ANALYSIS OF CONTACT MECHANICS OF A BANDAGE AND SUPPORT ROLLS OF ROTARY KILNS

封面

如何引用文章

全文:

详细

The basics of the design of rotary kilns, widely used in the processing and preparation of various raw materials, are described. It is shown that the weak point of the rotary kilns design is the support rollers, which carry the entire load of the kiln and are initially made of less durable steel than a bandage being in contact with them. In fact, the design itself provides for the possibility of periodic replacement of the «miscellaneous part», which is a support roller. However, for an operator, any downtime of equipment leads to economic losses. Therefore, the goal has been formulated: to increase the durability of the support rollers avoiding a significant change in the kiln design. For this purpose, initially, from the point of view of contact mechanics, the basics of the interaction of the surfaces of the support roller and the bandage of a rotary kiln have been studied. Calculation models for various contact options of these parts have been given. The force model of contact between the surfaces of the support roller and the bandage has been studied. The maximum normal and tangential stresses in the contact zone, at its boundary and beyond have been determined. At the same time, complex processes occur in the contact area of the roller and the bandage surfaces, in particular, micro-slipping and sliding, due to the difference in the diameters of the rotating bodies and the difference in the level of their mechanical properties. Micro-slip is one of the sources of fretting wear. However, the most significant wear occurs as a result of mechanical interaction and changes in the structure of the surface layer with the gradual accumulation of various kinds of defects in the crystalline structure caused by plastic deformation of the surface layer of the contacting parts. It is shown that not only the mechanical and operational properties of the material for their construction, but also the displacement of the contact spot during kiln operation have a significant effect on the wear process of the support rollers. The displacement can be angular or linear, and in real conditions it is most often combined, it is caused by the thermal expansion / compression of the metal structure and the operating conditions of the rotary kiln.

作者简介

Konstantin Makarenko

Bryansk State Technical University

Email: makkon1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7195-0500
Department of Mechanical Engineering and Materials Science, professor, doctor of technical sciences

Aleksandr Azarkin

Bryansk State Technological University of Engineering

Email: jarret@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-9170-4114

Aleksandr Vdovin

Bryansk State Technical University

Email: vdovin.alexander.v@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6014-0043
Department of Mechanical Engineering and Material Science, docent, candidate of technical sciences

参考

  1. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1 / Под ред. В.Г. Лисиенко. М.: Теплотехник, 2004. 688 с.
  2. Барабанные вращающиеся аппараты: учеб. пособие / Э.А. Козловский, А.Э. Козловский, И.А. Повтарев; Иван. гос. хим-технол.ун-т. Иваново: ИГХТУ, 2019. 106 с.
  3. ОСТ 26-01-147-89. Аппараты сушильные с вращающимися барабанами. Общие технические требования.
  4. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия / К. Джонсон; пер. с англ. М.: Мир, 1989. 510 с.
  5. Сакало В.И., Коссов В.С. Контактные задачи железнодорожного транспорта. М.: Машиностроение, 2004. 496 с.
  6. Котов С.Ю., Шкинь Н.В. Анализ теории трения качения О. Рейнольдса // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы международной научно-технической конференции молодых ученых, Могилев, 25-26 октября 2018 г. / редкол.: И. С. Сазонов (гл. ред.) [и др.]. Могилев: Белорусско-Российский университет, 2018. С. 70–71.
  7. Гончаров М.С., Хуртасенко А.В., Шрубченко И.В. Исследование пятна контакта бандажа цементной печи и опорного ролика / // сб. докл. Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, посвященной 160-летию со дня рождения В.Г. Шухова. Белгород, 2013. С. 536–540.
  8. Шрубченко И.В., Кузнецова И.В. Исследование характеристик пятна контакта поверхностей качения технологических барабанов // Материалы V межрегиональной научно-технической конференции с международным участием «Механики XXI веку». Братск, 2006. С. 242–246
  9. Колобов А.В., И.И. Кузнецова М.И. Шрубченко Д.В. Кривенченко Определение характеристик пятна контакта бандажей и роликов технологического барабана / Наука и молодежь в начале нового столетня: сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. студ., асп. и молод, учен., Губкин, 12-13 апреля 2007 г. / Губкин. филиал Белгор гос. технол. ун-та; Губкин: ИП Уваров В.М., 2007. С. 198–201.
  10. Shrubchenko I.V., Hurtasenko A.V., Sharapov R.R., Duyun T.A. & Shchetinin N.A. Investigation of Characteristics of Contact Bandages and Support Rollers of Rotating Technological Drums // Modern Applied Science. 2015. Vol. 9, № 1. pp. 195–203.
  11. Азаркин, А.А., Макаренко К.В. Исследование влияния рабочего нагрева на достижение предельного состояния опорных роликов вращающихся печей // Актуальные вопросы техники, науки, технологии: сборник научных трудов национальной конференции 07-10 февраля 2024 г./ под общ. ред. Т.Э. Сергутиной. Брянск, Брян. гос. инженер.-технол. ун-т. 2024. С. 123–126.
  12. Lingaiah K. Machine Design Databook / New York: McGraw-Hill, 2003. 1332 p.
  13. Žiga, A., Karač A., Vukojević D. The Contact Stresses Between Cement Kiln Tyre and Supporting Rollers // 12th International Research/Expert Conference «Trends in the Development of Machinery and Associated Technology» TMT2008, Istanbul, Turkey, 26-30 August, 2008. pp. 793–796.
  14. François D. Pineau A, Zaoui A. Mechanical Behaviour of Materials. V. II: Fracture Mechanics and Damage / Dominique Françoise. Dordrecht, Heidelberg, New York, London: Springer, 2013. 662 p.
  15. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. М.: Машиностроение, 1999. 544 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».