Разработка технических требований на эксплуатацию и ремонт барабана разматывателя дрессировочного стана 1700 в ЛПЦ–5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Аннотация

1. Условия эксплуатации барабана разматывателя дрессировочного стана 1700 в ЛПЦ - 5

2. Анализ работы узлов трения барабана разматывателя

2.1 Зубчатое соединение привода барабана разматывателя

2.2 Клиновое соединение

2.3 Направляющие скольжение клинового вала

3. Технические требования на дефектацию и ремонт барабана разматывателя

3.1 Расчет допустимых величин износа

3.2 Обоснование способа восстановления работоспособности узлов трения барабана разматывателя

4. Выбор системы смазывания и смазочных материалов

4.1 Клинья барабана разматывателя и направляющие втулки скольжении

4.2 Подшипники качения барабана

4.3 Зубчатая передача привода барабана разматывателя

5. Технологический процесс ремонта клинового вала разматывателя

Вывод

Библиографический список

Приложение 1

Аннотация

В данном курсовом проекте произведен: анализ условий эксплуатации разматывателя, анализ работы узлов трения барабана разматывателя, разработаны мероприятия, обеспечивающие надежную работу разматывателя, выполнен расчет допустимых величин износа узлов трения барабана разматывателя, для которых разработаны требования на дефектацию и ремонт, а также выбрана система смазывания и марки смазочного материала для узлов трения. Разработан технологический процесс ремонта барабана разматывателя и восстановление изнашиваемых деталей.

1. Условия эксплуатации барабана разматывателя дрессировочного стана 1700 в ЛПЦ - 5

Дрессировочный стан 1700 предназначен для холодной прокатки полосы с небольшим обжатием (0,5 - 3,0 %) для поверхностного упрочнения отожженного металла с целью улучшения его механических свойств.

Для разматывания рулонов при холодной прокатке полосы или резке ее применяют разматыватели различного типа.

Разматыватель консольный (рис 1.1) , установленный на дрессировочном стане 1700, предназначен для установки, закрепления и вращения рулона в процессе размотки полосы с натяжением. Барабан состоит из клинового вала, перемещающегося в полом валу, сегментов, соединенных с клиновым и полям валами таким образом, что при осевом перемещении клинового вала перемещается радиально. Сегменты барабана имеют 3 клиновых поверхности.

Техническая характеристика разматывателя

Таблица 1

Наименование	Ед. изм.	Др. стан 1700
Размер полосы:
- толщина	мм	0,35 - 3,5
- ширина	мм	1050-1550
Наружный диаметр рулона	мм	2100
Масса рулона	т	35
Скорость размотки полосы	м/с	до 21
Натяжение полосы	кН	40
Диаметр барабана	мм	610
Размер полностью раскрытого барабана	мм	625
Размер полностью сложенного барабана	мм	555
Наличие откидной опоры		есть
Диаметр поршня	мм	400
Диаметр штока	мм	160
Рабочий ход	мм	87
Давление в гидросистеме	МПа	10
Рабочая среда		Масло минеральное

1 - электродвигатель; 2 - зубчатая муфта; 3 - пром вал с промежуточной опорой; 4 - зубчатая передача; 5 - гидроцилиндр складывания и раскрытия барабана; 6 - задняя опора барана; 7 - клиновой вал; 8 - полый вал; 9 - зубчатое колесо; 10 - передняя опора барабана; 11 - сегменты.

Рулон поднимается подъемным столом до совмещения оси рулона с осью барабана разматывателя, после чего подается на барабан разматывателя. В процессе размотки рулона консольная часть опирается на откидную опору. Полый вал 8 вращается в корпусе разматывателя на подшипниках качения. Вращение осуществляется через зубчатую передачу 4, колесо которой установлено на полом валу. Задний подшипник 6 установлен в корпусе с помощью стакана. На заднем конце полого вала установлен гидроцилиндр 5 складывания и раскрытия барабана, с помощью которого клиновой вал получает осевое перемещение. Шток гидроцилиндра складывания соединяется с хвостовиком пальцем.

