Расчет главной линии рабочей клети толстолистового стана 5000

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Выполнить проверочный расчёт главной линии рабочей клети толстолистового стана 5000. Определить назначение и дать краткую характеристику стана, в состав которого входит проектируемая главная линия рабочей клети. Выбрать оборудование и основные параметры проектируемой главной линии рабочей клети.

При разработке проекта главной линии прокатной клети выполнить, определить или назначить следующее:

1. материал, конструкцию и размеры валков, силовые воздействия на валки;

2. расчёт прочности валков, расчёт коэффициента жёсткости рабочей системы;

3. тип, конструкцию и основные параметры подшипников прокатных валков;

4. тип и конструкцию устройств для установки и уравновешивания валков, расчёт нажимного механизма;

5. тип, конструкцию и размеры станины и её элементов, расчёт прочности и жёсткости станины;

6. расчёт коэффициента жёсткости рабочей клети;

7. крепление рабочей клети к фундаменту;

8. тип и конструкция валковой арматуры;

9. выбрать тип и конструкцию передаточных механизмов главной линии прокатной клети;

10. выбрать тип и определить мощность главного привода рабочей клети;

11. выбрать тип и конструкцию устройств для смены валков и указать способ перевалки.

Содержание

Введение

1. Назначение и краткая характеристика стана

2. Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети

3. Разработка конструкции рабочей клети

3.1 Прокатные валки

3.1.1 Выбор материала, конструкции и размеров прокатных валков

3.1.2 Определение сил, действующих на валки при прокатке

3.1.3 Расчет прочности, упругой деформации валков и определение жесткости валковой системы

3.2 Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков

3.3 Выбор типа и расчет механизма для установки прокатных валков

3.3.1 Механическое нажимное устройство

3.3.2 Гидравлическое нажимное устройство

3.4 Станина

3.5 Расчет коэффициента жесткости рабочей клети

3.6 Крепление рабочей клети к фундаменту и расчет клети на опрокидывание

3.7 Тип и конструкция валковой арматуры

4. Тип и конструкция передаточных механизмов главной линии рабочей клети

5. Выбор типа и определение мощности привода валков рабочей клети

6. Тип и конструкция устройств для перевалки валков

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Потребности общества рождают технологии получения продукции, требуемые свойства которых определяется спецификой ее потребления. Технологии требуют создания соответствующего оборудования. Когда материальные условия для этого созрели, то необходимое оборудование создается. В этом смысле технология является первопричиной, определяющей потребность создания оборудования. А созревшие материальные условия - необходимой предпосылкой его разработки и изготовления.

Поэтому любой технологический процесс получения какой-либо продукции немыслим без соответствующего оборудования, и специалисту-технологу в силу объективности такой связи необходимо иметь знания по оборудованию цехов ОМД.

Главная особенность дальнейшего развития оборудования - это повышение качества продукции.

Оборудование цехов должно быть надежным, жестким, ремонтноприпогодным и экономичным.

В настоящее время перед металлургами поставлена задача поднять технический уровень отрасли, повысить качество металла. Для этого необходимо активнее обновлять устаревшие основные фонды, внедрять прогрессивные технологии и оборудование, совершенствовать структуру производства. Следует наращивать выпуск машин и агрегатов, обеспечивающих коренное техническое перевооружение базовых отраслей тяжелой индустрии, перейти от производства отдельных махнин в основном к созданию технологических линий и комплексов с высокой степенью автоматизации, существенно увеличить выпуск металлургического оборудования.

Решение поставленных задач неразрывно связано с ускорением научно-технического прогресса в металлургии и металлургическом машиностроении, с созданием экономичных, высокопроизводительных машин и агрегатов высокой надежности и долговечности.

Для того, чтобы машина была современна продолжительный срок, она должна обладать более высокими технико-экономическими показателями по сравнению с теми, которые достигнуты на машинах этого назначения в мировой практике.

Потребность в прокатном оборудовании продолжает расти. Это объясняется тем, что прокатка из всех способов обработки металлов пользуется наибольшим распространением вследствие непрерывности процесса, высокой производительности и возможности получения изделий самой разнообразной формы и высокого качества. Прокатные изделия из стали, являются наиболее экономичным продуктом - конечным для металлургических предприятий и исходным в машиностроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Современные прокатные станы представляют собой полностью механизированные и автоматизированные линии, и поэтому по сравнению с другими видами металлургических агрегатов они при изготовлении более трудоемки и в то же время металлоемки.

