Расчет привода рольганга
Прием нагретого металла и его транспортирование. Определение статических моментов. Определение момента инерции двигателя и металла. Ускорение при разгоне и торможении. Продолжительность включения двигателей рольганга, расположенного после чистовой клети.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.01.2014 |
| Размер файла | 1020,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Донбасская государственная машиностроительная академия
Практическая работа №1
по дисциплине «Технические средства автоматизации»
на тему: «Расчет привода рольганга»
Вариант 34
Выполнил: ст. гр. АПП09т
Ивлиев В. С.
Проверил: Пономарев Н. И.
Краматорск 2012
РАСЧЁТ ПРИВОДОВ РОЛЬГАНГОВ
Элементы конструкции, технологический процесс
Рабочие рольганги предназначены для приёма нагретого металла, его транспортирования и задачи в рабочие валки реверсивной клети ДУО, приема раската на выходе из клети, его остановки, и при реверсивном движении приводом, последующей задачи раската в рабочие валки клети и т.д. по получения раската заданной толщины.
Рабочие рольганги выполнены из отдельных секций и расположены с обеих сторон реверсивной клети ДУО. Каждая из секций состоит из литой станины и пазах которой установлены подшипниковые опоры роликов рольганга Ролики выполнены ребристыми для уменьшения их нагрева от опирающегося на них слитка горячего металла или раската. Привод каждого из роликов выполнен индивидуальным от асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором через промежуточный вал, с помощью двух зубчатых муфт. Для управления режимом работы двигатель снабжен импульсным датчиком, обеспечивающим заданные параметры скорости его вращения. Кинематическая схема привода рабочего ролика рольганга приведена на рис. 2.1.
В заданном АСУ ТП цикле одна из нагревательных печей выдаёт на транспортный рольганг слиток металла 4 (рис. 2.2), нагретый до температуры прокатки (1150 °С). Транспортный рольганг со скоростью 2 м/с передаёт слиток на рабочий рольганг перед клетью 2. Последний при необходимости может задержать слиток нагретого металла 4, но чаще без останова направляет его в рабочие валки 1 реверсивной клети.
В худшем случае, когда металл 4 останавливают перед клетью 2, производят пуск рабочего рольганга 2, находящегося перед клетью 1 под нагрузкой, затем последует установившееся движение с нагрузкой и торможение без нагрузки (слиток попадает в рабочие валки 1 реверсивной клети). При этом происходит обжатие слитка, в результате чего его толщина уменьшается, а длина и скорость его выхода из клети увеличиваются (первый проход). Одновременно происходит пуск рольганга 3, находящегося за клетью без нагрузки, далее установившееся движение с металлом до полного выхода раската из клети под нагрузкой и торможение также под нагрузкой. Затем системой управления осуществляется реверс двигателей (вращение ротора в обратном направлении), пуск рольганга 3 под нагрузкой, установившееся движение под нагрузкой, в результате чего раскат снова попадает в рабочие валки 1 реверсивной клети, и торможение без нагрузки. Здесь снова происходит обжатие раската, в результате чего его толщина уменьшается, а длина и скорость его выхода из клети увеличиваются (второй проход). Одновременно происходит пуск рольганга 2, находящегося перед клетью 1 без нагрузки, установившееся движение до полного выхода раската из клети под нагрузкой и торможение также под нагрузкой. Затем системой управления снова осуществляется реверс двигателей, происходит пуск рольганга 2 под нагрузкой, установившееся движение под нагрузкой, в результате чего раскат снова попадает в рабочие валки I реверсивной клети и торможение без нагрузки. Здесь происходит окончательное обжатие раската (третий проход), одновременно с пуском рольган-. га 2 осуществляется пуск рольганга 3 без нагрузки, установившееся движение под нагрузкой и торможение без нагрузки (раскат передаётся на транспортный рольганг за рабочим рольгангом для последующих операций технологического процесса).