После задачи рулона на барабан, подается давление в штоковую полость гидроцилиндра, поршень вместе с клиновым валом перемещается назад. Сегменты 11, двигаясь радиально, упираются во внутреннюю поверхность отверстия рулона. Таким образом рулон оказывается закрепленный на барабане и при включении привода разматывателя начинает вращаться вместе с барабаном.

После размотки рулона механизмы приводятся в исходное положение.

2. Анализ работы узлов трения барабана разматывателя

2.1 Зубчатое зацепление привода барабана разматывателя

Наибольшее контактное напряжение в косозубом цилиндрическом зацеплении:

Р2max = ;

Где u - передаточное число;

А - межцентровое расстояние, А = 0,8 м;

b - ширина зубчатого венца, b = 0,32м;

К = 1,3;

Мк - крутящий момент на колесе, Мк = 0,1 МНм.

Рmax =

Pmax = 565 МПа.

Скорость скольжения в зубчатом зацеплении:

Vск =

Vск = 23,2 м/с

Окружная скорость барабана разматывателя = 21 м/с.

В процессе работы зубчатых колес могут протекать явления, вызывающие различные виды износа. Так как в данном узле трения работа ведется с большими нагрузками и большими скоростями, то вероятно зубчатая передача подвержена усталостному выкрашиванию, когда на поверхности образуются осповидные выщербы, приводящие к выходу из строя зубчатой передачи. В дальнейшем прогрессирующее выкрашивание приведет к распространению на всю контактирующую площадь. В этом случае, в зоне контакта, произойдет нарушение нормального режима смазки, что приведет к интенсивному износу трущихся поверхностей в связи с абразивным действием выкрошившегося материала. Возможно пластическое обмятие и заедание.

Зубчатую шестерню привода изготавливаем из стали 35 ХНЛ которая обладает высокой прочностью, пластичностью, вязкостью и твердостью поверхности и применима для изготовления деталей работающих при высоких нагрузках. Термическая обработка состоит из нормализации, отпуска и поверхностной закалкой в газовом пламени. Зубчатое колесо изготавливается из стали 38 ХГН которая обладает высокой поверхностной твердостью, износостойкостью, повышенным пределом выносливости и минимальной деформацией. Для повышения нагрузочной способности применяют объемную и поверхностную закалку.

Основным смазочным материалом для зубчатых зацеплений являются минеральные масла, которые обеспечивают интенсивный теплоотвод и фильтрацию продуктов изнашивания.

2.2 Клиновое соединение

Радиальное давление на барабан разматывателя при натяжении полосы:

барабан подшипник разматыватель вал

;

где r1 - радиус вала барабана разматывателя, r1 = 175 мм;

r2 - максимальный радиус рулона, r2 = 1050 мм;

r3 - радиус барабана разматывателя, r3 = 310 мм.

ун = у т 0,335 = 320*0,335 = 107 МПа.

ут =

уТ = 101,86 МПа.

Радиальное давление на один клин получится 101,86 /12 клиньев получим 8,5 МПа.

Так как в данном узле трения работа ведется с малыми скоростями и высокими удельными нагрузками возникает адгезионное изнашивание. При этом происходит пластическая деформация поверхностного слоя, возникают местные металлические связи между трущимися поверхностями и нарушение этих связей.

Для изготовления планок сегмента применяется бронза марки Бр А10ЖМц2 - износостойкая деформируемая бронза, применяется для высоко нагруженных соединений, этому способствует высокие прочностные характеристики при достаточно высоких пластических свойствах и ударной вязкости с высокой коррозионной стойкостью. Для изготовления клинового вала применяют сталь 34 ХН3М которая обладает высокой поверхностной твердостью, износостойкостью, повышенным пределом выносливости и минимальной деформацией. Для повышения нагрузочной способности применяют объемную и поверхностную закалку.