Данный курсовой проект направлен на изучение технологических возможностей, анализ работы главной линии рабочей клети толстолистового стана 5000.

1. Назначение и краткая характеристика стана

Стан 5000 предназначен для производства листов толщиной от 8 до 100 мм, шириной от 1500 до 4800 мм, длиной от 6000 до 24000 мм из низколегированной марок стали типа 09Г 2ФБ, 10Г 2ФБЮ, 13Г 1СУ и других, прокатываемых по контролируемому режиму.

На стане возможна прокатка листов толщиной от 8 до 160 мм, шириной от 1500 до 4800 мм, длиной от 6000 до 24000 мм из углеродистых, конструкционных, низколегированных и легированных марок стали, прокатываемых по обычному режиму.

Возможна поставка листов шириной от 900 до 2400 мм после продольной резки по оси.

Оборудование стана обеспечивает прокатку и отделку листов со следующими прочностными характеристиками (при температуре +20 °С):

- с пределом прочности до 1200 МПа;

- с пределом текучести до 750 МПа (при толщине листа от 41 до 50 мм);

- с пределом текучести до 1000 МПа (при толщине листа до 40 мм).

Размеры листов, их предельные отклонения и плоскостность должны соответствовать требованиям стандартов или технических условий на поставку толстолистовой продукции. Основные марки стали, прокатываемые на стане 5000, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные марки стали, прокатываемые на стане 5000 и требования, предъявляемые к ним.

№ п.п.	Марка стали	НД на
		марку стали	тех. требования
1	Сталь углеродистая обыкновенного качества СтО - Ст 5, СтЗГпс и др.	ГОСТ 380	ГОСТ 14637
2	Сталь низколегированная для мостостроения марок 10ХСНД, 15ХСНД	ГОСТ 6713	ГОСТ 6713
3	Сталь углеродистая и низколегированная из марок 15 К, 20К, 09Г 2С для котлов и сосудов под давлением	ГОСТ 5520	ГОСТ 5520
4	Сталь углеродистая и низколегированная для судостроения из марок А, В, D, А 32, D32, А 36	ГОСТ 5521	ГОСТ 5521
5	Сталь низколегированная конструкционная повышенной прочности марок 16ГС, 17ГС, 17Г 1С, 09Г 2, 09Г 2 С(Д) 10Г 2С 1(Д), 10-15ХСНД	ГОСТ 19281	ГОСТ 19281
6	Сталь углеродистая качественная конструкционная из марок 08-25(пс, сп),30-70	ГОСТ 1050	ГОСТ 1577
7	Сталь легированная конструкционная из марок 15Г, 20Г, 30Г, 40Г, 50Г, 20Х, 40Х	ГОСТ 4543	ГОСТ 1577

В состав основного технологического оборудования стана 5000 входят:

- 2 нагревательные печи с шагающими балками;

- окалиноломатель;

- четырехвалковая реверсивная чистовая клеть;

- вертикальная обжимная клеть;

- машина горячей правки;

- система охлаждения листа;

- холодильники;

- кантователь и участок инспекции; *

- установка ультразвукового контроля;

- концевые ножницы;

- кромкообрезные ножницы и ножницы продольной резки;

- делительные ножницы катящегося реза;

- маркировочные машины.

Схема расположения основного технологического оборудования представлена рисунке 1.



Рисунок 1 - Схема расположения основного технологического оборудования стана 5000: 1 - Склад слябов; 2 - Нагревательные печи; 3 - Первичный гидросбив окалины; 4 - Карман для листов свыше 50 мм; 5 - Рабочая клеть; 6 - Роликоправильная машина №1 (горячей правки); 7 - Установка ускоренного охлаждения; 8 - Роликоправильная машина №2; 9 - Клеймитель; 10 - Карман ПФО (противо флокенного охлаждения); 11 - Холодильник; 12 - Инспекторский стол; 13 - Кантователь; 14 - УЗК; 15 - Ножницы поперечной резки (для обрезки торцов); 16 - Ножницы продольной резки (СКОН + слитинг); 17 - Ножницы №2 поперечной резки (для порезки на мерные длины); 18 - Маркировщик; 19 - Термические печи; 20 - Роликоправильная машина №3 (холодной правки); 21 - Маркировщик; 22 - Карманы.