Технические данные
|
Исходная толщина слитка |
Н0, мм |
160 |
|
|
Исходная ширина слитка |
В0, мм |
1500 |
|
|
Исходная длина слитка |
L0, мм |
4300 |
|
|
Исходный вес слитка |
G, кг |
8000 |
|
|
Диаметр ролика рольганга |
Dр, мм |
200 |
|
|
Длина бочки ролика |
l, мм |
1700 |
|
|
Шаг между роликами |
t, мм |
250 |
|
|
Количество роликов в секции |
n, шт |
10 |
|
|
Средний диаметр подшипника качения |
dц, мм |
110 |
|
|
Скорость транспортирования |
V, м/с |
3,5 |
|
|
Масса ролика |
mp, кг |
500 |
|
|
Величина обжатия: 1-й проход |
е 1, % |
50 |
|
|
2-й проход |
е 2, % |
40 |
|
|
3-й проход |
е 3, % |
30 |
Определение статических моментов
Статический момент при холостом ходе
Статический момент при холостом ходе определяется по следующей формуле:
где ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
тР - масса ролика, m = 500 кг;
dц - средний диаметр подшипника качения, dц = 0,11 м;
мЦ - коэффициент трения в подшипниках качения, мЦ = 0,01.
Таким образом,
Статический момент при транспортировке металла
Статический момент при транспортировке металла определяется по формуле:
где тм - масса металла, приходящаяся на один ролик рольганга;
f -- коэффициент трения качения металла по роликам, f = 0,0015 м.
Массу металла, приходящуюся на один ролик ,можно принять равной массе металла на двух шагах роликов. При массе металла превышающей указанную, срабатывает защита, и двигатели отключаются.
Так как в ходе прокатки длина раската изменяется, то изменяется и масса, приходящаяся на один ролик:
=7850•В• L• Н,
где В0 - ширина металла (слитка, раската), B0 = 1500 мм = 1,5 м « Сonst;
L = длина двух шагов роликов, L= 2 • t =2 • 250= 500мм= 1,6м;
Н - толщина (слитка, раската), H = 160мм = 0,16м;
7850 кг/м3 - удельный вес стали.
Масса металла, приходящаяся на ролик перед первым проходом:
= 7850 • В0 • L • H0 = 7850 • 1,5 • 0,5 • 0,16 = кг;
масса раската, приходящаяся на ролик после первого прохода:
= 7850 • В0 • L • H1 = 7850 • 1,5 • 0,5 • 0.08 = кг,
где Н1 = Н0 - (Н0 · 50%)ч100% = 0,16 - ( 0,16 · 50 )ч100=0,08м;
масса раската, приходящаяся на ролик после второго прохода:
= 7850 • В0 • L • Н2 = 7850 • 1,5 • 0,5 • 0,048 = кг,
где Н2 = Н1 - (Н1 • 40%)ч100% = 0,08 - (0,08 • 40)ч100 = 0,048м;
масса раската, приходящаяся на ролик после третьего прохода:
= 7850 • В0 • L • H3 = 7850 • 1,5 • 0,5 • 0,0336 = кг,
где H3 = H2 - (H2 • 30% )ч100% = 0,048 - (0,048 • 30)ч100 = 0,0336м;
Момент транспортировки до первого пропуска:
момент транспортировки после первого пропуска:
момент транспортировки после второго пропуска:
момент транспортировки после третьего пропуска:
Статический момент при буксовании металла о ролик
Статический момент при буксовании металла о ролик будет максимальным при наибольшей массе металла, приходящейся на один ролик, поэтому вычисления проводятся только для первого пропуска.
При трогании
где mM1 - масса металла, приходящаяся на один ролик рольганга, = 942 кг;
- диаметр ролика, = 200 мм = 0,2 м;
- коэффициент трения скольжения металла по роликам, = 0,3.
При окружной скорости ролика, отличной от нуля
где - коэффициент трения скольжения металла по роликам (при окружной скорости ролика, отличной от нуля), =0,2.
Предварительный выбор двигателя для привода ролика рабочего рольганга
Требуемая скорость вращения вала двигателя:
где - максимальная скорость транспортировки, = 3,5 м/с.
Требуемый статический момент двигателя (предварительно) определяется моментом транспортировки металла:
МТР = КЗАП • МТР1 = 1,25 • = Н•м,
где КЗАП - коэффициент запаса, КЗАП = 1,25.
В качестве электродвигателя принимаем трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа AP160M6 (который мы до регулируем о нужных нам оборотов! К примеру с добавлением сопротивления )
мощность двигателя 2,5 кВт;
частота вращения 382 об/мин;
напряжение питания 380 В;
момент инерции двигателя 0,075 кг•м2;
коэффициент мощности 0,81;
номинальный момент 64 Нм;
максимальный момент 145 Нм;
ток при МН 4,7 А;
ток при МMAX 16,5 А;
масса 145 кг;
высота оси вращения 160 мм.
