Модернизация подъемно-качающегося стола

РЕФЕРАТ Курсовой проект выполнен в связи с модернизацией подъемно-качающегося стола за обжимной и черновой клетями, крупносортового стана 550 цеха ОАО «ЕМЗ».

На основе опыта эксплуатации подъемных столов на ОАО «ЕМЗ» и родственных предприятиях черной металлургии, результатов аналитического и литературно обзора предлагаю с целью повышения надежности в работе подъемно-качающегося стола, заменить тягу в приводе стола, сделав ее не литой, а сварной используя для изгтовления тяги сортамент продукции стана.

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Подъемные столы

1.2 Подъемно-качающиеся столы

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет и выбор электродвигателя привода подъемно-качающегося стола

2.2 Влияние маховых масс стола на процесс качания

2.3 Условия работы подъемно-качающегося стола в сортопрокатном цехе (стан 550) ЕМЗ и характер отказов в эксплуатации

2.4 Технические предложения по совершенствованию конструкции подъемно-качающегося стола и технико-экономическое обоснование мероприятий

2.5 Сравнительный анализ влияния уменьшенной массы тяг на время подъема стола, и на энергетический показатель привода подъема стола

2.6 Определение усилий в тяге привода стола

2.7 Расчеты на прочность

2.8 Расчет подшипника

2.9 Смазка узлов трения

3. ОХРАНА ТРУДА ВЫВОД ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК Введение Для обслуживания клетей трио сортовых и листовых станов применя-ются подъемно-качающиеся и передвижные столы.

При раскатке коротких заготовок в обжимных клетях трио применяются подъемные столы с параллельным перемещением вверх и вниз. При длинных полосах в клетях трио и дуо применяются подъемно-качающиеся столы, у которых одна сторона закреплена на шарнире, а другая перемещается вниз и вверх. Передвижные столы, осблуживающие не одну, а несколько клетей и расположенные в одну линию перпендикулярно направлению прокатки, встречаются лишь в старых прокатных установках.

Наибольший интерес представляют подъемно-качающиеся столы, имею-щие широкое распространение. Подъемные столы значительно реже применя-ются непосредственно у рабочих клетей, чем у вспомогательных агрегатов (ножниц, нагревательных печей, адъюстажном оборудовании и т. д.). Передвижные же столы, как сказано, используются в старых малопроизводи-тельных установках, где выполняют роль рольгангов и шлепперов.

Подъемно-качающиеся столы в клетях дуо предназначены для передачи прокатываемого листа через верхний валок и применяются лишь в тонко-листовых станах, имеющих нереверсивное движение и встречающихся в послед-нее время очень редко. Подъем и опускание столов осуществляются криво-шипным механизмом.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Подъемные столы Подъемные столы состоят из рамы, роликов (холостых или приводных) и привода. Для уменьшения расхода энергии при подъеме столов применяется грузовое и гидравлическое уравновешивание.

Подъемные столы с холостыми роликами (рис. 1.1, а) применяются для мелкосортных, проволочных и тонколистовых станов при незначительном весе прокатываемой заготовки и часто располагаются лишь с одной стороны клети. Подъемные столы с приводными роликами (рис. 1.1, б) наоборот применяются в тяжелых станах и располагаются в большинстве случаев по обеим сторонам рабочей клети.

Рисунок 1.1 — Подъемный стол с холостыми (а) и приводными и (6) роликами Передача к роликам рольганга применяется преимущественно коническими шестернями; в старых конструкциях встречается еще передача цилиндрическими шестернями и кривошипно-шатунная. В подъемных столах современных станов в последнее время находят широкое применение ролики с индивидуальными моторами.

По краям столов устанавливаются направляющие. Для привода «столов применяют преимущественно кривошипно-рычажную передачу от электро-мотора или от гидравлической установки (последнее — весьма редко).

Схема кривошипно-рычажного привода для подъемного стола, устанавливаемого с одной стороны клети, приведена на рис. 1.2, a, a для подъемно-качающегося стола (с левой стороной качающегося, с правой — подъемного) на рис. 1.2, б.

Рисунок 1.2 — Схема подъемного (а) и подъемно-качающегося стола (б) На обеих схемах показано уравновешивание при помощи контргрузов. Столы этих типов (особенно последнего) встречаются весьма редко и потому особого интереса для нас не представляют.

1.2 Подъемно-качающиеся столы Подъемно-качающиеся столы бывают односторонние и двухсторонние; первые применяются в станах трио легкого типа (рис. 1.3, а), вторые — в ста-нах трио тяжелого типа или в станах дуо (рис. 1.3, б) для передачи прокатыва-емого материала на другую сторону через верхний валок. Подъем стола осуществляется от электромотора через червячный редуктор и рычажно-кривошипную передачу, причем во втором случае механизмы обеих сторон связаны между собой тягой, передающей движение неприводной стороне стола.

Для облегчения подъема и опускания столов тяжелого типа применяют уравновешивание их: пружинное (рис. 1.4,а), гидравлическое (рис. 1.4,б), пневматическое (рис. 1.4, в) и грузовое (рис. 1.4, г),; причем наиболее часто встречается последнее, весьма простое. Столы легкого типа уравновешивания не имеют (рис. 1.4, д).

Подъемно-качающиеся столы в большинстве случаев имеют только вращательное движение (рис. 1.4, б), так как один конец рамы прикреплен к неподвижной опоре, во в станах трио некоторых конструкций стол (рис. 1.4, в) кроме вращательного имеет и поступательное движение для большего приближения к верхнему и среднему валкам.

