|
Устройство и кинематическая схема приводаОбщий вид и кинематическая схема главного привода представлены на рис.5.1 и 5.2. Он предназначен для вращения рабочих валков и включает следующие узлы и детали. Двигатель 1 постоянного тока типа ДП-З2 мощностью частотой вращения . Фланцевая муфта 2, передающая предельный крутящий момент Редуктор и шестеренная клеть, совмещенные в одном корпусе 3, с общим передаточным числом . Универсальные шпиндели 4, соединяющие шестеренную клеть с рабочими валками 5.
Рис.5.1. Привод рабочих валков
Рабочие 5 и опорные 6 валки выполнены из стали 45Х. Рабочие валки вращаются в бронзовых вкладышах подшипников скольжения 7, а опорные – в двухрядных роликовых подшипниках качения 8. Для смазывания подшипников валков используется пластичный смазочный материал марки «Литол 24» по ГОСТ 21150-75. Привод обеспечивает плавное регулирование окружной скорости рабочих валков от 0 до 2 м/с.
Рис.5.2. Кинематическая схема главного привода
Привод служит для передачи энергии от двигателя 1 к рабочим элементам – рабочим валкам 5 и преодоления работы сопротивления деформации полосы, т.е. создания такого усилия (момента), действующего со стороны валков на полосу, которые обеспечат возникновение пластической деформации ее материала. Для достижения поставленной цели – определения показателей безотказности и долговечности основных деталей и узлов привода прокатных валков необходимо знать условия их нагружения. Для того чтобы оценить условия их нагружения, в первую очередь необходимо определить геометрические и энергосиловые характеристики (параметры) очага деформации. Алгоритм решения этой задачи и расчет указанных параметров для заданных условий прокатки представлен в следующем подразделе пособия. 5.2. Определение геометрических 5.2.1. Алгоритм расчета При продольной прокатке полос в очаге деформации со стороны деформируемого металла на валки в каждой точке дуги контакта действуют нормальные (направленные по радиусу к центру валка) и касательные (направленные по касательной к дуге контакта) напряжения. Интегральное действие этих напряжений можно выразить векторами сил: нормальной и касательной , которые в сумме дадут силу , называемую усилием прокатки (рис. 5.3). Рис. 5.3. К определению параметров прокатки Алгоритм расчета основных энергосиловых параметров прокатки - усилия , момента и мощности , построим согласно упрощенной методике работ [11, 23, 24]. В инженерной практике усилие прокатки определяют через среднее удельное давление металла на валки () и площадь контакта металла с валками (): , (5.1) где – площадь контакта; – ширина полосы; – длина очага деформации (см. рис. 5.3). Для простого случая прокатки (см. рис. 5.3) длина очага деформации определяется по выражению [11, 23, 24] , (5.2) где – радиус рабочих валков; – абсолютное обжатие полосы валками. Среднее удельное давление металла на валки для любого случая прокатки , (5.3) где – фактическое сопротивление металла деформации при линейном напряженном состоянии; – коэффициент напряженного состояния (учитывает вид напряженного состояния металла при прокатке). При холодной прокатке сопротивление деформации определяют с учетом упрочнения металла в очаге деформации по условию [11, 23, 24] , (5.4) где – предел текучести металла до деформации (на входе в валки); – предел текучести металла после деформации (на выходе из валков). Второй член уравнения (5.3) может быть определен произведением [11, 23, 24] , (5.5) где – коэффициент, учитывающий влияние ширины полосы; – коэффициент, учитывающий влияние внешнего трения на контакте металла с валками; – коэффициент, учитывающий влияние внешних зон (ширина полосы); – коэффициент, учитывающий влияние натяжения полосы. Рассмотрим определение этих коэффициентов. Коэффициент в уравнении (5.5) зависит от соотношения ширины полосы и длины очага деформации - . При , когда имеются благоприятные условия для уширения металла, . При широком очаге деформации, когда и уширения нет, . Для промежуточных значений величина определяется по табл. 5.1. Таблица 5.1 Значения показателя
Второй член в уравнении (5.5) – коэффициент определяется в зависимости от условий скольжения металла по поверхности рабочих валков [23]. Если условия деформации таковы, что , (5.6) то в очаге деформации возникают только зоны скольжения (отставания и опережения) металла по поверхности валка и величина . (5.7) Если для заданных условий прокатки неравенство (5.6) не выполняется, то в очаге деформации между зонами скольжения возникает зона прилипания металла к валкам, условия трения металла на контакте резко меняются и коэффициент определяется из выражения . (5.8) В уравнениях (5.6)–(5.8): – длина очага деформации; – средняя по очагу деформации толщина полосы; – относительное обжатие полосы при прокатке; ; – коэффициент, характеризующий условия трения на контакте. Значение в зависимости от величины коэффициента трения можно определить из табл. 5.2. Таблица 5.2 Значения показателя