Момент на валу электродвигателя:
где -- номинальная мощность двигателя, = 2,5 кВт;
- номинальная частота вращений вала двигателя, = 382 об/мин,
Определение момента инерции
Момент инерции двигателя АР(К)200М8
В соответствии с паспортными данными момент инерции двигателя АР(К)200М8 составляет:
JДВ = 0,075 кг•м2.
Момент инерции муфт
Момент инерции принятых по каталогу зубчатых муфт МЗ-4 определяется по формуле:
JМУФ = 2 • 0,25 • GD2МУФ = 2• 0,25 • 0,12 = 0,06 кг•м2,
где GD2МУФ -- маховый момент муфты, GD2МУФ = 0,12 кг•м2.
Момент инерции ролика
Момент инерции ролика определим по следующей формуле:
JРОЛ = (mP • DP2)ч8 = (500•0.22)ч8=2.5 кг•м2,
где mP - масса ролика, mP =500 кг;
DP - диаметр ролика, DP = 0,2 м.
Суммарный момент инерции при холостом ходе
? JX = JДВ + JМУФ + JРОЛ = 0,075+0,06+2,5=2,635 кг•м2;
Момент инерции металла
Момент инерции металла определяется в зависимости от скорости прокатки при каждом пропуске раската через клеть. Скорость прокатки принимается такой, чтобы выходная скорость металла была равна максимальной скорости транспортировки, т. е, 3,5 м/с.
Определение скорости движения металла
Линейная скорость входа металла в клеть до первого прохода:
VBX1 = (VВЫХ • h2)чh1 = (3.5•0,08)ч0,16=1,75 м/с;
где h1 - толщина листа перед первой прокаткой, h1= Н0 = 0,16 м;
h2 - толщина листа после первой прокатки, h2 = h1 • 0,5 = 0,08 м.
После первого прохода:
VВЫХ1 = 3,5 м/с;
перед вторым проходом:
VBX2 = (VВЫХ2 • h3)ч h2 = (3,5 • 0,048) ч 0,08 = 2,1 м/с;
где h2- толщина листа перед второй прокаткой, h2 = 0,08 м;
h3 - толщина листа после второй прокатки, h3 = 0,08 • 0,6 = 0,048 м;
после второго прохода:
h4 = 0,048 • 0,7 = 0,0336 м;
VВЫХ2 = 3,5 м/с;
перед третьим проходом:
VBX3 = (VВЫХ3 • h4)ч h3 = (3,5 • 0,0336) ч 0,048 = 2,45 м/с;
где h3 - толщина листа перед третьей прокаткой, h3 = 0,048 м;
h4 - толщина листа после третьей прокатки, h4 = 0,048•0,7 = 0,0336 м;
после третьего прохода:
VВЫХ3 = 3,5 м/с.
Угловая скорость валков рольганга при транспортировке металла
Перед входом металла в клеть для первого прохода:
щ1 = (VBX1 • 2)ч DP = (1,75 • 2)ч0.2 =17,5 рад/с;
где VBX1 - линейная скорость первого входа металла в клеть, VBX1 = 1,75 м/с;
DP - диаметр ролика, DP = 0,2 м;
при выходе металла из клети после первого прохода:
щ2 = (VBЫX1 • 2)ч DP = (3,5 • 2)ч0.2 =35 рад/с;
где VBЫX1 - линейная скорость первого выхода металла из клети;
перед входом металла в клеть для второго прохода:
щ3 = (VBX2 • 2)ч DP = (2,1 • 2)ч0.2 =21 рад/с;
при выходе металла из клети после второго прохода:
щ4 = (VBЫX2 • 2)ч DP = (3,5 • 2)ч0.2 =35 рад/с;
перед входом металла в клеть для третьего прохода:
щ5 = (VBX3 • 2)ч DP = (2,45 • 2)ч0.2 =24,5 рад/с;
при выходе металла из клети после третьего прохода:
щ6 = (VBЫX3 • 2)ч DP = (3,5 • 2)ч0.2 =35 рад/с;
Моменты инерции раската
Момент инерции металла перед первым пропуском:
JMET1 = mM1 • ( V2BX1чщ21) = 942• (1,752 ч 17,52)= = 9,42 кг•м2;
где mМ1 - масса металла, приходящаяся на один ролик рольганга,
mМ1 = 942 кг;
щ1 - угловая скорость валков рольганга перед входом металла в клеть,
щ1 = 17,52 рад/с;
VBX1 - линейная скорость первого входа металла в клеть, VBX1 =1,75 м/с;
момент инерции металла после первого пропуска:
JMET2 = mM2 • ( V2BЫX1чщ22) = 471 • (3,52 ч 352)= 4,71 кг • м2;
момент инерции металла перед вторым пропуском:
JMET3 = mM2 • ( V2BX2чщ23) = 471 • (2.12 ч 212)= 4,71 кг • м2;
момент инерции металла после второго пропуска:
JMET4 = mM3 • ( V2BЫX2чщ24) = 282,6• (3,52 ч 352)= 2,826 кг • м2;
момент инерции металла перед третьим пропуском:
JMET5 = mM3 • ( V2BX3чщ25) = 282,6 (2.452 ч 24,52)= 2,826 кг • м2;
момент инерции металла после третьего пропуска:
JMET6 = mM4 • ( V2BЫX3чщ26) = 197,82• (3,52 ч 352)= = 1,9782 кг • м2;