В отличие от подъемных столов, длина которых не меньше длины про-катываемого материала, подъемно-качающиеся столы конструируются с таким расчетом, чтобы их длина обеспечивала перемещение материала по роль-гангам стола при их наклоне. Эта длина примерно равна 0,65—0,7 длины прокатываемого материала. Угол наклона зависит от высоты подъема стола и его длины; угол наклона выбирается таким, чтобы обеспечено было перемещение материала по рольгангам стола и не имел места изгиб полос при переходе ими стыка стола с рольгангом. Практически наклон стола берется в пределах от 1 :7 до-1:14 (нижний предел относится к старым установкам, верхний—к новым).

Рисунок 1.3 — Односторонний (а) и двухсторонний (б) подъемно-качающиеся столы Для перемещения прокатываемого материала в помост рамы стола вмонтирован рольганг или установлен цепной транспортер (тонколистовые станы), причем в столах легкого типа рольганг иногда применяется с холостыми роликами, но в большинстве случаев — с приводными.

Вращение роликов рольганга осуществляется от индивидуальных моторов и через групповые приводы с моторами, устанавливаемыми на раме стола или стационарно — на фундаменте.

Подъемно-качающийся стол современной конструкции для клети трио L = 1500 мм. Стол имеет две массивные рамы1, в каждую из которых вмонтировано по пять ребристых роликов 2 и цилиндрических 3 (с одной стороны 8, с другой 10), Ролики приводятся во вращение от четырех моторов 4, установленных спереди и сзади (по два на каждую раму) с обеих сторон рольганга. Редукторы 5 — трехступенчатые цилиндрические. Четвертая ступень 6 вынесена в сторону стола для лучшего зацепления шестерни реду-ктора с шестерней продольного вала, на котором сидят конические шестерни 7 для передачи вращения коническим шестерням 8 роликов.

Подъем и опускание стола (обеих сторон) осуществляются от одного мотора 9, установленного внизу, но не под столом, а немного в стороне. Мотор 9 через червячный редуктор 10 приводит в движение кривошипно-рычажную передачу 7, связанную тягой 12 с рамой 1 стола и тягой 13 с уравновешивающим устройством 14 среднего валка. Уравновешивание столов осуществляется грузом 15.

С передней стороны клети между роликами рольганга вмонтирован палец 16 для поворачивания заготовок.

Для более плавной работы механизма стола на уравновешивающих тягах стола и среднего валка установлены пружины 17, а на вилках шатунов привода пружины 18.

Большой интерес представляет также устройство качающегося автоматического стола для клети дуо 750 Ч900 мм, сконструированного НКМЗ (рис. 1.5, а и б). В этой конструкции вместо рольгангов установлен цепной конвейер, имеющий две ветви 1, переброшенные через четыре шкива 2, из которых большие сидят на оси 3, червячного колеса, связанного через червяк 4 с мотором 5 (N=9,5 кВт, п=1300 об/мин). У мотора 5 установлен электромагнитный тормоз 6. Скорость цепи конвейера 1,5 м/сек, число реверсов цепи 40 в минуту.

Рисунок 1.4 — Схемы подъемно-качающихся столов: с пружинным (а), гидравлическим (б), пневматическим (в), грузовым (г) уравновешиванием и без уравновешивания (д) качающийся стол маховый электродвигатель Подъем стола осуществляется от мотора 7 через червячный редуктор 8 с кривошипной передачей 9, которая тягой 10 связана с коротки плечом 11 стола, имеющим форму треугольника, в одной из вершин которого закреплен шарнир, являющийся точкой опоры для разноплечего рычагам.

Короткое плечо cтола одновременно является противовесом, будучи выполнено весьма массивным по сравнению с длинным плечом. Кроме того к одной из вершин короткого плеча (треугольника) прикреплена оттяжная цепь 12, переброшенная через шкивы 13 и 14, Связанная с цилиндрами 15 и 16 уравновешивающего устройства.

Число запусков мотора качающегося стола 40 в минуту, подъем стола 800 мм.

Для направления полосы в валки служат направляющие щеки,' имеющие максимальный раствор 900 мм, ход 185 мм, ход цилиндра привода линеек 105 мм, рабочее давление в цилиндре 5 ат.

Передняя и задняя стороны стола имеют аналогичное устройство и отдельные приводы, причем уравновешивающие устройства, состоящие из оттяжных цепей, связаны между собой тягами 17.

Таким образом привод для подъема обеих сторон стола имеет два мотора, связанных между собой электрически, и имеет механическое сочленение при помощи оттяжных цепей.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ На рис. 2.1 представлен подъемно-качающийся стол установленнй за клетью «трио» стана 550.

Основные элементы подъемно-качающихся столов: сварные стальные рамы 4 и 6, ролики рольганга 1, привод роликов 3, подъемно-качающийся механизм и его привод 8. Рамы столов связаны между собой поперечными сварными траверсами. Столы поворачиваются относительно оси опорного подшипника и опираются четырьмя подшипниками на оба стола. Траверсы внизу шарнирно опираются на сварные двутаврообразные стойки 4, которые, в свою очередь, укреплены на фундаменте.

На каждом столе имеется по 20; ролики приводятся в движение коническими шестернями и трансмиссионным валом, установленными в раме стола по бокам его. Трансмиссионный вал приводится в движение универсальными шпинделями 2 от отдельных электродвигателей, установленных на фундаменте.

Рисунок 2.1 — Подъемно-качающийся стол обжимной клети «трио» крупносортового стана 550

Подъемно-качающий вал установлен на трех подшипниках; на валу имеются рычаги для подъема стола 5, рычаги для контргруза и рычаги для поворота вала тягой 7, которая сопрягается с кривошипом сидящим на валу редуктора. Привод качания обоих столов осуществляется собственными редукторами, шестерни которого получают вращение от двух электродвигателей 8.

