Электропривод моталки

Валки являются основным рабочим инструментом прокатного стана, в них непосредственно осуществляется деформация металла. Прокатные валки  классифицируют по назначению, форме  бочки валка, конструкции, материалу. По назначению валки бывают сортовые и листовые, кантующие, разрезные, правильные и т.д. По форме бочки валки  бывают гладкие или цилиндрические, с калибрами. По конструкции различают валки бывают стальные, чугунные и из твердых сплавов.

Подшипники. Валки  прокатных станов устанавливаются  в подшипниках, которые размещаются  на шейках прокатных валков. Через  подшипники передаются усилия, возникающие  при прокатке, от валков на станину. Также подшипники удерживают валки  в заданном положении. В настоящее  время используют открытые подшипники скольжения; подшипники жидкостного  трения; подшипники качения.

Подушки. Подшипники прокатных станов размещаются в  подушках, представляющих собой специальные  стальные отливки. Подушки предназначены  для сохранения точного положения  валков и передачи усилия прокатки от валков к станине рабочей клети. Они перемещаются по направляющим, прикрепленным к станинам. Для  предотвращения перемещения подушек  в направлении горизонтальных осей валков применяются регулирующие планки и зажимы, которые скользят в пазах  подушки и станины. Чтобы скомпенсировать  термическое расширение валков подушки  закрепляют только со стороны, противоположной  приводу, что позволяет им несколько  перемещаться в осевом направлении.

Механизм вертикальной и осевой установки валков. В процессе прокатки валки должны занимать определенное положение в рабочей клети. С  этой целью используются механизмы  вертикальной и осевой установки  валков. Установочные механизмы представляют собой совокупность нажимного и  уравновешивающего механизмов.

Нажимной механизм выполняет перемещение, а уравновешивающий механизм предназначен для выбора зазора в системе нажимной механизм-подушки верхнего валка с целью исключения ударов. Установочные механизмы обеспечивают возможность раздельной регулировки положения каждой подушки валка.

Нажимные винты. На толстолистовых, тонколистовых и  полосовых четырехвалковых станах горячей и холодной прокатки, где скорость перемещения валков невелика, применяются тихоходные нажимные механизмы с приводом от электродвигателя через глобоидные червячные передачи. В последнее время на листовых и обжимных станах применяются гидравлические и комбинированные нажимные устройства, которые обладают значительно меньшей инерционностью и имеют высокую точность установки и способность воспринимать большие усилия прокатки. В гидравлических нажимных устройствах усилие прокатки воспринимают гидравлические цилиндры, под поршни которых подается рабочая жидкость (масло) под постоянным давлением, поэтому перед прокаткой валки прижаты друг к другу с постоянным усилием. В комбинированных устройствах грубое регулирование производится электромеханическим устройством, а тонкое - - гидравлическим.

Уравновешивающее  устройство. Для уравновешивания  верхнего валка применяют грузовое, пружинное и гидравлическое устройства. Грузовое уравновешивающее применяют при перемещении верхнего валка на большую высоту. Пружинное уравновешивающее устройство применяется на заготовочных, сортовых, проволочных, листовых двух- и трехвалковых и ленточных четырехвалковых станах, там где перемещение валков и масса уравновешиваемых деталей невелики.  

1.2 Назначение, конструкция, кинематика механизма. 

Моталки применяют  для сматывания прокатанного металла  в рулоны (полоса,лента) и бунты(катанка).По назначению и конструкции моталки можно разделить на четыре группы: 1)ролико-барабанные моталки для горячей полосы; 2)барабанные моталки для холодной полосы; 3)моталки- свертывающие машины для горячей полосы-штрипса;4)моталки для сматывания в бунты горячих мелкосортных профилей(круг, квадрат) и проволоки(катанки).

Моталки являются весьма ответственными машинами непрерывного широкополосного стана. От их работы зависят успешная эксплуатация всего  стана и качество готовой полосы. На современных широкополосных станах скорость прокатки полосы достигает 20-25м/с, масса рулона30-50 т.