Таблица 2 - Характеристики 4-х валковой прокатной клети

Наимменование агрегата	Наименование характеристики	Значение или описание
1	2	3
Прокатные валки	Диаметр рабочих валков Длина рабочих валков	1210- 1110мм 5300 мм
	Диаметр опорных валков Длина опорных валков	2300 -°2100 мм 4950 мм
	Подшипники рабочих валков	4-рядные конические радиальные роликовые
		2-рядные осевые подшипники
	Подшипники опорных валков	ПЖТ МОРГОИЛ
	Скорость рабочих валков при макс, диаметре валка	(0-3,17) / 7,30 м/с
	Максимально допустимое усилие прокатки Максимальное усилие на цилиндрах HGC при давлении 300 бар со стороны поршня, 30 бар со стороны штока	120 МН более 140 МН
Главный привод	Тип	спаренный
	Мощность главного привода	2x12 МВт
	Частота вращения вала двигателя	(0-60)/ 115 об/мин
	Номинальный крутящий момент	2x1,91 МН-м
	Максимальный крутящий момент при прокатке	2x3,82 МН-м (200 % от номин.)
	Максимальный крутящий момент перегрузки (двигатель)	2x4,23 МН-м (225 % от номин.)
	Крутящий момент при отключении двигателя	2x5,25 МН-м (275 % от номин.)
Гидронажимное устройство	Место установки	внизу
	Диаметр поршня Ход	1750/1600 мм 95 мм (действ. 85 мм)
	Максимальное давление в гидросистеме	29 МПа
Механическое нажимное устройство	Раствор между рабочими валками (новые валки)	320 мм
	Высота подъема	520 мм
	Скорость	0-50 мм/с
	Мощность привода Частота вращения привода	2x560 кВт 800 об/мин
	Нажимной винт: - диаметр - шаг	950 мм, 60 мм
Станина	Основные размеры станин	15,65x6,10x2,30 м
	Высота линии прокатки	+ 800 мм
	Размер просвета для свободного прохода через клеть	5380 мм
	Масса станины	547 т
	Расстояние между осями станин	7 м
	Размеры сечения стоек станины	950x1100 мм
Шпиндель	Тип	выдвижной

2. Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети

металлургический прокатный привод арматура

Главная линия рабочей клети состоит из рабочей клети, передаточных механизмов и главного электродвигателя.

Основным технологическим инструментом прокатного стана являются валки, вращающиеся в подшипниках и воспринимающие усилие прокатки. Привод валков осуществляется электродвигателем через промежуточные передаточные механизмы и устройства. Машины и механизмы, предназначенные для вращения валков, а также для восприятия возникающих при пластической деформации металла усилий и крутящих моментов, составляют главную линию рабочей клети.

Схема главной линии рабочей клети толстолистового стана 5000 представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема главной линии рабочей клети: 1 - рабочая клеть; 2 - универсальные шпиндели; 3 - главный электродвигатель; 5 - промежуточный вал; 6 - моторная муфта; 8 - устройство для уравновешивания шпинделей; 9 - прокатные валки; 10 -станины: 11 - механизмы установки верхнего валка; 12 - траверсы; 13 - подушки с подшипниками; 14 - плитовины; 15 -фундаментные болты.

3. Разработка конструкции рабочей клети

3.1 Прокатные валки

Прокатные валки выполняют основную операцию прокатки - деформацию (обжатие) металла и придание ему требуемых размеров и формы поперечного сечения. В процессе деформации металла, вращающиеся валки воспринимают усилие, возникающие при прокатке, и передают его на подшипники и другие детали рабочей клети стана.

3.1.1 Выбор материала, конструкции и размеров прокатных валков

Принятый режим обжатий заготовки, необходимое качество проката, стойкость валков в значительной мере зависят от материала, из которого изготовлены валки. Основанием для выбора материала является назначение стана и условия эксплуатации валков. Материал, из которого изготовлены валки, должен обеспечить их прочность и износостойкость. Износ валков зависит от их твердости. Твердость снижает вязкость, что отражается на снижении прочности валков. В каждом конкретном случае в зависимости от назначения стана и условий эксплуатации валки делают из материала, обладающего свойством, являющимся в данном случае основным.