Техническая характеристика механизма подъема стола:

Электродвигатель МТF — 62 — 10, мощностью 60квт и 575 оборотов в минуту. Редуктор ЦД — 85 передаточное число которого равно 23.2.

Техническая характеристика механизма привода роликов:

Электродвигатель МТF — 52 — 8, мощностью 30квт и 725 обоотов в минуту. Редуктор ЦД — 82 с предаточным числом 8.42, который дает скорость роликов рольганга равную 1.35 м/сек.

2.1 Расчет и выбор электродвигателя привода подъемно-качающегося стола Исходя из условий, что статические усилия, действующие в отдельных звеньях механизма подъема, находятся с учетом веса и положения уравновешивающих контргрузов, определяем нагрузку в шарнире С (рис. 2.2,а)

(2.1)

где: ивес стола и вес прокатываемой заготовки; и — плечи сил G₁ G₂ и Q_c — относительно оси Е качания стола.

Рассматривая силу Q_c, как равнодействующую и раскладывая ее на слагающие по двум направлениям CF и CD, получаем в звене CD усилие Q_CD, после чего определяем момент Md от веса стола и полосы относительно вала:

Md = Qcd •bD (2.2)

где b_D — плечо силы Q_CD относительно вала О₂.

При определении момента Мk развиваемого контргрузами относитель-но того же вала О2, необходимо учитывать, что выбирать вес и точки при-ложения контргрузов следует так, чтобы вес стола и находящейся на нем прокатываемой полосы полностью уравновешивался при среднем положе-нии стола, тогда как в крайних положениях стол должен быть уравновешен не полностью. В верхнем положении должен перетягивать стол, в нижнем — контргрузы, подчиняясь условиям для нижнего, среднего и верхнего положений стола:

M_Dk; M_D = M_k; M_D>M_k. (2.3)

Рисунок 2.2

а — схема статических усилий в звеньях механизма подъемного стола; положение контргрузов при постоянном (б) и переменном (в) моменте относительно вала О₂; г — диаграмма скоростей При таком способе уравновешивания в начале периода подъема стола избыточный момент от веса контргрузов помогает электродвигателю привода, тогда как в конце периода подъема появившийся избыточный момент от веса стола способствует лучшему торможению механизмов. В начале периода опускания избыточный момент от веса стола помогает разгону электродвигателя, а к концу—избыточный момент от веса контргрузов способствует торможению. При таком способе уравновешивания в случае поломок кривошипа или шатуна стол останавливается в среднем положении, благодаря чему исключается возможность дополнительных поломок.

Этот способ уравновешивания возможен при соответствующем угле между плечами рычага, соединяющего вал О2 с контргрузом К и шарниром D.

Рассматривая условия равновесия рычагов, для упрощения расчета примем с достаточной для практики точностью, что направление силы Q_CD для стола данной конструкции постоянно.

Если бы угол ц между плечами рычага DO2K был равен углу между направлениями сил Qcd и Gk (G_k—вес контргруза), то условия равновесия системы не менялись бы при разных углах поворота рычага DO2K (рис. 2.2, б).

Предположим, что длина рычага и вес контргруза выбраны из условия:

QCD rD =Gk•rk (2.4)

где r_D и r_k — длины плеч рычага DO₂K"

При повороте рычага на некоторый угол в условия равновесия не нарушатся:

QcD rD cosв = G_k r_k cos в. (2.5)

Необходимые для уравновешивания условия достигаются, когда угол ц делается несколько большим угла между направлениями сил Q_CD и G_k (рис. 2.2, в), и тогда момент этих сил относительно вала О2:

M_D=Q_CD rD •cosв1. (2.6)

M_k = Gk r_k cos в₂.

где в1 и в₂ — углы между перпендикулярами, опущенными из точки С2 направления сил Q_CD и G_k и соответствующими плечам рычага DO₂K при данном его положении. При условии, когда справедливо выражение QCD rD =Gk•rk, рычаг DO2K находится в равновесии, если

cos в1 = cos в₂. (2.7)

Обозначим через г угол, определяющий положение рычага при равновесии, а через в — угол поворота рычага от положения равновесия. Тогда:

Md = Qcd rD cos (вг) (2.8)

M_k=Gk rk cos (в + г). (2.9)

Из этих выражений можно определить разность между обоими моментами, т. е. момент относительно вала О2.

Имеем:

M_r= M_D — M_k = Q_CD rD cos (в — г)—G_k rk cos (в + г) = G_k r_k [cos (в — г) — cos (в + г)] = G_k r_k (cosв cosг + sinв sinг — cosв cosг ++ sinв+ sinг) = G_k r_k 2 sinв sinг. (2.10)(536)

Величина r_k sinг постоянна для данной формы рычага DO2K и может быть заменена отрезком е= rsinг (рис. 2.2,в).Тогда уравнение можно представить в таком виде:

M_r =2Gk e sinв. (2.11)

По мере увеличения угла в момент М_r возрастает по синусоиде, однако последняя ввиду малой величины угла в (±30°) близка к прямой линии.

Выбор величины е производится из условия, чтобы в крайних положениях стола момент относительно вала О2 равнялся:

Mr? 0,1 C_CD? r_D 0,1 G_kr_k (2.12)

откуда:

(2.13)

где в_mах — максимальный угол поворота вала О2.