Конструкция моталок  должна обеспечивать технологические  и эксплуатационные требования:

1)Рулон должен  быть плотным ,без телескопичности витков;с этой целью сматывание необходимо производить при натяжении полосы и при правильном ее направлении специальными устройствами. При неплотном рулоне облегчается доступ кислорода воздуха к внутренним виткам, образуется окалина, ухудшается микроструктура металла вследствие неравномерного охлаждения витков;при наличии телескопичности витков кромки полосы повреждаются при последующей транспортировке рулонов и их хранение на складе.

2)При захвате полосы  моталкой и сматывании ее в  рулон не должны образовываться  петли и складки полосы на  рольганге перед тянущими роликами.

3)Моталка должна  иметь жесткую и износостойкую  конструкцию в условиях непрерывной  работы при высоких температурах(500-700 С), при охлаждении водой, наличии  окалины и при динамических  нагрузках.

4)Ремонт моталок  должен производиться в минимальное  время.

5)Приемно-передающие  устройства должны сохранять  правильную форму рулона(без повреждения).

Учитывая большие  габариты и массу вращающихся  деталей моталки, качество ремонта  моталки должно быть весьма высоким. Горизонтальные оси и образующие цилиндрические поверхности верхних  тянущих роликов, барабана моталки  и формирующих прижимных роликов  должны быть строго параллельными. Только при выполнении этого условия  можно смотать полосу в плотный  рулон без телескопичности его витков. Перед началом наматывания переднего конца полосы окружные полосы тянущих роликов , барабана моталки и формирующих роликов должны быть больше скорости полосы(на 10-20%). Для обеспечения захвата переднего конца полосы зазор между верхними тянущими роликами необходимо точно регулировать , что способствует также уменьшению динамических нагрузок.

Сматывание горячекатаной  полосы на барабан моталки в плотные  рулоны можно осуществить двумя  способами:

1)Барабаном моталки , создающим натяжение(без прижима к полосе формирующих роликов).

2)Формирующими роликами, плотно прижатыми к полосе  на барабане моталки, но без  натяжения полосы барабаном моталки.

Практика показывает , что при сматывании полосы рулон имеет эксцентричность, которая вызывает динамические нагрузки на формирующие ролики, поэтому по первому способу моталки работают более спокойно.

При сматывании относительно тонкой горячей  полосы (1-4 мм) после  образования 2-3 первых витков формирующие  ролики отводятся от рулона и дальнейшее сматывание

осуществляется  с натяжением полосы  барабана моталки; верхние тянущие ролики при этом работают в генераторном (тормозном)  режиме или же они имеют зазор  между роликами. Формирующих роликов  достаточно  двух с концентрирующими проводками между ними.

Сматывание более  толстой полосы (5-16 мм) можно осуществлять по этому первому способу, но при этом потребуется большая мощность электродвигателя привода барабана моталки. Поэтому в большинстве случаев сматывание толстой полосы осуществляется по второму способу, причем в моталке устанавливают 2-3 пары прижимных роликов более жесткой конструкции. После захвата переднего конца полосы барабаном моталки прижимные ролики остаются прижатыми к полосе и сматывание ее в рулон с натяжением осуществляется как прижимными роликами, так и барабаном моталки; верхние ролики в этом случае работают в режиме тянущих для полосы на рольганге и подающих для полосы, направляемой в моталку.

Очевидно, что для  упрощения конструкции на непрерывном  широкополосном стане целесообразно  применять моталки двух типов:  для сматывания полос толщиной 1,2-4 и 4-16 мм; последние должны быть удалены  от первых 30-50 м для обеспечения  охлаждения более толстой полосы перед сматыванием.

По выходе из последней  чистовой клети и при движении по отводящему рольгангу к моталке  передний конец полосы изогнут кверху. Для улучшения захвата переднего  конца полосы верхний ролик тянущего устройства имеет увеличенный диаметр  по сравнению с нижним роликом; для  этой же цели верхний ролик смещают  на угол 15-20* вперед(по направлению движения полосы) по отношению к нижнему ролику. При изменении направления движения(из горизонтального перед роликами в наклонное за роликами по проводке к барабану моталки) полоса испытывает пластический изгиб в натяжных роликах относительно оси нижнего ролика. Для того чтобы не было проскальзывания роликов по полосе(что приводит к появлению рисок на поверхности полосы), необходимо, чтобы окружная скорость верхнего ролика(со стороны растянутых волокон металла) была несколько больше(с учетом толщины полосы) окружной скорости нижнего ролика. Это требование может быть выполнено только в том случае, если верхний и нижний ролики имеют индивидуальный привод от отдельных электродвигателей постоянного тока с автоматическим регулированием их скорости в зависимости от скорости и толщины полосы.