В данном узле трения затруднительно применение жидкостной смазки, поэтому применяется ПСМ. Он обеспечивает режим граничной смазки, удерживает смазочный материал в слабогерметизированных узлах трения.

2.3 Направляющие скольжения клинового вала

Определим реакцию в опорах скольжения барабана (втулки):

Рис. 2.1 Реакции в опорах скольжения разматывателя

Вес рулона 350 кН

Вес барабана разматывателя 630 кН

Натяжение полосы Т = 40 кН.

Тогда результирующая нагрузка действующая на барабан разматывателя:

Q = кН

q = кН/м

МВ = - кНм

Определим нагрузку в опоре А:

RA = - кН

Определим нагрузку в опоре В:

RB = ql2 + RA - Rc = кН

Определим нагрузку в консольной головке:

Rc = кН

Наиболее нагруженным является вторая опора и дальнейший расчет будем вести для неё.

Vск = 0,75 · Vок = 0,75 · 21 = 15,6 м/с.

Так как в данном узле трения работа ведется с малыми скоростями и высокими нагрузками в опорах скольжения возникает адгезионное изнашивание. При этом происходит пластическая деформация поверхностного слоя, возникают местные металлические связи между трущимися поверхностями и нарушение этих связей.

Для изготовления направляющих скольжения (втулок) клинового вала применяется бронза марки Бр А10ЖМц2 - износостойкая деформируемая бронза, применяется для высоко нагруженных соединений, этому способствует высокие прочностные характеристики при достаточно высоких пластических свойствах и ударной вязкости с высокой коррозионной стойкостью.

В данном узле трения затруднительно применение жидкостной смазки, поэтому применяется ПСМ. Он обеспечивает режим граничной смазки, длительный срок службы в герметизированных узлах трения.

3. Технические требования на дефектацию и ремонт барабана разматывателя

Предполагаю что наиболее интенсивному износу подвергаются: зубчатое зацепление привода барабана разматывателя, клиновое соединение вала и сегментов и бронзовые втулки скольжения клинового вала.

Износ зубчатого зацепления определят визуально по пятнам контакта. Для измерения износа применяют зубомер, который определяет изменение геометрических размеров зуба во время профилактики или ремонта.

Износ втулок скольжения, клинового вала и планок сегментов измеряют штангенциркулем во время ремонта.

3.1 Расчет допустимых величин износа

Определение величины допустимого износа зубчатого зацепления

Максимально допустимая величина износа для быстроходных зубчатых передач определяется по зависимости:

;

значение [U] находят методом последовательных приближений, задаваясь начальным значением [U], добиваются соблюдение равенства.

где u - передаточное число передачи, u = 2;

К = ИК / Иш - коэффициент, равный отношению износостойкости колеса и износостойкости шестерни;

Мс - статический момент сил сопротивления, Мс = 11,7 кНм ;

r - радиус основной окружности шестерни, r = 267 мм;

М1 - пусковой момент электродвигателя, М1 = 13,4 кНм;

С - жесткость наиболее податливого узла в линии привода;

а - толщина зуба в основании;

UО - начальный зазор в сопряжении, UО = 0,2.

Жесткость наиболее податливого звена - промвала найдем по зависимости:

С = 7,85 МН/рад.

где d - диаметр тела промвала, d = 160 мм;

l - длина промвала, l = 2500 мм.

Толщина зуба в основании:

а = мм

D - диаметр окружности шестерни, D = 535 мм;

m - модуль, m = 8.

Примем [U] = 1,5 мм и К = 1 найдем предельно допустимую величину износа зуба шестерни

[U] = мм

Примем [U] = 1,7 мм

[U] = мм

Примем [U] = 1,85 мм

[U] = мм

Примем [U] = 1,9 мм

[U] = мм

Принимаем [U] = 1,9 мм.

Определение величины допустимого износа клинового соединения

В результате износа повреждений происходит скачкообразное изменение состояния изделия, и оно перестаёт функционировать.

Для ряда деталей узлов трения барабана разматывателя допустимы большие износы.