Подставляя в уравнение значение е, получаем угол г, характеризующий форму рычага DO2K

(2.14)

При в_mах = 20єч30° угол г соответственно равен г=8°20'ч 5°40';

обычно принимается равным 2ч2,5.

Ввиду непостоянства нагрузки на стол от веса прокатываемой полосы, а также различного назначения стола (подъем или опускание полосы) усилие Q_CD должно иметь поправку на избыточную нагрузку Q'_СD = 10кН, от неуравновешенности стола.

Итак, статический момент вращения вала при подъеме стола:

M_r = G_k r_k 2 sinв sinг + Q'_CD r_D cos (г + в)+ M_mp, (2.15)

где M_mp — момент сил трения относительно вала О₂:

(2.16)

коэффициент трения вподшипниковых опорах;

— диаметр вала под подшипник.

в — угол поворота вала О₂ от среднего положения стола.

Чтобы привести этот момент к валу кривошипа, составляем диаграмму скоростей точек, А и В (рис. 2.2,г) и, обозначая их через v_A и v_В, получаем:

(2.17)

Пренебрегая силами трения в шатуне и кривошипе, получаем вращающий момент на валу O1:

(2.18)

где: =200мм — длина кривошипа;

=450мм—длина рычага, соединяющего вал О₂ с шарниром В;

— отношение линейных скоростей (рис. 2.2,г) На валу электродвигателя статический момент .

(2.19)

где: u=24,6— передаточное число редуктора;

з=0,85— к. п. д. механизма от двигателя к кривошипу.

(2.20)

Мощность предварительно выбираемого электродвигателя равна:

где число оборотов электродвигателя определяется из следующих соображе-ний, скорость подъема стола равна 0,49 м/с исходя из этого число оборотов приводного вала определяется по формуле [2]:

(2.21)

Число оборотов выходного вала редуктора равно:

(2.22)

2.2 Влияние маховых масс стола на процесс качания Длительность одного цикла качания стола (одного оборота кривошипа привода, без учета времени на пропуск полосыпривод подъема остановлен):

tц = 2H_0CH /v_n = 2•0,45/0,49 = 1,84 с, (2.23)

где: H_0CH =0,45мвысота подъема (опускания) стола,

v_n = 0,49 м/с — скорость подъема стола.

Длительность собственно качания при угле поворота вала О2 на угол в=30°=р/6 и угловой скорости вала О2 — що2?1,0 с-1

t_п = в/що2 = р/(6•1,0) = 0,52 с. (2.24)

Так как длительность качания (подъема) по отношению к длительности (опускания) равна 1/3, то, очевидно, качание (опускание) будет осуществ-ляться за счет кинетической энергии маховых масс стола и привода, прио-бретенной за время подъема:

t_y = t_ц — t_п= 1,84 — 0,52= 1,32 с. (2.25)

В этот период электродвигатель развивает максимальный момент:

(2.26)

Динамический момент, развиваемое двигателем в период пуска при подъеме стола с полосой:

M_дин= едв Jпр. п =1,75•0,68 = 11.9 н•м. (2.27)

Суммарный крутящий момент в момент начала качания:

М = Мст + Мдин = 53,1 + 1,19 = 542.9 н•м. (2.28)

Статический момент на валу двигателя при опускании стола:

M_r = G_k r_k 2 sinв sinг + Q'_CD r_D cos (г — в)+ M_mp, (2.29)

(2.30)

Время пуска привода при подъёме и опускании стола:

(2.31)

где: Jпр — момент инерции движущихся масс, приведённый к валу двигателя, при подъёме или опускании груза;

щ — угловая скорость двигателя;

Мст — статический момент на валу двигателя при подъёме или опускании стола; Мст = Мп или Мст = Моп;

Мп. ср — средний момент электродвигателя в период пуска [2]:

(2.32)

Для предварительно выбранного двигателя (МТF 62−10, N=60кВт, n=575об/мин) кратность максимального пускового момента:

(2.39)

шmin = 1,1 ч1,4 — кратность минимального пускового момента.

Передаточное число редуктора

Uр = k•n /nО2= 0.44•575 / 10,31 = 27,86, (2.40)

где: k=0,44 коэффициент пропорциональности скоростей шарнира, А и шарни-ра В (см. рис. 2.2,г);

число оборотов приводного вала стола:

n О2 = 30/р rD = (30•0.49) /(3,14•0,45) = 10,31 об /мин. (2.41)

Редуктор выбираем исходя из расчётной мощности (31,6 кВт.), числа оборотов вала двигателя, передаточного числа.

По катологу выбираем редуктор типа ЦД2- 1150 — 23,2 — 4 М (суммарное межосевое расстояние А= 1150 мм передаточное число 23,2, схема сборки 4).

Допустимая величина предельного момента, передаваемого редуктором Мпред. = шМр = ш •9554 •Nр/ n = 1,6•9554 •68,67 / 575 = 1.8 кН•м, где Nр = 68,67 кВт — табличное значение мощности при n = 575 об /мин;

Ш = 1,6 — кратность пускового момента.

Определяем число оборотов приводного вала :

Действительная скорость подъёма стола:

Так как Мп. ср= 174 < Mпред = 182,5, то редуктор удовлетворяет условиям перегрузки в период пуска.

Знак минус соответствует пуску при подъёме стола, знак — при опускании.

Момент инерции движущихся масс механизма, приведённій к валу двигателя, при подъеме стола [2]:

Jпр. п = д (Jр + Jм) + mстvст2/ щ2зм — mкvк2/ щ2зм + mтvт2/(uм2зм) н• м • с2.