Суммарные моменты инерции с металлом
Суммарный момент инерции перед первым пропуском:
2,635+ 9,42 = 12,055 кг • м2,
где суммарный момент инерции при холостом ходе, 2,635кг • м2;
момент инерции металла перед первым пропуском, 9,42 кг • м2;
суммарный момент инерции после первого пропуска:
2,635+ 4,71 = 7,345 кг • м2 ;
суммарный момент инерции перед вторым пропуском:
2,635+ 4,71 = 7,345 кг • м2 ;
суммарный момент инерции после второго пропуском:
2,635+ 2,826 = 5,461 кг • м2 ;
суммарный момент инерции перед третьим пропуском:
2,635+ 2,826 = 5,461 кг • м2 ;
суммарный момент инерции после третьего пропуска:
2,635+ 1,98 =4,613 кг • м2 ;
Определение времени управления
Ускорение при разгоне и торможении
Ускорение при разгоне и торможении принимаем, исходя из того, что время между выходом металла из клети и входом его в клеть для следующего прохода равно 6 секундам, 2 секунды из которых отводятся на установку в требуемое положение линеек и валков. Следовательно, на разгон и торможение отводится по 2 секунды, выходная скорость металла из клети равна 3,5 м/с, а ускорение - а = 1,5 м/с2.
С учётом этого:
Перед первым пропуском
При первом пуске осуществляется разгон с металлом, установившееся движение, торможение без металла. Скорость транспортировки принимается равной 1,75 м/с.
Время разгона равно времени торможения:
Момент динамический при разгоне без металла:
Момент пусковой без металла:
Момент при транспортировке:
Время установившегося движения:
где длина раската перед первым пропуском, 4,3 м.
Момент динамический при торможении без металла:
Момент тормозной без металла:
Первый пропуск
В первом пропуске разгон осуществляется без металла, установившееся движение металла и торможение - с металлом. Скорость транспортировки принимается равной скорости прокатки,
Время разгона равно времени торможения:
Момент динамический при разгоне без металла:
Момент пусковой без металла:
Время установившегося движения:
где длина раската после первого пропуска, 11,6 м,
Момент при транспортировке:
Момент динамический при торможении с металлом:
Момент тормозной с металлом:
Путь, пройденный металлом за время торможения:
Второй пуск
Во втором пуске осуществляется разгон с металлом, установившееся движение, торможение без металла.
Скорость транспортировки принимается равной 2,1 м/с.
Время разгона равно времени торможения:
Путь, пройденный металлом за время разгона:
Момент динамический при пуске с металлом:
Момент пусковой с металлом:
Момент при транспортировке:
Время установившегося движения:
Момент динамический при торможении без металла:
.
Момент тормозной без металла:
После второго пропуска
Во втором пропуске разгон осуществляется без металла, установившееся движение металла и торможение с металлом.
Скорость транспортировки принимается равной скорости прокатки, т. е.:
Время разгона равно времени торможения:
Момент динамический при разгоне без металла:
Момент пусковой без металла:
Время установившегося движения:
где длина раската после второго пропуска, 14,33 м.
Момент при транспортировке:
Момент динамический при торможении с металлом:
Момент тормозной с металлом:
Путь, пройденный металлом за время торможения:
Третий пуск
В третьем пуске осуществляется разгон с металлом, установившееся движение, торможение без металла.
Скорость транспортировки принимается равной 2,45 м/с.
Время, разгона равно времени торможения:
Путь, пройденный металлом за время разгона:
Момент динамический при пуске с металлом:
Момент пусковой с металлом:
Момент при транспортировке:
Время установившегося движения:
Момент динамический при торможении без металла:
Момент тормозной без металла:
Третий пропуск
В третьем пропуске разгон осуществляется без металла, установившееся движение и торможение - без металла.
