управления лабораторным стендом, реализующим типовые перемещения при установке огнеупорного стакана в технологическую цепочку непрерывной разливки «промежуточный ковш — кристаллизатор» слябовой МНЛЗ.
Реферат	Цель. Исследование системы управления электроприводов манипулятора для замены погружного стакана слябовой МНЛЗ для увеличения технико-экономических показателей ее работы, а также повышения рентабельности технологического процесса непрерывной разливки стали. Автоматизированная система быстрой смены погружного стакана разрабатывается с целью увеличения продолжительности кампании промежуточного ковша (по сравнению с его ручной установкой), а также увеличения на 2-3 % выхода годного при непрерывной разливке. Методика. Эмпирические и аналитические исследования в работе основывались на фундаментальных положениях теории технических систем, теории автоматизации и систем автоматического управления и были реализованы с использованием современных микроконтроллеров и драйверов, а также специально разработанных программ. Непосредственная разработка АСУ ТП проводилась с учетом ранее полученных в ходе предыдущих исследований результатов изучения переходных процессов, протекающих в электромеханическом приводе манипулятора для замены погружных стаканов. Результаты. Математическая модель робота-манипулятора разрабатывалась с учетом полученных в ходе диссертационного исследования зависимостей для определения момента сопротивления, действующего на привод механизма подачи нового стакана, и силы сопротивления, действующей на привод механизма уборки отработанного стакана в зависимости от следующих факторов: моментов инерции структурных групп; моментов трения в опорах; сил инерции структурных групп, их геометрических характеристик; реакций в опорах; силы сопротивления перемещению ролика; силы трения в опоре зубчатой рейки; углов поворота элементов кинематической цепи; КПД механических передач. Научная новизна. Впервые разработана математическая модель системы быстрой смены погружных стаканов слябовой МНЛЗ, обеспечивающая учет ограничений, налагаемых свободным объемом рабочего пространства разливочной площадки, т. е. учитывающая индивидуальные производственные геометрические условия и уникальный план расположения технологического оборудования на рабочем месте операторов разливочной площадки. Практическая значимость. Разработаны блок-схема, математическая модель АСУ ТП, а также прикладные специальные программы, реализующие автоматизированную работу структурных единиц манипулятора, воплощающих за 0,2-0,3 с автоматическую без прерывания разливки технологическую операцию смены погружных стаканов.
Ключевые слова	манипулятор для замены погружного стакана, сляб, МНЛЗ, автоматизация, АСУ ТП, двигатель постоянного тока, робот-манипулятор.
Финансирование
Список источников	1. Пат. 2639089 РФ, МПК В22D41/56. Манипулятор для замены погружного стакана на слябовой машине непрерывного литья заготовок / Е. Н. Смирнов, С. П. Еронько, М. Ю. Ткачев, В. А. Скляр, А. В. Сазонов; заявитель и патентообладатель Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». — № 2016111482; заявл. 29.03.2016; опубл. 19.12.2017, Бюл. № 35. — 21 с.: ил. 2. SimMechanics — моделирование механических систем [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://matlab.ru/products/simmechanics (дата обращения 20.02.2022). 3. Вараницкий, Д. С. Разработка и исследование математической модели робота-манипулятора для замены погружного стакана [Текст] / Д. С. Вараницкий, К. Н. Шаповалов, М. Ю. Ткачев // Инновационные перспективы Донбасса. В 8 т. Т. 2. Перспективы развития электротехнических, электромеханических и энергосберегающих систем: материалы III международной научно-практической конференции. — Донецк: ДонНТУ, 2017. — С. 164–168. 4. Адамия, Р. Ш. Основы рационального проектирования металлургических машин (динамические расчеты и синтез структурных схем) [Текст] / Р. Ш. Адамия, В. М. Любода. — М.: Металлургия, 1984. — 128 с. 5. Яковлев, Р. А. Ограничение динамических нагрузок в металлургических машинах [Текст]: учебное пособие / Р. А. Яковлев. — М.: Изд-во МГТУ, 1990. — 36 с. 6. Сопилкин, Г. В. Совершенствование теоретических основ и методов технической диагностики, обеспечивающих повышение надежности металлургических машин на стадии эксплуатации [Текст]: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.04.04 / Сопилкин Георгий Викторович. — Днепропетровск: [б.и.], 1993. — 35 с. 7. Филатова, О. А. Совершенствование методики проектирования и модернизация оборудования промежуточных ковшей МНЛЗ на основе моделирования потоков металла [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13 / Филатова Ольга Анатольевна. — Магнитогорск: [б.и.], 2010. — 142 с. 8. Сорочан, Е. Н. Увеличение ресурса приводов тяжелонагруженных металлургических машин на основе развития методов расчета и совершенствования их конструкций [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 05.02.02 / Сорочан Елена Николаевна. — Мариуполь: [б.и.], 2015. — 191 с.
Полный текст