или

Jпр. п = д (Jр + Jм) + mстRD2 / (uм2зм) — mкRк2 / (uм2зм)+ mтvт2 /(uм2зм) н • м •с2 (2.42)

где: Jр = 5.24 н • м • с2- момент инерции ротора электродвигателя;

Jм = 0.463 н • м • с2 — момент инерции зубчатой муфты с тормозным шкивом, выбранной предварительно по Mпред;

д — коэффициент, учитывающий моменты инерции масс деталей, вращающихся медленнее, чем вал двигателя, принимаем д = 1,05ч1,25; в нашем случае д = 1,2;

mст = Qс / g = 9350,4 / 9,81? 9.53 кН •с2/ м — масса поднимаемого стола и груза;

mк = Qк / g = 3000 / 9,81? 3.06 кН •с2/ м — масса опускающегося контргруза;

mт = Qт / g = 5000 / 9,81? 5.1 кН •с2/ м — масса поступательно движущихся тяг привода;

зм — к.п.д. механизма;

vт — cкорость сложного движения тяги, определяется по теореме косинусов (см. рис.2.1, г) вектор ():

(2.43)

скорость точки, А кривошипа радиусом, и она равна:

(2.44)

где (2.45)

Скорость движения тяги является сложным, для упрощения расчетов ограничимся только ее поступательной составляющей.

Отношение, (см. рис. 2.2, г).

RD = 0,45 м — радиус приводного кривошипа;

RК = 0,9 м — радиус кривошипа контргруза, При подъёме стола:

Jпр. п = 1,2 •(0,524+0,0463)+(953 •0.452)/(46,42•0,85) — (306 •0.92)/(46,42•0,85)++510•0,482/(46,42•0,85) = 6.8 н • м • с2

Время пуска при подъёме и опускании стола соответственно равно:

(2.46)

(2.47)

где щугловая скорость ротора двигателя.

Ускорение при пуске поднимаемого стола с полосой:

(2.48)

Такое ускорение удовлетворяет рекомендациям для механического оборудования металлургических предприятий.

Среднеквадратичный момент, эквивалентный по нагреву действительному переменному моменту, возникающему от заданной нагрузки электродвигателя механизма подъёма в течение цикла [2]:

(2.49)

где? tу — общее время установившегося движения, с;

? tп — суммарное время пуска в течение одного цикла, с;

to — время пауз, с.

Уточняем время установившегося движения

? tп = 0,33 + 0,179= 0,509 с;

tу = 0,5 H / Vст = 0,5 • 0,45 / 0,58 = 0,38 с.

? tу = 2 • tу = 2 • 0,38 = 0,76 с;

где L=2мдлина заготовки квадрата 150Ч150мм по всаду;

Vполосы=1,35м/сек — скорость полосы (линейная скорость роликов рольганга) рабочее время tр =? tп +? tу = 0,59+ 0,76 = 1,35 с;

время цикла tц =? tп +? tу + to = 0,59 +0,76 + 1,48 = 2,83 с.

Эквивалентный момент при ПВ% = 100% • tр / tц = 100% • 1,35 / 2,83 = 47,7%,

статический момент при подъёме стола; Mст = 531 н•м;

статический момент при опускании стола; Mст = 155 н•м;

Эквивалентная мощность по нагреву при ПВ? 48%:

Nэ = Мэn / 955 = 86,16 • 575 / 955= 51,87 кВт.

Следовательно, выбранный двигатель удовлетворяет условию нагрева.

2.3 Условия работы подъемно-качающегося стола в сортопрокатном цехе (стан 550) ЕМЗ и характер отказов в эксплуатации Подготовленные для прокатки заготовки подаются поплавочно и укладываются на загрузочные решетки с помощью мостового крана, оборудованного грузоподъемным электромагнитом. На решетках заготовка шлеперами передвигается на посадочный рольганг до окна загрузки печи. В печь заготовка проталкивается толкателями винтового типа. Нагрев заготовок производится в методической трехзонной двухрядной печи с торцевой загрузкой и боковой выдачей. В томильной зоне через окно выдачи нагретая заготовка выдается на наклонный стол, по которому скатывается на рольганг и подается к обжимной клети, стана.

Обжимная плеть с передней стороны оборудована кантующими листами. Передача раскатов с нижнего горизонта в верхний на обжимной и черновой клетях осуществляется с помощью подъемных столов. С передней и задней сторон все клети стана оборудованы рольгангами. Передача раската от обжимной к черновой клети производится с помощью шлепнеров только с передней стороны. Задача раската в валки на всех клетях осуществляется рольгангами.

В процессе эксплуатации подъемно-качающегося стола в сортопрокатном це-хе на стане 550 характерными отказами в работе может считаться следующее — выработка (эллипсовидность) отверстий тяг;

2.4 Технические предложения по совершенствованию конструкции подъемно-качающегося стола и технико-экономическое обоснование мероприятий В целом по конструкции стола: отказаться от литых тяг и перейти на облегченные сварные тяги как более прогрессивную технологию, с возможностью включения взаимозаменяемости быстроизнашивающихся частей конструкции тяг.

В частности по тягам:

упростить конструкцию (использовать сортамент выпускаемой станом продукции) с целью быстрой замены изношенной детали тяги, а не изготовлять новую тягу;

уменьшение веса тяги новой конструкции с сохранением прочностных характеристик.

2.5 Сравнительный анализ влияния уменьшенной массы тяг на время подъема стола, и на энергетический показатель привода стола Выше приведен расчет электродвигателя с модернизированной тягой.

Проведем расчет электродвигателя с существующими тягами.

