Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ технологического процесса

Темой данного дипломного проекта является разработка автоматизированного электропривода тянущего устройства мелкосортного прокатного стана.

Непрерывный мелкосортный прокатный стан предназначен для производства сортового, фасонного проката и катанки.

Участок прокатки данного стана состоит из двадцати клетей, разделенных на четыре группы: черновую, состоящую из восьми горизонтальных клетей; промежуточную, состоящую из шести горизонтальных клетей, чистовую состоящую из шести клетей, в том числе четырех горизонтальных, одной вертикальной и одной комбинированной, то есть горизонтальной или вертикальной и проволочный блок.

Валки черновой (кроме клети 1) и промежуточной группы клетей для прокатки всего сортамента изготовлены из чугуна марки СШХН. Валки клети 1 черновой группы - стальные. Валки чистовой группы клетей изготовлены из чугуна марки СПХН и из твердого сплава ВК 28-30 бандажированные. Расточка новых валков, а также ремонт производится в соответствии с чертежами калибровок и монтажом валков, выдаваемыми калибровочным бюро сортопрокатного цеха. Проверка точности расточки калибров производится с помощью рабочих шаблонов.

В межклетевых промежутках чистовой группы, перед чистовой группой и проволочным блоком, расположены петлерегуляторы. Образование петли, поддержание ее формы и размеров осуществляется автоматически системой петлеобразования с использованием фотоэлектрических датчиков. Петлерегуляторы имеют горизонтальные и вертикальные петлевые столы, что позволяет образовывать как горизонтальные, так и вертикальные петли в зависимости от калибровки валков и прокатываемого профиля.

Стан оборудован комбинированной нагревательной печью с шагающими балками и подом. Нагревательная комбинированная методическая печь предназначена для нагрева непрерывнолитых и катаных заготовок из углеродистых, низколегированных конструкционных и легированных марок стали сечением 125125 мм, массой 1,4 т, длиной 10500-12000 мм. Печь имеет семь зон регулирования теплового режима. Посад и выдача металла боковые. Транспортировка заготовок в печи осуществляется посредством шагающих балок и пода. Для уборки окалины с подины печи возможна транспортировка металла балками назад, в сторону загрузки.

Мелкосортный прокатный стан снабжен холодильником (охлаждение производится отчищенной водой, поступающей от насосной станции), устройствами для регулируемого охлаждения и термоупрочнения готового проката, а также механизированными линиями отделки.

Схема расположения основного технологического оборудования участка прокатки мелкосортного прокатного стана приведена на рис. 1.1.

Прокатный стан 320, участок прокатки

Рис. 1.1.

На рис. 1.1. приняты следующие условные обозначения:

1 - тянущее устройство для извлечения заготовок (трайбаппарат 3PD62); 2 - маятниковые ножницы; 3 - установка гидросбива окалины; 4…11 - горизонтальные клети 3BH01…3BH08 (черновая группа); 12…17 - горизонтальные клети 3BH09…3BH14 (промежуточная группа); 18…23 - клети 3BH15…3BH20 (чистовая группа); 24 - наматыватель скраба; 25, 26 - пульты управления ножницами; 27 - пульт управления вертикальными клетями 3BH17/3BH19; 28, 29 - фотоячейки; 30 - пульт управления клетями 3BH01/3BH02; 31 - пульт управления клетями 3BH03/3BH04; 32 - пульт управления клетями 3BH05/3BH06; 33 - пульт управления клетями 3BH07/3BH08; 34 - пульт управления клетями 3BH09/3BH10; 35 - пульт управления клетями 3BH11/3BH12; 36 - пульт управления клетями 3BH13/3BH14; 37 - пульт управления клетями 3BH15/3BH16; 38 - пульт управления клетью3BH18; 39 - пульт управления клетью 3BH20; 40 - двигатель электропривода трайбаппарата; 41 - двигатель электропривода маятниковых ножниц; 42…49 - двигатели электроприводов клетей чернового участка; 50 - ротационные ножницы 3BJ08; 51…56 - двигатели электроприводов клетей промежуточного участка; 57 - ротационные ножницы 3BJ14; 58…64 - двигатели электроприводов клетей чистовой группы.

Основные технические характеристики мелкосортного прокатного стана приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Технические характеристики мелкосортного прокатного стана

Системы автоматизации управления технологическим процессом на стане включают:

датчики системы контроля;

регуляторы;

релейные устройства управления;

программные следящие и управляющие устройства;

электронно-вычислительные машины.

Для управления станом, включая планирование его работы с учетом заказов и наличия металла на складе заготовок, предусмотрены три системы ЭВМ, а также локальные системы автоматизации.