Выбираем материал валков - сталь марки 75ХМ.

Характеристики валков:

Диаметр рабочих валков 1210-1110 мм;

Длина бочки рабочих валков 5300 мм;

Диаметр шейки рабочих валков 749 мм;

Длина шейки рабочих валков 1153 мм;

Диаметр опорных валков 2300-2100 мм;

Длина бочки опорных валков 4950 мм;

Диаметр шейки опорных валков 1650 мм;

Длина шейки опорных валков 1513 мм.

Валок состоит из трех основных элементов: бочки валка (диаметром D и длиной L), которая при прокатке непосредственно соприкасается с деформируемым металлом; шеек (диаметром d и длиной 1), расположенных с обеих сторон бочки и опирающихся на подшипники валка; двух концевых участков, один из которых служит для соединения валка со шпинделем, а другой для фиксирования валка в осевом направлении или используется для перевалки.

3.1.2 Определение сил, действующих на валки при прокатке

Для обоснованного выбора и расчета прокатных валков, а также деталей и узлов рабочей клети необходимо знать силовые факторы, действующие на валки при прокатке. В каждом конкретном случае необходимо иметь в виду следующие силовые факторы: усилие прокатки Р и характер его приложения по длине бочки валка; крутящий момент Мкр, приложенный к приводному концу валка; усилие противоизгиба валков при прокатке листа; переднее и заднее' натяжения прокатываемой полосы. Графическое изображение действия полосы на валок представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 - Силовое действие полосы на валок Np - сила реакции опоры; Р - сила, с которой полоса действует на валок (усилие прокатки); М - крутящий момент.

Выделим из системы прокатный валок и рассмотрим его равновесие без учета сил трения в опорах валка. В точке Oi приложим систему сил, эквивалентную нулю, то есть две силы, равные по величине и противоположно направленные. Тогда получим систему сил, состоящую из пары сил (Р, Р) с плечом а и сосредоточенной силы Р. Чтобы валок находился в равновесии необходимо пару сил уравновесить моментом М, а силу Р уравновесить силой Np. Момент М прикладывается к валкам шпинделями, приводящими валки во вращение, а усилие прокатки Р воспринимается деталями прокатной клети (подушками с подшипниками, нажимные винты, станины - цепь передачи усилия) и уравновешивается реакцией Np этих деталей.

При практических расчетах усилие прокатки находят по методу усреднения:

Р = PcpF,

где рср - среднее контактное нормальное напряжение (контактное давление);

F - площадь контакта металла с валком.

Крутящий момент можно определить по формуле:

Мкр= Мпр/2 + Мтр,

где Мпр - момент прокатки;

Мтр - момент трения в подшипниках одного опорного валка четырехвалковой клети, приведенный к оси приводного рабочего валка.

Исходные данные:

Рассмотрим 2 проход черновой стадии прокатки стали класса прочности Х 70. Ширина листа в данном проходе составляет 2805 мм, толщина - 195 мм, относительное обжатие - 13,3 %. Ширина готового проката, после последнего чистового проката составляет 2780 мм, толщина - 47 мм, длина - 21409 мм. После 6 прохода раскат имеет толщину 260 мм. Скорость прокатки в 2 проходе V = 1,62 м/с, температура - 998 °С. Расстояние между осями нажимных винтов а = 7000 мм.

Проверяем соотношения основных размеров валков:

Основные размеры выбраны рационально.

Принимая для валков толстолистового стана коэффициент переточки к = 0,08, определяем максимальный и минимальный диаметры бочек рабочего и опорного валков.

Полученные данные основных размеров валков находятся в пределах, установленных практикой эксплуатации толстолистовых станов горячей прокатки. Обжатие в 2 проходе:

h = h0-h1 = 225 - 195 = 30 мм.

Принимаем коэффициент трения при захвате = 0,32. Тогда

2Дh /Dp мин = 2* 30/1110 = 0,054; 2 = 0,322 = 0,1024; 0,054<0,1024.

Условие захвата полосы валками выполняется. Определяем усилие прокатки по формуле

Р = Рср * F,

где рСр - среднее нормальное контактное напряжение;

F - площадь контакта металла с валком. Коэффициент Лоде у =1,15.