При подъёме стола:

Jпр. п = д (Jр + Jм) + mстRD2 / (uм2зм) — mкRк2 / (uм2зм)+ mтvт2 /(uм2зм) н • м •с2

Jпр. п = 1,2 •(0,524+0,0463)+(953 •0.452)/(46,42•0,85) — (306 •0.92)/(46,42•0,85)+ 744•0,482/(46,42•0,85) = 7,4 н • м • с2

mт = Qт / g = 7300 / 9,81? 7440 н •с2/ м — масса поступательно движущихся тяг привода;

Время пуска при подъёме и опускании стола соответственно равно:

Ускорение при пуске поднимаемого стола с полосой:

Уточняем время установившегося движения

tу = 0,5 H / Vп = 0,5 • 0,45 / 0,58 = 0,38 с.

? tу = 2 • tу = 2 • 0,38 = 0,76 с;

? tп = 0,37 + 0,195= 0,56 с;

где L=2мдлина заготовки квадрата 150Ч150мм по всаду;

Vполосы=1,35м/сек — скорость полосы (линейная скорость роликов рольганга) рабочее время tр =? tп +? tу = 0,56+ 0,76 = 1,32 с;

время цикла tц =? tп +? tу + to = 0,56 +0,76 + 1,48 = 2,8 с.

Эквивалентный момент при ПВ% = 100% • tр / tц = 100% • 1,38 / 2,8 = 49,2%,

статический момент при подъёме стола; Mст = 531 н•м;

статический момент при опускании стола; Mст = 155 н•м;

Эквивалентная мощность по нагреву при ПВ? 49,2%:

Nэ = Мэn / 955 = 119,16 • 575 / 955= 71,74 кВт.

Следовательно, выбранный двигатель не удовлетворяет условию нагрева.

2.6 Определение усилий в тяге привода стола Рассмотрим статику кривошипно-шатунного механизма в текущем положении, зафиксированном углом б, сначала при допущении отсутствия трения в шарнирах (рис. 2.3). Если известно полезное сопротивление Pd, приложенное к кривошипу приводного вала, то, построив треугольник сил, можно определить величину Рав, действующую вдоль оси шатуна, и силу, действующую на направляющие Р_н. Чтобы отметить принятое нами допущение об отсутствии трения, снабдим эти силы значками и, что будет относиться к идеальной машине.

Рисунок 2.3 — Схема определения усилий в тягах Из треугольника сил имеем :

(2.50)

(2.51)

Окружная сила на приводном валу определяется из уравнения момента:

(2.52)

Принимая во внимание формулу для значения угла:

вsinв = л (sin б+ k) (2.53)

Где л=0,12ч0,8 — параметр конструктивной осуществимости механизма;

k=+(0,1ч0,2) — значения давления в плоскости перпендикулярной плоскости действия силы. При правильном выборе отрицательного значения k можно достигнуть уменьшения давления вбок при определенном значении угла поворота кривошипа вала О1. Однако уменьшение давления вбок не всегда рационально; надо учитывать, что на шатун действуют силы техноло-гического сопротивления часто эксцентричные, и усилие, прижимающее ша-тун к кривошипу приводного вала, способствует сохранению правильности положения шатуна.

Вследствие малых значений л, k и sinб можно принять значения за 1.

Получим:

2.7 Расчеты на прочность Расчет тяги на устойчивость Тягу необходимо проверить на устойчивость при продольном изгибе при эксцентричном приложении усилия в шарнире В.

Тяга имеет сечение двутавровой балки:

F = 178 см², Jx = 32 800 см⁴, Jy = 9000 см⁴, Wx = 1985 см³;

радиус инерции сечения штанги:

Imin= (2.54)

Напряжение сжатая в тяге:

(2.55)

где: a = 265 мм — расстояние от центра тяжести сечения штанги до направле-ния действия силы PВ.

Проверка на устойчивость тяги [4]:

(2.56)

где: /

— длина тяги (см. рис. 2.4).

Допускаемое напряжение на устойчивость:

[у]_y = г[у]сж, (2.57)

где: [у]сж — допускаемое напряжение на сжатие; для стали марки СтЗ [у]сж =140 МПа.

При гибкости =68 коэффициент г0,75, поэтому:

[у]_у=0,75•140=105 МПа. (2.58)

Действительное напряжение по поперечному сечению тяги:

у<[у]_Х.

Проушина тяги Расчётная схема проушины представлена на рис. 2.5. Характер нагрузки таков, что опасным сечением является сечение (АА)

Ослабленное максимальным отверстием диаметра пальца кривошипа.

Данное отверстие проверяется на растяжение как кривой брус.

(2.59)

где b=220ммширина проушины, мм; b? (1,8 ч 2,0)•dпальца.= 2,0•110 = 220 мм. принимаем

Рисунок 2.4 — Схема к расчету проушины тяги Напряжение во внутреннем растянутом волокне кривого бруса определяется по методу Бернгарда [4]:

где Rо = 92,5 мм — радиус кривизны оси центра тяжести сечения;

k — коэффициент приведения напряжений растянутого внутреннего волокна сечения:

(2.61)

где h — высота сечения проушины тяги:

(2.62)

Сечении В — В соответственно проверяют по формуле Ламэ [4]:

(2.63)

где: с — среднее давление пальца кривошипа на нагруженную поверхность отверстия проушины тяги, [с] =100 МПа;

R — радиус наружной поверхности проушины серьги см. рис.7,R = 130 мм;

Материал проушины сталь 45 по ГОСТ 1050–88 с [ур] = 150 МПа.