Исходные данные:

- ход поршня 86 мм;

- угол наклона клина 22°

х = tg 22 ° 86 = 34,7 мм

Допустимая величина износа клиновых поверхностей вала, согласно техническим требованиям, когда рулон не фиксируется на барабане, составляет 17 мм.

Допустимая величина износа планки [U] = 5 мм, при превышении данного размера необходимо произвести замену планки.

Определение величины допустимого износа направляющих втулок клинового вала



Рис 3.1 Рисунок к определению износа во втулках

l1 = 2155 мм - расстояние от опоры 1 до 2;

l2 = 1480 мм - расстояние от штока до направляющей 1;

d = 130 мм - ширина поршня;

б - угол перекоса поршня в цилиндре;

b - максимальный зазор равный 0,38 мм.

б = arctg

Из расчетов в п. 2.3 вторая опора будет подвержена большему износу, так как она больше нагружена.

Предельно - допустимый износ в опоре 2 составит:

мм

Где L = l1 + l2 = 2155 + 1480 = 3635 мм.

Допустимая величина износа [U] = 7,2 мм.

В случае если износ будет превышать допустимое значение произойдет перекос вала барабана, вследствие чего, будет происходить направленное формирование рулона, возможно заклинивание.

3.2 Обоснование способа восстановления работоспособности узлов трения барабана разматывателя

Для восстановления работоспособности узлов трения барабана разматывателя применимы способы замены вышедших из строя узлов с последующим восстановлением работоспособности и монтажом новых деталей которые не подлежат восстановления.

В нашем случае замене, без последующего восстановления, подлежат: бронзовые планки на сегментах разматывателя, направляющие втулки скольжения на клиновом вале, зубчатая шестерня и подшипники передачи привода барабана разматывателя, подшипники консольной головки под откидную опору, а также подшипники передней и задней опоры барабана разматывателя.

Восстановлению подлежат: клинья клинового вала, посадочные места подшипников на зубчатой передачи привода барабана разматывателя а также зубчатые колеса барабана разматывателя.

Клинья восстанавливают при помощи вибродуговой наплавки. Применение при наплавке флюса позволяет получить качественную поверхность и осуществить упрочнение наплавляемого слоя.

Посадочные места подшипников вала передачи восстанавливают ручной электродуговой наплавкой.

Для восстановления зубьев зубчатого колеса барабана разматывателя применяют наплавку износостойкими сплавами.

4. Выбор системы смазывания и смазочных материалов

4.1 Клинья барабана разматывателя и направляющие втулки скольжении

В этом узле невозможна реализация жидкостной смазки, поэтому применяем ПСМ Литол 24 ГОСТ 21150 - 87 и Пасту ВНИИИНП 232 ГОСТ 14068 - 79.

Это позволит обеспечить режим граничной смазки, удержать смазочный материал в слабогерметизированных узлах трения. Температурный диапазон - 30 …… + 70? С, вязкость нt=20 = 40….180 Па·с.

Система смазывания - ручная закладная через масленки. Режим подачи смазочного материала - один раз в месяц.

4.2 Подшипники качения барабана

а) передняя опора барабана - роликовый однорядный цилиндрический 327/700 М ГОСТ 6364 - 78, количество 2 шт.

Исходные данные:

n = 500 об/мин	- частота вращения;
d = 700 мм	- внутренний диаметр;
D = 930 мм	- наружный диаметр;

б) задняя опора барабана - роликовый двухрядный конический 1097768 М ГОСТ 6364 - 78, количество1 шт.

Исходные данные:

n = 500 об/мин	- частота вращения;
d = 340 мм	- внутренний диаметр;
D = 580 мм	- наружный диаметр;

в) консольная головка - роликовый двухрядный конический 97530 М ГОСТ 6364 - 78, количество 1 шт.

Исходные данные:

n = 500 об/мин	- частота вращения;
d = 150 мм	- внутренний диаметр;
D = 270 мм	- наружный диаметр;

г) первая передача привода барабана - роликовый двухрядный конический, количество 2 шт.