Коэффициент, учитывающий влияние ширины полосы nB = 1.

Коэффициент, учитывающий влияние внешнего трения на значение среднего нормального контактного напряжения, определяется по формуле:

Так как отношение и находятся в интервале 0,05<(lд/hср)<1,0, то коэффициент n `', учитывающий влияние внешних зон деформации, можно определить по формуле

Так как прокатка осуществляется без натяжений, то коэффициент, учитывающий влияние натяжений nу'''= 1.

Тогда коэффициент напряженного состояния

nу = nВ*nу'*nу''*nу'''=1*1,1*1,21*1=1,33.

Для определения фактического сопротивления деформации используем метод термомеханических коэффициентов, разработанный В.И. Зюзиным.

Так как базисное значение сопротивления деформации для стали класса прочности Х 70 неизвестно, мы не можем определить фактическое сопротивление деформации и, следовательно, среднее нормальное контактное напряжение и усилие прокатки. В дальнейших расчетах будем использовать усилие прокатки, измеренное в данном проходе при данных условиях, равное Р = 33609 кН.

Определим крутящий момент. Момент прокатки

Мпр = 2Ршlд = 2 * 33609 * 103 * 0,5 * 0,1319 = 4433,03 * 103 Нм,

где ш= 0,5 - коэффициент плеча равнодействующий при горячей прокатке простых профилей.

Момент трения

где f = 0,003 - коэффициент трения в подшипниковых опорах валка на ПЖ'Т;

d = 1800 мм - диаметр втулки - цапфы.

Крутящий момент, приложенный к приводному концу валка:

3.1.3 Расчет прочности, упругой деформации валков и определение жесткости валковой системы

Расчет прочности валков

Выполняем расчет опорного валка на прочность, руководствуясь расчетной схемой, представленной на рисунке 4.

Рисунок 4 - Схема к расчету прочности валков четырехвалковой системы.

Максимальный изгибающий момент в опасном сечении бочки опорного валка

где Р - усилие прокатки;

а - расстояние между осями нажимных винтов, проходящих через середины опор валка на ПЖТ;

L - длина бочки опорного валка. Максимальный изгибающий момент в опасном сечении шейки опорного валка

где Т - расстояние от края бочки опорного валка до середины валковой опоры на ПЖТ.

Условие прочности бочки опорного валка по нормальным напряжениям при изгибе:

где [а] = 130 МПа - допускаемое напряжение для материала валка;

Wб=0,1*=0,1*

- момент сопротивления поперечного сечения бочки валка при изгибе.

Условие прочности бочки опорного валка выполняется. Условие прочности шейки опорного валка:

где

Wш = 0,1 * d³ = 0,1* 1,65³ = 0,449 мі

- момент сопротивления поперечного сечения шейки валка при изгибе при наибольшем диаметре dK конической части шейки валка под подшипник жидкостного трения.

Условие прочности шейки опорного валка выполняется.

Приступая к проверке прочности приводного конца рабочего валка, определяем его диаметр d = 740 мм.

Приводной конец выполнен с лысками. Форма поперечного сечения приводного конца валка представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Форма поперечного сечения приводного конца валка.

Для проверки условия прочности приводного конца валка необходимо определить момент сопротивления поперечного сечения приводного конца при кручении. Принимаем b=550 мм, R=370 мм, а=90°. Приведем форму поперечного сечения к прямоугольной. Площадь сегмента

Находим положение центра тяжести площади сегмента по отношению к оси валка:



Получаем прямоугольную форму поперечного сечения с отношением сторон h/b=710,8/550=1,29.

Тогда момент сопротивления сечения при кручении:

WK = вb³ = 0,263 * 0,55³ = 0,0438 м³.

Условие прочности приводного конца валка по касательным напряжениям при кручении:

где [ф] = (0,5 - 0,6)[у] = 0,6 * 130 = 78 МПа - допускаемые значения касательных напряжений при кручении.

Условие прочности приводного конца валка выполняется.

Расчет упругой деформации валков

Прогибы опорного валка:

где Е = 2,15 * 1011 Па - модуль упругости материала валка при растяжении (сжатии);



• - момент инерции площади поперечного сечения бочки опорного валка;
• =0,364
• - момент инерции площади поперечного сечения шеики опорного валка;

Кф - безразмерный коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения; G = 0,82 * 1011 Па - модуль упругости материала валка при сдвиге. Контактная деформация рабочего валка с опорным:

Упругая деформация при контакте рабочего валка с полосой отсутствует при горячей прокатке.