Расчет болтового соединения[4]

Определить размеры соединения (см. рис. 2.5). Соединение выполнено на болтах, нагруженных поперечным усилием:

Q = РВ/2 + Gтяги/2 = 11 111/2+ 2500/2 = 68кН. (2.64)

МатериалСт.3; нагрузка — статическая; [у_т.Ст.3] = 230МПа;

[ф_ср.Ст.3] =, (2.65)

где — запас прочности при отсутствии контроля затяжки.

Принимая число болтов z = 6 и число стыков i=2 находим диаметр:

(2.66)

Наиболее близкие по размерам болты: d =34 мм.

Рисунок 2.5 — Схема к расчету болтового соединения Наибольший размер гайки (в плане) такого болта D = 2d =78 мм.

Ширину b полосы нужно взять большей D. Принимаем в=220мм, диа-метр отверстия под болт d₀ = 34 мм. При [у_р] = 600МПа толщина полосы составит:

(2.67)

2.8 Расчет подшипника Нагрузка на подшипник Р = 60 кН, число оборотов n ?40 об/мин., диаметр d = 350 мм.

Находим толщину стенки вкладыша:

b = (0,04 ч 0,06) d = (0,04 ч 0,06) 350? 21 мм. (2.68)

Величина радиального зазора (считая, что температура подшипника t_р может доходить до 100°, а температура воздуха t₀ до 25°) по формуле :

д = b[б (t_р —t₀) + 0,03] =9 [12 •10^-5 (100- 25) + 0,03] = 0,35 мм, (2.69)

где б = 12•10^-5 — коэффициент линейного расширения материала вкладыша.

Предел пропорциональности для кассетного текстолита (при у_т = 530МПа)

у_п? 0,8 у_т = 0,8 •530 = 424МПа;

половина угла, ограничивающего ширину площадки контакта корпуса и вкладыша[2]:

(2.69)

Допускаемое удельное давление при температуре 20°

(2.70)

Учитывая снижение допускаемого, давления при температуре 100° на 45%, получим для t_р = 100°

[р] = 198 • 0,55 = 109МПа. (2.71)

Тогда минимальная длина подшипника

(2.72)

Принимаем l = 260 мм; при этом подшипник будет допускать почти двухкратную перегрузку.

Удельное давление [2]:

При удавлетворительной смазке водой можно принять f= 0,2. Определяем: окружную скорость валка рабочей клети, она равна скорости прокатки v=0.99м/с.

площадь теплоотдачи цапфы валка приведенный коэффициент теплоотдачи вкладыша по формуле:

(2.73)

где:

— коэффициент теплоотдачи подушек;

— коэффициент теплопроводности кассетного текстолита;

Температура нагрева подшипника при непрерывной работе по формуле [2]:

(2.74)

что допустимо.

2.9 Смазка узлов трения Подшипники, электродвигателя привода МТF 62−10, № 42 626 смазываются смазкой1−13(заменитель — консталин жировой УТ-1 или литол — 24). Система смазкизакладная. Ёмкость масляной системы одного узла — 0,4 кг.

Периодичность замены — 1 раз в 6 месяцев.

Зубчатое зацепление редуктора привода подъема, основным сортомЦилиндровое-11 (заменитель — Цилиндровое 24, И — 50А. Система смазки заливная, ёмкость — 70 кг, меняют один раз в два месяца, долив один раз в пять дней. Норма долива — 0,26 кг, на месяц — 22 кг, на год — 265 кг.

Зубчатое зацепление редуктора привода рольганга, основным сортомЦилиндровое-11 (заменитель — Цилиндровое 24, И — 50А. Система смазки заливная, ёмкость — 70 кг, меняют один раз в два месяца, долив один раз в пять дней. Норма долива — 0,26 кг, на месяц — 22 кг, на год — 265 кг.

Подшипники ведущего вала редуктора подъема № 3626 ведущего вала, смазываются основным сортом индустриальная ИП-1, заменитель смазка № 13, униол-2, централизованная ручная, два раза в смену, долив в смену — 0,013 кг, в месяц — 1.12кг, в год — 13,5 кг.

Подшипники ведущего вала редуктора подъема № 2626 смазываются основным сортом индустриальная ИП-1, заменитель смазка № 13, униол-2, централизованная ручная, два раза в смену, долив в смену — 0,013 кг, в месяц — 1.12кг, в год — 13,5 кг.

Подшипники промежуточного вала редуктора подъема № 2626 смазываются основным сортом индустриальная ИП-1, заменитель смазка № 13, униол-2, централизованная ручная, два раза в смену, долив в смену — 0,013 кг, в месяц — 1.12кг, в год — 13,5 кг.

Подшипники ведомого вала редуктора подъема № 2626 смазываются основным сортом индустриальная ИП-1, заменитель смазка № 13, униол-2, централизованная ручная, два раза в смену, долив в смену — 0,013 кг, в месяц — 1.12кг, в год — 13,5 кг.

Муфта зубчатая с тормозным шкивом МЗ-Р7. Основной сорт смазки — трасмиссионное автотракторное летнее (за-мена — цилиндровое — 24 или смазка ОЗП — 1. Система смазки — заливная. Ёмкость масляной системы одного узла 1,98 кг, меняют масло один раз в два месяца, долив один раз в семь дней. Долив на смену составляет — 0,015 кг, намесяц — 1,29 кг, на год составит 14,48 кг.

общий расход в кг. — 900.

Подшипники вала-шестерни редуктора привода роликов рольганга № 2626, индустриальная ЦП -1, заменитель смазка № 137 унол — 2; централизованная, ручная; два раза в смену; на одну доливку в смену 0,031/0,026; в месяц 1,12/2,24; в год 13,5/27,0; всего на год 13,5/27,0.