Коэффициент в выражении (5.5) учитывает влияние на так называемых внешних зон - объемов металла, находящихся до и после очага деформации. При , когда прокатывается весьма «высокая» полоса: . (5.9) При прокатке тонких полос, когда , и влияние внешних зон не учитывается. Коэффициент в условии (5.5) учитывает влияние на натяжения полосы, которое чаще всего применяют при холодной прокатке тонких полос. Величину определяют по уравнению , (5.10) где – среднее напряжение натяжения; , – напряжения заднего и переднего натяжения полосы; – сопротивление деформации при линейном напряженном состоянии (см. (5.4)); – коэффициент влияния ширины полосы (см. (5.5) и табл. 5.1). Определив , , , , по условию (5.5) можно найти величину . Затем, учитывая (5.4), по условию (5.3) найдем значение среднего удельного давления металла на валки . После этого из выражения (5.1) можно найти искомое усилие прокатки без натяжения полосы, когда в рабочих валках на «заправочной» (медленной) скорости прокатывают передний конец полосы перед заправкой его в моталку. Момент прокатки определяют как момент сопротивления, создаваемый усилием прокатки относительно центра валка (см. рис. 5.3), который необходимо преодолеть двигателю, чтобы осуществить процесс деформации переднего конца полосы: , (5.11) где – плечо приложения усилия прокатки; – количество валков, приводимых во вращение двигателем; – коэффициент плеча, показывающий какую часть длины контакта составляет плечо приложения силы . Коэффициент плеча может быть найден из условия [23]: , (5.12) где . Выражения (5.1) – (5.12) применяют для определения усилия и момента при прокатке переднего конца рулона перед его заправкой в барабан моталки, т.е. при прокатке без продольного натяжения полосы. После заправки переднего конца рулона в барабан моталки и возникновения переднего и заднего напряжений натяжения полосы, в условиях установившегося режима прокатки, значения этих параметров изменяются и становятся равными и . Это происходит по следующим причинам. Во-первых, при расчете усилия прокатки полосы с натяжением по выражениям (5.1) – (5.10) необходимо учесть его снижение по сравнению с величиной . Это происходит из-за уменьшения значения коэффициента натяжения , определяемого условием (5.10). При прокатке без натяжения входящие в условие (5.10) напряжения заднего и переднего натяжения полосы равны нулю - , а коэффициент . При возникновении напряжений и величина уменьшается (см. (5.10)), что приводит к снижению усилия прокатки, т.е. . Во-вторых, при расчете момента необходимо учитывать дополнительный момент , создаваемый силами переднего и заднего натяжения (см. рис. 5.3): . (5.13) С учетом момента от натяжения полосы момент прокатки для установившегося режима определяют выражением . (5.14) Мощность прокатки соответственно для режима прокатки без натяжения и с натяжением определяют в виде: ; (5.15,а) , (5.15,б) где – угловая скорость валков; , – окружная скорость валков (скорость прокатки) при заправке конца полосы (5.15.а) и в установившемся режиме (5.15.б) соответственно; – радиус рабочих валков. 5.2.2. Расчет параметров прокатки Расчет геометрических и энергосиловых характеристик выполним по алгоритму (5.1) – (5.15) для следующих условий прокатки (см. рис. 5.3): 1. Исходная толщина полосы . 2. Конечная толщина полосы . 3. Ширина полосы . 4. Материал полосы сталь 08сп. 5. Предел текучести стали 08сп исходный . 6. Предел текучести после прокатки . 8. Переднее натяжение полосы . 9. Заднее натяжение полосы . 10. Коэффициент трения при прокатке . 11. Окружная скорость валков при заправке . 12. Окружная скорость валков при прокатке . 13. Радиус рабочих валков . Решение 1. Расчет геометрических параметров прокатки (см. (5.8)). Средняя по очагу деформации толщина полосы . Абсолютное и относительное обжатие полосы ; . Длина дуги контакта по (5.2) (см. рис. 5.3): .
2. Расчет среднего давления металла на валки по (5.3) . В этом выражении сопротивление металла деформации при линейном напряженном состоянии по (5.4) . Коэффициент напряженного состояния по (5.5) , где – коэффициент ширины по табл. 5.1 при . Для определения коэффициента внешнего трения проверим в очаге деформации наличие или отсутствие зоны прилипания по условию (5.6). Для этого определим: и для (см. табл. 5.2). Так как и по условию (5.6) зона прилипания отсутствует, величину найдем по (5.7) при . В этом случае . Третий член в условии (5.5) - коэффициент внешних зон , так как . Последний член в условии (5.5) - коэффициент натяжения , определим по выражению (5.10): без натяжения, при ; с натяжением, по (5.10) . Таким образом, среднее удельное давление металла на валки по выражению (5.3), с учетом (5.5), составит: без натяжения (при заправке рулона, когда ): ; с натяжением полосы (установившийся режим, когда ): . 3. Расчет усилия прокатки по условию (5.1):
без натяжения полосы ; с натяжением полосы . Таким образом, применение натяжения полосы при холодной прокатке снижает среднее давление с до , а усилие прокатки - с до (примерно на 19%). 4. Расчет момента прокатки: а) коэффициент плеча, при , , по (5.12): ; б) момент прокатки полосы: без натяжения, при , по (5.11): с натяжением, при , по (5.14): где момент натяжения по (5.13): 5. Расчет мощности прокатки по (5.15. а, б): без натяжения с натяжением где и – окружная скорость рабочих валков при заправке и в установившемся режиме соответственно. Таким образом, максимальные значения энергосиловых параметров прокатки, которые следует учитывать при оценке надежности деталей и узлов главного привода, составляют: усилие прокатки – ; момент прокатки – ; мощность прокатки – . Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|