Суммарная деформация четырехвалковой системы

8В = 2(д1 +д2 + др_0) = 2(0,98 + 0,188 + 0,59) = 3,516 мм.

Определение жесткости валковой системы

Жесткость валковой системы:

3.2 Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков

Для рабочего валка выбираем четырехрядные конические роликоподшипники. Конические роликоподшипники служат для передачи между рабочим валком и подушкой как осевых усилий, возникающих в основном ходе прокатки, так и радиальных усилий, вытекающих, главным образом, из собственного веса рабочего валка и усилий исходящих от системы противоизгиба. Смазка подшипников рабочих валков осуществляется от системы масляно-воздушной смазки. Расположенные в подушках радиальные уплогнительные кольца цапф не допускают попадания воды и грязи в подшипник и одновременно предотвращают выход масла. Однако они позволяют выравнивать давления масляно-воздушной смеси по отношению к окружающей среде.

Характерные размеры подшипника представлены на рисунке 6.

Подшипники MORGOIL 80"-86-KLX используются в качестве подшипников для опорных валков. Их задачей является восприятие общего усилия прокатки. Элементом, несущим нагрузку, при этом является масляная пленка между подшипниковой и рабочей втулками. Эта постоянная масляная пленка обеспечивает бесконтактное скольжение металлических поверхностей. Подаваемое на подшипники количество масла обеспечивает отвод теплоты трения, а также благоприятное распределение температуры по всей длине опорного валка.



Рисунок 6 - Характерные размеры четырехрядного конического роликоподшипника.

По ГОСТ 7999-70 выбираем подшипник: диаметр втулки-цапфы 1800 мм, длина втулки- цапфы I = 1600 мм. Конструкция ПЖТ представлена на рисунке 7.

Р 33,609-106

Рподш = Ш = 2 * 1,65 * 1,6 = 6'37 МПЭ < [Р]' где [р] = 16 - 17 МПа - при работе в длительном режиме; [р] = 21,0 - 22,5 МПа - при работе в кратковременном режиме.

Полученное значение можно считать допустимым.

Рисунок 7 - Подшипник жидкостного трения: 1 - втулка-вкладыш; 2 - втулка-цапфа; 3 - кольцо-насадка; 4 - узел задней крышки с манжетным и торцевым текстолитовым уплотнениями; 5 - упорный узел с роликовым коническим подшипником; 6 - стакан; 7 - фиксирующая крышка; 8 - фиксирующая гайка; 9 - кольцо; 10 - разъемные полукольца; 11 - крышка-кожух; 12 - передняя насадка; 13 - узел передней крышки; 14-- втулка; 15 - шпонка-фиксатор; 16 - шпонка

3.3 Выбор типа и расчет механизма для установки прокатных валков

Механизм для вертикальной установки валков предназначен для перемещения валков при установке зазора между ними на заданное обжатие полосы. На всех листовых станах положение нажимного валка с подушками и подшипниками в рабочей клети постоянно, поэтому раствор между валками регулируется перемещением только верхнего валка при помощи нажимного устройства.

3.3.1 Механическое нажимное устройство

Механическое нажимное устройство представлено на рисунке 8.

Наружный диаметр нажимного винта do = 950 мм.

Шаг 60 мм.

Диаметр нажимной гайки

D = (1,5 - 1,8)d0 = 1,5 * 950 = 1425 мм.

Высота нажимной гайки

Н = (0,95 - 1)D = 0,95 * 1425 = 1354 мм.

Для приведения нажимного винта во вращение при действии на него усилия, возникающего при прокатке, к его хвостовику необходимо приложить крутящий момент, который должен преодолеть трение в пяте и резьбе.

3.3.2 Гидравлическое нажимное устройство

Гидронажимное устройство вместе с механическим нажимным устройством служит в качестве исполнительного органа для регулирования очага деформации в клети. Нажимные гидравлические цилиндры находятся в нижней зоне станины. Гидравлический нажимной цилиндр представлен на рисунке 10.

Рисунок 10 - Гидравлический нажимной цилиндр.