Подшипники промежуточного вала редуктора привода роликов рольганга № 32 630 индустриальная ЦП -1, заменитель смазка № 137 унол — 2; централизованная, ручная; два раза в смену; на одну доливку в смену 0,010/0,02; в месяц 0,86/1,72; в год 10,3/20,6; всего на год 10,3/20,6.

Подшипники приводных роликов № 3644 индустриальная ЦП -1, заменитель смазка № 137 унол — 2; централизованная, ручная; два раза в смену; на одну доливку в смену 0,036/0,072; в месяц 3,10/6,2; в год 37,3/74,6; всего на год 37,3/74,6.

Подшипники неприводных роликов № 3644 индустриальная ЦП -1, заменитель смазка № 137 унол — 2; централизованная, ручная; два раза в смену; на одну доливку в смену 0,072/0,144; в месяц 6,20/12,4; в год 74,4/148,8; всего на год 74,4/148,8.

Подшипники скольжения пальцев тяги d =110 мм, L = 115 мм; солидол — С; солидол УС — 2; шприцевое; на одну заправку в смену 0,01/0,04; в месяц 0,86/3,44; в год 10,3/41,2; всего на год 10,3/41,2.

Подшипники скольжения приводного вала d =200 мм, L = 230 мм; ВНИИНП-242; железнодорожная ЛЗ — ЦНИИ, ВНИИНП — 2323; закладная; 0,05 ;1 раз в пять дней;; всего на год 3,45/6,9.

Подшипник скольжения стола r =740 мм, L = 445 мм; ВНИИНП-242; железнодорожная ЛЗ — ЦНИИ, ВНИИНП — 2323; закладная; 0,05 ;1 раз в пять дней;; всего на год 1,38/2,76.

3. ОХРАНА ТРУДА К сомастоятельной работе на участке нагревательных печей допускаются лица, прошедшие обучение, изучившие устройство и работу участка.

Сменьщик, принимающий смену обязан проверить исправность звуковой и световой сигнализации, шиберов, контрольно-измерительных приборов, горелок, дросселей, подводов газа и воздуха к методической печи, исправность механизмов, ограждения, наличие и исправность инструмента, заправочных материалов.

О всех замечаниях недостатках немедленно сообщите старшему мастеру, а в его отсутствие — начальнику смены для принятия мер.

При работе с грузоподъемными механизмами необходимо знать и строго соблюдать правила безопастности для подкрановых рабочих. 6]

Работать только исправным инструментом.

Не загромождайте рабочее место, проходы, ходовые площадки и лестницы посторонними деталями и предметами. Инструмент: ломики, крючки и т. д. должны быть всегда уложены на свое рабочее место так, чтобы они не мешали в работе и не загромождали рабочее место и проходы.

Меры предосторожности для работающих в становом пролёте.

Вращающиеся части стана (полумуфты шпендиля) должны быть закрыты щитами или ограждениями и находиться в исправном состоянии в непосред-ственной близости к ним во время работы стана запрещается.

Смена проводок и столов во время работы стана запрещается.

Весь производственный инструмент и чалочные средства должны находиться только в исправном сотоянии.

Применять неисправный инструмент, а также неисправные или неиспытанные на прочность чалочные средства запрещается.

Запрещается переходить через раскат и стоять против калибра во время про-катки, а также смотреть в проводку навстречу идущего раската.

Нестановится на ролики рольгангов.

Переходить стан разрешается только по переходным мостикам.

При осмотре механизмов во время приёма смены и во время ремонта отдельных узлов стана, бирка — ключ должна находиться у старшего по проведению осмотра или ремонта. 7]

ВЫВОД Рост повышения прокатываемых объемов металла для cортовых станов требует высокой надежности узлов и механизмов механического оборудования стана 550. Автоматизация технологических процессов является одним из основных направлений технического развития всех отраслей промышленности. Она качественно видоизменяет к улучшает форму организации производства, обеспечивает рост производительности труда и повышает общую культуру производства.

Комплексная автоматизация, при которой все производственные процессы полностью механизированы и автоматизированы. Такие, как главный привод, нажимные устройства и сталкиватели на холодильник в настоящее время автоматизированы. Проводятся работы по автоматизации подъемно-качаючихся столов.

Вводом автоматизации и компьютеризации на производство заготовок повышаются требования к предсказуемости поведения механизмов и отдельных их частей.

Исходя из выше изложенного было предложено изготовить тягу сварной взамен литой. Данное предложение увеличить межремонтный период, работа подъемного стола станет надежной.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1.Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.3.Машины и агрегаты прокатных цехов. Учебник для вузов/ ЦеликовА.И., Полухин П. И., Гребенник В. М. и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1988. — 680 с, ил.

2.Королев А. А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатныхстанов. — М.: Металлургия, 1985. — 464с.

3.Подшипники качения: Справочник-каталог/ Под редакцией Нарышкина В. Н. и Коросташевского Р. В. — М.: Машиностроение, 1984. -280с, ил.

4.Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие для учащихся машиностроительных техникумов/ Чернавский С. А., Боков К. Н.,

Чернин И.М. и др.-2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1987. — 416 с: ил.

5.Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.1/Под ред. В. Д. Мягкова. -5-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-ние, 1978 -544с.

6.Ефанов П. Д., Карнаух Н. Н. Техника безопасности и производственная санитария в черной металлургии. — М.: «Металлургия», 1985. — 398с.

7. Злобинский Б. М. Охрана труда в металлургии. — М.: «Металлургия», 1985. — 535с.