Исходные данные:

n = 750 об/мин	- частота вращения;
d = 150 мм	- внутренний диаметр;
D = 250 мм	- наружный диаметр;

В подшипниках качения наилучшим образом используются минеральные масла. Выбор марки смазочного материала осуществляем с соответствии с методикой изложенной в книге [5].

Исходя из условий эксплуатации подшипниковых узлов наиболее предпочтительным является применением в них ПСМ. Но трудности по обеспечению герметичности подшипниковых узлов опор барабана разматывателя и необходимость подачи смазочного материала на зубчатое зацепление побуждает применить жидкостную смазку.

Передняя опора: D0 = мм, по номограмме «а» рис. 8.1 получаем нt=60 = 6,5 мм2/с, далее находим вязкость минерального масла при эталонной температуре (40, 50 или 100? С). Получаем нt=40 = 15 мм2/с, нt=50 = 10 мм2/с.

Выбираем марку смазочного материала И - 12 А ГОСТ 20799 - 88.

Задняя опора: D0 = мм, по номограмме «а» рис. 8.1 получаем нt=60 = 12 мм2/с, далее находим вязкость минерального масла при эталонной температуре (40, 50 или 100? С). Получаем нt=40 = 28 мм2/с, нt=50 = 18 мм2/с.

Выбираем марку смазочного материала И - 20 А ГОСТ 20799 - 88.

Подшипниковый узел первой передачи привода барабана:

D0 = мм,

по номограмме «а» рис. 8.1 получаем нt=60 = 20 мм2/с, далее находим вязкость минерального масла при эталонной температуре (40, 50 или 100? С). Получаем нt=40 = 40 мм2/с, нt=50 = 30 мм2/с.

Выбираем марку смазочного материала И - 30 А ГОСТ 20799 - 88.

Консольная головка - т.к. в данном узле трения возможно реализовать герметичность узла то целесообразно применить ПСМ. Таким образом выбираем ПСМ марки Литол 24 ГОСТ 21150 - 75, имеющий нt=20 = 80 - 120 мм2/с и температурный диапазон - 40 …. + 130? С. Это обеспечит работоспособность узла трения при высоких температурах и нагрузках в широком скоростном диапазоне, длительный срок службы.

4.3 Зубчатая передача привода барабана разматывателя

На выбор марки минерального масла для зубчатого зацепления оказывают влияние температурный режим, окружная скорость, нормальное контактное напряжение в зоне контакта, твердость и состояние поверхностей.

Исходные данные:

Материал зубчатого колеса: 38 ХГН;

Твердость поверхности зубьев: HRC 50;

Окружная скорость: 21 м/с;

Наибольшее контактное напряжение: Рmax = 565 МПа

Определим параметр ч:

ч = ;

HV = 1,86 · 106 (110 - HRC)-2 = 1,86 · 106 (110 - 50)-2 = 517

Значению параметра ч = 78,8 соответствует значение кинематической вязкости нt=50 = 50 мм2/с.

Найдем значение кинематической вязкости при эталонных температурах 100 и 40? С:

н 100 = н50 (50/100)n = 50 · 0,52,45 = 9,1 мм2/с

n = (1 + lgнp) /(2.8 - lgtp) = (1 + lg50) /(2.8 - lg50) = 2,45

н 40 = н50 (50/40)n = 50 · 1,252,45 = 86,4 мм2/с

так как контактное нормальное напряжение Рmax = 565 МПа < 800 Мпа, то выбираем минеральное масло без присадок И-Т-Д -100 ТУ - 38. 101248-72.

Окончательно выбираем для узлов трения: привод барабана разматывателя и подшипники опор барабана разматывателя жидкую смазку И-Т-Д - 100.

Система смазки узлов трения барабана жидкая циркуляционная (приложение 1).