Технические характеристики нажимного цилиндра:

Диаметр поршня: 1750 мм

Диаметр поршневого штока: 1600 мм

Общий ход: 45 мм

Рабочее давление:

сторона штока: 3-12 МПа

сторона дна: 29 МПа

3.4 Станина

Одной из наиболее ответственных деталей прокатной клети является станина. Она объединяет все узлы и механизмы прокатной клети в единый агрегат. В станины монтируются подушки с прокатными валками, механизмы установки валков и другие устройства и механизмы, необходимые для получения прокатных профилей с требуемой точностью размеров. Станина является последним звеном, замыкающим цепь передачи усилия прокатки от прокатных валков через подшипники, подушки и механизмы установки валков. Так как станина является одним из элементов прокатной клети, определяющим работоспособность стана и качество выпускаемой продукции, то к ней предъявляются определенные требования в отношении ее прочности, жесткости, удобства обслуживания и быстрой перевалки валков. Наиболее важными требованиями для станины являются прочность и жесткость.

Станина представлена на рисунке 13.



Рисунок 13 - Станина прокатной клети.

Рассмотрим данную станину как станину закрытого типа, представленную на рисунке 14.

Рисунок 14 - Станина закрытого типа: 1 - верхняя поперечина; 2 - окно; 3 - стойка; 4 - приливы (лапы); 5 - нижняя поперечина.

Схема к определению геометрических параметров представлена на рисунке 15.

Рисунок 15 - Схема к определению геометрических параметров.

Выбираем материал станины: Сталь 35JI.

Размеры станины:

ширина окна b = 2700 мм;

высота окна h = 10460 мм;

Н] = 2600 мм, В, = 2360 мм,

Н 2= 1075 мм, В 2 = 1025 мм,

Н 3 = 2350 мм, В 3 = 1950 мм,

di = 1350 мм, d2= 1000 мм

hi = 1300 мм, h2 = 1300 мм

Площадь сечения в середине верхней поперечины:

Fx = Н 1В 1 - (dA + d2b2) = 2,6 * 2,36 - (1,35 * 1,3 + 1 * 1,3) = 3,08 мІ.

Площадь поперечного сечения стойки:

F2 = Н 2В 2 = 1,075 * 1,025 = 1,102 мІ.

Площадь поперечного сечения нижней поперечины:

F3 = Н 3В 3 = 2,35 * 1,95 = 4,583 мІ.

3.5 Расчет коэффициента жесткости рабочей клети

Жесткостью рабочей клети называется отношение максимального усилия на валки при прокатке к суммарной деформации рабочей клети.

Коэффициент жёсткости клети - величина усилия прокатки, приходящейся на единицу деформации клети.

3.6 Крепление рабочей клети к фундаменту и расчет клети на опрокидывание

Прокатная станина на стороне привода и на стороне обслуживания установлена на расположенных на входной и выходной сторонах плитовинах и жестко соединена с ними болтами.

Усилия и моменты, воздействующие на прокатные станины при прокатке, через крепежные болты передаются на плитовины. Передача усилий от плитовин в фундамент происходит посредством болтов с Т-образной головкой, с помощью которых плитовины закреплены на фундаменте.

Диаметр болтов, крепящих станины к плитовинам и плитовины к фундаменту определим из соотношения:

d = (0,9 - 0,15)DP + 10 = 191,5 мм.

Для крепления станины выберем высокопрочные болты. Они изготавливаются из углеродистых или легированных сталей с последующей термической обработкой. Высокопрочные болты обеспечивают надежное соединение, хорошо работающее при любых видах силовых воздействий.

Рассчитаем рабочую клеть на опрокидывание. Схема к определению опрокидывающего момента, действующего на рабочую клеть в момент захвата металла валками представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 - Схема к определению опрокидывающего момента, действующего на рабочую клеть в момент захвата металла валками.

3.7 Тип и конструкция валковой арматуры

Чистовая клеть оснащена вводной и выводной направляющими проводками. Проводки представлены на рисунке 17. Обе направляющие проводки выполнены в виде стальных сварных конструкций и закреплены на траверсе системы уравновешивания опорных валков. Вследствие этого они перемещаются в клети вместе с системой уравновешивания опорных валков и следуют за вертикальными движениями системы установки прокатного зазора. Направляющие проводки необходимы для направления переднего конца прокатываемого материала в очаг деформации в зависимости от направления прокатки, защиты оборудования выходной части клети от хвоста при выходе проката из клети, удерживания в клети и позиционирования верхнего гидросбива.