К числу основных функций по автоматизации стана относятся системы автоматизации:

склада заготовок, следящая и управляющая движением металла на складе заготовок;

слежения за металлом, следящая за движением металла на участке прокатного стана;

управления прокатной линией, контролирующая работу основного технологического оборудования и управляющая технологическим процессом.

Рабочие скорости прокатки устанавливаются программой системы ЭВМ управления прокатной линией.

В начале процесса прокатки работающие приводы черновой, промежуточной и чистовой линии включаются соответственно вместе на установленные, заранее заданные значения скорости. Оператор пульта управления имеет возможность благодаря "отдельной перестановке" и "последовательной перестановке" во время работы проводить корректировку числа оборотов. Последовательная перестановка действует в направлении обратном прокату материала. При остановке прокатной линии в позицию смены валков, может быть, передвинут или один привод или вся прокатная линия (позиционирование шпинделя).

Привода черновой и промежуточной группы оборудованы системой регулирования минимального натяжения. Остальная группа клетей для проката без натяжения регулируется датчиком положения петли.

Направление действия регулирования петли обратно направлению движения металла. Неподвижная, нерегулируемая клеть - это всегда клеть на выходе (при прокате сорта - это клеть 20). Далее предусмотрена система контроля за проходом заготовки, которая при обрыве проката включает процесс измельчения ножниц за 8 клетью и клетью 14. Привод всех клетей индивидуальный.

1.2 Описание промышленной установки

Тянущее устройство для извлечения заготовок (трайбаппарат) установлено между нагревательной печью и маятниковыми ножницами. Предназначено для подачи заготовки в первую клеть черновой группы, и возврата, в аварийном режиме, заготовки в печь. Общий вид установки приведен на рис. 1.2.

Тянущее устройство для извлечения заготовок захватывает, выводимую по печному рольгангу, заготовку и перевозит ее к первой клети для первого пропуска.

В номинальном режиме работы, после прохода заготовки по устройству, верхний ролик автоматически опускается с помощью пневматического цилиндра и прижимается к заготовке. Пневматический цилиндр получает сигнал для опускания от фото ячейки, активируемой со стороны движущейся заготовки. Тянущее устройство разгоняет заготовку до скорости, установленной программой прокатки, и подводит ее к первой клети, после чего момент развиваемый ведущим роликом тянущего устройства, снижается до значения близкого к нулю, в данном случае тянущее устройство является ведомым со стороны первой клети. После прохода заготовки по первой клети верхний ролик тянущего устройства, при поступлении сигнала от другой фото ячейки, поднимается.

Помимо автоматического режима, опускание и подъем верхнего ролика могут осуществляться ручным управлением с пульта местного управления.

При аварийном режиме работы, включаются маятниковые ножницы на аварийный порез заготовок, при этом, если длина заготовки составляет более 7,5 метров - заготовка, с помощью тянущего устройства, возвращается в нагревательную печь. Если длина оставшейся части заготовки меньше 7,5 метров, то она тянущем устройством прерывисто подается на маятниковые ножницы для аварийной порезки. Во время резки тянущее устройство остановлено.

Тянущее устройство для извлечения заготовок в основном состоит из следующих частей:

Фундаментная плита.

Опорная плита с центрирующей стойкой со стороны привода, стойка со стороны обслуживания, прикрепленная к фундаментной плите клиновым соединением.

Поворотный корпус, опирающийся на центрирующую стойку.

Салазки и установочный механизм для тянущего ролика с верхним, не ведомым роликом.

Нижний ведомый ролик.

Вводное устройство.

Двигатель, муфта, редуктор, карданный вал.

Зазор между тянущими роликами устанавливается на высоту прокатываемого материала минус 15 мм. Ограничение подъема осуществляется стопорным винтом на корпусе.

Приводом для нижнего тянущего ролика служат асинхронный двигатель с фазным ротором, муфта “Перифлекс”, цилиндрический двухступенчатый редуктор и карданный вал. Основные технические характеристики тянущего устройства представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Технические характеристики тянущего устройства

Проверка и уход редукторов, сочлененного вала и муфты необходимо осуществлять в соответствии с инструкцией изготовителя. Рабочий диаметр роликов может дополнительно обрабатываться максимально в 10%. Раз в месяц необходимо проверять плотность шлангов и присоединений сжатого воздуха. Каждые 3 месяца необходимо проверять эластичную муфту на работоспособность (трещеносойкость).

1.3 Анализ взаимодействия оператор - промышленная установка

Работа тянущего устройства может осуществляться как в автоматическом, так и в ручном режиме, с пульта местного управления тянущем устройством.