В прежних конструкциях натяжных роликов привод роликов  осуществляли от одного электродвигателя через редуктор, передаточное число  которого определялось из условия равенства  окружных скоростей роликов, имеющих  различные диаметры. Эта схема  привода имеет существенный недостаток, так как между полосой и  роликами всегда имеется проскальзывание, вызывающее дефекты на поверхности  полосы.

Чтобы рулон не имел по торцам телескопичности витков, необходимо при наматывании правильно направлять полосу на барабан моталки, т.е. сохранять неизменное положение полосы перед и за тянущими роликами. Для этого на рольганге перед моталкой устанавливают направляющие линейки, которые имеют двойной привод: электрический и пневматический.

Расстояние между  линейками предварительно в зависимости  от ширины полосы устанавливается при  помощи электропривода, перемещающего  два ползуна, имеющего гайки, в которых  перемещается винт; ползуны перемещаются при этом по круглым направляющим. При приближении переднего конца  полосы к тянущим роликам автоматически  включаются пневматические цилиндры, штоки которых перемещают линейки  и центрируют полосу относительно тянущих  роликов в течение периода  сматывания полосы в рулон. Консольный барабан имеет большую жесткость  с целью уменьшения его пригиба от массы рулона и натяжения полосы при сматывании.

Для снятия рулона с  барабана моталки применяют тележки-съемники(вместо ранее применявшихся сталкивателей, повреждавших кромки витков).

Формирующие ролики и барабан моталки имеют безредукторные приводы от электродвигателей, нетребующие зубчатых зацеплений высокой точности.

 

2. Специальная часть.

                    2.1 Расчёт мощности электродвигателя, выбор двигателя

          

    

2.2 Расчет и выбор аппаратуры

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  параметров силовой  части электропривода в абсолютных единицах

Рисунок 1 Схема замещения главной цепи

Rγ= ,

где Rγ — фиктивное  сопротивление преобразователя, обусловленное  коммутацией тиристоров, Ом

Rγ = 10/3,14*0,0031*55= 1,96 Ом

Rэ = Rя + Rс + Rγ + 2Rт ,

где Rэ — эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом

Rэ = 0,65 + 0 + 1,96 +2*0,11 = 2,83Ом

Lэ = Lя + Lс + 2Lт ,

где Lэ — эквивалентная индуктивность главной цепи, Гн

Lэ = 0,014 + 0 + 2 * 0,00032 = 0,015 Гн

Тэ = ,

где Тэ — электромагнитная постоянная времени главной цепи, cек

Тэ = 0,015/2,83= 0,005 сек

Кп = ,  

где Кп — коэффициент передачи преобразователя;

Uy(max) – напряжение на входе системы импульсно-фазного управления тиристорного преобразователя (напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна, Uy(max) = 10 В

Кп = = 27,68

Выбор базисных величин  системы относительных  единиц

Принимаем следующие  основные базисные величины силовой  части электропривода:

Базисное напряжение: Uб = ЕяN = 220 В

Базисный ток: Iб = IяN = 165 А

Базисная скорость: Ωб = ΩN = 55,6 рад/с

Базисный момент: Мб = МN = 1320 Нм

Базисный магнитный  поток: Фб = ФN = 16,5 Вб

Принимаем следующие  основные базисные ток и напряжения регулирующей части электропривода:

Базисное напряжение системы регулирования:

Uбр = 10 В

Базисный ток системы  регулирования:

Iбр = 2мА

Rб = ,

где Rб — базисное сопротивление для силовых цепей, Ом

Rб = 220/165= 1,3 Ом

Rбр = ,

где Rбр — базисное сопротивление для системы регулирования, Ом

Rбр = 10/0.002= 10 кОм

Тj = ,