5. Технологический процесс ремонта клинового вала разматывателя

Для ремонта клинового вала необходимо демонтировать: защитный кожух 4, демонтировать соединительный палец 17 вертлюга и вала, застропить и демонтировать вертлюг в указанное место. Производится демонтаж шпилек крепления полуколец 14, после этого демонтируются сами полукольца. Стропим барабан разматывателя и демонтируем в указанное место. В данном случае рассмотрен демонтаж вала барабана разматывателя без разборки самого разматывателя. На ремонтной площадке, выложив вал на эстакаду, производят демонтаж 4х сегментов одновременно. Для этого демонтируют консольную головку 11 с подшипниками, вкручивают выжимные шпильки с торцов каждого сегмента. Закручивая шпильки выводят сегменты из зацепления клинового вала. Вкручивают рым болты и демонтирую каждый сегмент по очереди. Производят замер износа планок 12 и 13. А также демонтируют и оценивают износ втулок 16 и 20.

При необходимости производят замену втулок и планок. Износ клинового вала восстанавливают при помощи вибродуговой наплавки под слоем флюса. Это позволит получить качественную поверхность и осуществить упрочнение наплавляемого слоя.

Сборка и монтаж клинового вала производят в обратной последовательности.

Вывод

Реконструкция вспомогательного оборудования дрессировочного стана 1700 в ЛПЦ - 5 направлена на увеличение объемов производства.

В данной работе были произведены анализ условий эксплуатации оборудования, анализ работы наиболее изнашиваемых деталей и узлов, выполнен расчет допустимых величин износов а также выбор и расчет смазочных материалов привода барабана разматывателя, составлен технологический процесс ремонта узлов трения.

Библиографический список

1. Гребеник В.М. «Повышение надежности металлургического оборудования». Справочник. - М.: Металлургия, 1988. - 680с.

2. Кольцов С.В., Вендров И.Г. «Повышение качества ремонта металлургических агрегатов» - М.: Металлургия, 1989. - 112с.

3. Кошка А.П., Бринза В.Н. « Оборудование цехов холодной прокатки». - М.: Металлургия, 1964. - 208с.

4. Королев А.А. «Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов». - М.: Металлургия, 1985. - 376 с.

5. Жиркин Ю.В. «Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин»: Учебник . - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 330с.

6. Решетов Д.Н. «Детали машин» - М.: Машиностроение, 1989. - 496с.

7. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. «Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность»: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1975. - 488 с.

8. Ганевский Г.Н., Гольдин И.И. «Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении» - М.: Высшая школа, 1993. - 288с.

9. Химич Г.Л., Третьяков А.В., Гарбер Э.А. «Оптимальная производительность станов холодной прокатки» - М.: Металлургия, 1970. - 240с.

10. Комановский А.З. «Листопрокатное производство» - М.: Металлургия, 1979. - 280с.

Приложение 1

КАРТА СМАЗЫВАНИЯ БАРАБАНА РАЗМАТЫВАТЕЛЯ

№ п/п	Наименование узла	Смазочный материал	Система смазывания	Режим смазывания
1	Передняя опора барабана	И-Т-Д-100 ТУ - 38. 101248-72.	циркуляционная	постоянно
2	Задняя опора барабана	И-Т-Д-100 ТУ - 38. 101248-72.	циркуляционная	постоянно
3	Задняя втулка скольжения	Литол 24 ГОСТ 21150 - 87	закладная	при ремонте
4	Передняя втулка скольжения	Литол 24 ГОСТ 21150 - 87	закладная	при ремонте
5	Планки сегментов	Литол 24 ГОСТ 21150 - 87 Паста ВНИИИНП 232 ГОСТ 14068 - 79.	закладная	при ремонте
6	Подшипники передачи привода барабана	И-Т-Д-100 ТУ - 38. 101248-72.	циркуляционная	постоянно
7	Зубчатая передача привода барабана	И-Т-Д-100 ТУ - 38. 101248-72.	циркуляционная	постоянно
8	Подшипники консольной головки	Литол 24 ГОСТ 21150 - 75	закладная	при ремонте

Размещено на Allbest.ru