При автоматическом режиме работы, команды приходят от центральной автоматизированной системы управления участком прокатки стана 320. Автоматизированная система управления предоставляет тянущему устройству следующие сигналы:

Сигнал задания скорости ведущего ролика, в зависимости от технологической программы прокатки профиля данного сечения;

Сигнал задания ограничения на опускание верхнего прижимного ролика, в зависимости от сечения прокатываемого профиля;

Сигнал аварийного останова на участке прокатки.

При появлении сигнала аварийного останова, сигнал подается оператором ПУ2, участок прокатки останавливается, при этом тянущее устройство должно возвратить заготовку в нагревательную печь, если длина заготовки составляет более 7,5 метров, либо осуществлять прерывистую, по шаговую, подачу на маятниковые ножницы, для крошения заготовки, если длина оставшейся части заготовки менее 7,5 метров. В случае аварийной ситуации на ножницах тянущее устройство останавливается. Сигналы задания скоростей, на приводной преобразователь, поступают посредством электрических связей линий Profibus DP от программируемого контроллера SIMATIC S7-300. Программа прокатки, с режимами скоростей, загружается в контроллер оператором ПУ2, который может вручную осуществлять корректировку скоростей. Кроме того, скорости могут изменяться в зависимости от сигналов системы минимального натяжения прокатываемой заготовке на участках рабочих клетей.

Ручной режим работы является наладочным и осуществляется с местного пульта управления. Оператор, в данном режиме, имеет возможность осуществлять управление вращением ведущего ролика вперед - назад, скорость при этом значительно ниже, чем при номинальном режиме работы, а также управлять механизмом движения прижимного ролика, кнопками “Подъем прижимного ролика” и “Опускание прижимного ролика”. Оператор пульта местного управления может осуществлять отключение тянущего устройства кнопкой “Стоп”, в любом режиме работы, при нажатии данной кнопки в любом автоматическом режиме (номинальном или режиме аварийного останова прокатного участка), тянущее устройство переходит в режим ручного управления.

1.4 Анализ кинематической схемы, определение параметров и составление расчетной схемы механической части электропривода

прокатный стан электропривод

Кинематическая схема механизма тянущего устройства приведена на рис. 1.3.

При работе тянущего устройства, вращающий момент от двигателя 1, через соединительную муфту 2, двухступенчатый редуктор 3 и карданную передачу 4, подается на ведущий ролик 5, вращательное движение которого, преобразуется в поступательное движение заготовки. Верхний прижимной ролик 6 перемещается вверх-вниз по вертикальным салазкам, прижимая заготовку к нижнему ведущему ролику. Усилие, заставляющее перемещаться прижимной ролик, поступает от пневматического цилиндра 7, через коленчатый рычаг.

Зазор между тянущими роликами устанавливается на высоту прокатываемого профиля минус 15 мм. Ограничение подъема осуществляется стопорным винтом на корпусе.

Кинематическая схема тянущего устройства

На рис. 1.3. приведены следующие условные обозначения:

J₁ - момент инерции двигателя 1;

J₂, J₃ - моменты инерции полумуфт соединительной муфты 2;

J₄… J₇ - моменты инерции зубчатых колес редуктора 3;

J₈ - момент инерции ведущего ролика 5;

J₉ - момент инерции верхнего прижимного ролика 6.

На основании кинематической схемы тянущего устройства составляем упрощенную расчетную схему механической части электропривода, при этом пренебрегаем упругостью достаточно жестких механических связей и приближенно учитываем влияние малых движущихся масс. Параметры элементов кинематической цепи приводим к расчетной скорости двигателя.

Упрощенная расчетная схема механической части электропривода приведена на рис. 1.4.

Расчетная схема механической части электропривода

На рисунке приведены следующие обозначения:

J_2-1 - суммарные приведенные моменты инерции двигателя и полумуфты;

J_7-3^/ - суммарные приведенные моменты инерции редуктора и полумуфты;

J₈^/ - приведенный момент инерции ведущего ролика;

с_8-7 - приведенная жесткость механических упругих связей между ведущим роликом и редуктором;

с_3-2 - приведенная жесткость механических упругих связей между полумуфтами соединительной муфты.

Приведенный момент инерции двигателя и полумуфты определяются по формуле:

;(1.1)

Поскольку J₁ >> J₂ приближенно считаем J_2-1 = J_Д

Приведенный момент инерции редуктора и полумуфты определяем по формуле:

;(1.2)

гдеJ_Р - суммарный момент инерции редуктора;

i = 20 - передаточное отношение редуктора.

Приведенный момент инерции ведущего ролика:

;(1.3)

Таким образом, расчетная схема механической части электропривода соответствует трехмассовой упругой системе.

Размещено на Allbest.ru