Рисунок 17 - Вводная и выводная направляющие проводки.

4. Тип и конструкция передаточных механизмов главной линии рабочей клети

Приводные шпиндели, представленные на рисунке 18, служат для передачи крутящих моментов с приводных двигателей на рабочие валки. При этом шпиндели образуют крутильно- жесткое соединение между муфтой на стороне двигателя и трефом на стороне валка.

Приводные шпиндели опираются по центру на опорный узел, соединенный с системой уравновешивания шпинделя и обеспечиваемый смазкой от системы масляно-воздушной смазки. Система уравновешивания создает поддержку приводных шпинделей в рабочем режиме.

Техническая характеристика:

Номинальная мощность двигателя: 12000 кВт

Номинальный вращающий момент электродвигателя: 1910 кНм

Предельный момент тока двигателя: 4775 кНм

Момент отключения двигателя: 5252 кНм

Диаметр шарнира на стороне двигателя: 1300 мм

Диаметр шарнира на стороне валка: 1200 мм

Номинальное расстояние между центрами вращения в нулевой позиции: 11000 мм

5. Выбор типа и определение мощности привода валков рабочей клети

Технические характеристики двигателя представлена в п.1. Мощность двигателя

где Мдв - момент двигателя;

Кэ = 1,1- коэффициент, учитывающий неучтенную динамику (пуск, торможение). Момент двигателя:

Мдв = Мпр + Мтр + М^,

где Мпр - момент прокатки, необходимый для осуществления пластической деформации прокатываемого металла и преодоление сил трения его на поверхности валков; Мтр - момент, расходуемый на трение в подшипниках валков;

Мхх - момент холостого хода, определяемый при вращении деталей стана на его холостом ходу.

Мхх = 0,05 Мном = 0,05 * 1,91 = 0,0955 МНм.

Мдв = 1360,64 * 103 + 47,74 * 103 + 95,5 * 103 = 1,504 МНм.

N = 1,504 * 106 * 6,2 * 1,1 " 12 МВт = NH0M

Двигатель выбран верно.

6. Тип и конструкция устройств для перевалки валков

Перевалочное устройство расположено на стороне обслуживания прокатного стана перед чистовой клетью. Задачей перевалочного устройства является транспортировка изношенных комплектов валков из клети в вальцетокарную мастерскую.

Главными составными частями перевалочного устройства рабочих валков являются:

• Платформы с ходовыми направляющими;

• Устройство поперечного перемещения;

• Локомотив для перевалки рабочих валков.

Устройство для перевалки рабочих валков представлено на рисунке 19.

Рисунок 19 - Устройство для перевалки рабочих валков.

Заключение

Данная курсовая работа содержит расчёт главной линии рабочей клети толстолистового стана 5000.

Расчет показал, что материал валков, размер клети, крепление клети к фундаменту, передаточный механизм от главного двигателя к валкам, механизм уравновешивания валков, нажимной механизм, подшипники опорных и рабочих валков выбраны верно. Курсовой проект содержит некоторые допущения, позволяющие несколько упростить расчет, что приводит к некоторой погрешности (при расчете модуля жесткости рабочей клети не рассматривается влияние на жесткость клети подшипников, нажимного механизма и других составных элементов клети).

Представленная работа может быть использована при подготовке дипломного проекта или при выполнении какой-либо другой курсовой работы.

Список использованной литературы

1. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.З. Учебник для вузов/Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. - М.: Металлургия, 1988.

2. Королёв А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1987.

3. Королёв А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1985.

4. Еремин А.В., Воронин Б.И. Выбор и расчет валков прокатных станов: Методические указания,- Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2005.

5. Еремин А.В. Расчет станин прокатных клетей: Методические указания.- Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2001.

6. Еремин А.В., Воронин Б.И. Выбор и расчет подшипников скольжения прокатных валков: Методические указания.- Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2005.

7. Воронин Б.И., Зайцев А.А. Выбор и расчет подшипников качения для валков прокатных станов: Методические указания,- Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2007.

Размещено на Allbest.ru