Скорость транспортировки принимается равной 3,5 м/с.
Время разгона равно времени торможения:
Динамический момент при разгоне без металла:
Момент пусковой без металла:
Время установившегося движения :
где длина раската после третьего пропуска, 20,476 м.
Момент при транспортировке:
Момент динамический при торможении без металла:
Момент тормозной без металла:
Определение момента эквивалентного
Схематически работу рольгангов чистовой клети можно представить, как показано на рис. 2.3.
До обжима После обжима
Вход
Выход
Рисунок 2.3 Последовательность работы рольганга
Согласно проведенным ранее расчетам и последовательности работы рольганга построим нагрузочные диаграммы для рольгангов, расположенных до и после клети, представленные на рис. 2.4 и рис. 2.5 соответственно.
Рисунок 2.4 - Нагрузочная диаграмма рольганга, расположенного до клети
Рисунок 2.5 - Нагрузочная, диаграмма рольганга, расположенного после клети.
Время цикла, время работы, время паузы и время работы без нагрузки соответственно для первого рольганга, расположенного до чистовой клети:
где - время работы рольганга на холостом ходу,
Тогда:
Продолжительность включения двигателей рольганга, расположенного до чистовой клети:
металл статический рольганг двигатель
Момент эквивалентный двигателей рольганга, расположенного до чистовой клети:
где - коэффициент, который учитывает качество охлаждения двигателей,
принимается равным 0.8.
Тогда
Расчеты для второго рольганга аналогичны.
Время цикла, время работы, время паузы и время работы без нагрузки соответственно дня второго рольганга, расположенного после чистовой клети:
где -- время работы рольганга на холостом ходу,
Тогда:
Продолжительность включения двигателей рольганга, расположенного после чистовой клети:
Момент эквивалентный двигателей рольганга, расположенного после чистовой клети:
Тогда:
В рассматриваемом и аналогичных случаях целесообразно выбирать один тип двигателя для всех аналогичных механизмов, в данном случае - для рольгангов. Тогда заключительный этап расчета будет выглядеть таким образом.
Общая продолжительность включения двигателей рольгангов до и после чистовой клети.
Принимаем из стандартного ряда ПВн = 80 %.
Общий момент эквивалентный двигателей рольгангов до и после чистовой клети:
где и - время работы и время паузы соответственно, с.
Тогда, имея два рольганга со своими нагрузочными диаграммами работы:
Коррекция момента (мощности) двигателя на продолжительность включения выполняется таким образом:
Для нашего случая
Расчет на перегрузочную способность ведется после выбора двигателя с использованием нагрузочной диаграммы, при этом не должен превышать допустимое значение для конкретного типа механизмов согласно табл. 1.
Для нашего случая:
> 3,5 - это соответствует тяжелому режиму работы механизма, следовательно, двигатель проходит по нагреву.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особенности транспортирования прокатываемого металла к прокатному стану. Анализ схемы секции рольганга. Основные этапы расчета ролика на сопротивление усталости. Знакомство со способами определения долговечности подшипников ролика и паразитной шестерни.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 10.02.2014Конструирование рольганга и анализ технического задания на проектирование. Расчет и проектирование балок роликовых. Конструирование путевых выключателей. Расчет и выбор трубопроводов. Расчет, выбор насоса гидравлического привода, себестоимость рольганга.
дипломная работа [5,3 M], добавлен 22.10.2011Кинематический анализ мальтийского механизма. Определение угловой скорости и ускорения креста. Кинематический анализ планетарной передачи, кривошипно-ползунного механизма. Приведение моментов инерции звеньев и определение момента инерции маховика.
контрольная работа [368,7 K], добавлен 10.10.2011Выбор двигателя и кинематический расчет привода. Определение требуемой мощности двигателя. Распределение передаточного числа привода по всем ступеням. Определение частот вращения, угловых скоростей, вращающих моментов и мощностей по валам привода.
курсовая работа [194,1 K], добавлен 01.05.2012Характеристика и предназначение рольганга – роликового конвейера. Выбор типа транспортирующей машины, увеличение коэффициента механизации при производстве вареных колбас, снижение применения ручного труда. Расчет конвейера, цепной передачи и подшипников.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.03.2010Определение понятий статического момента и момента инерции, действующих на валу главного привода. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик двигателя. Расход электроэнергии за сутки, среднесуточный КПД и коэффициент мощности.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 20.03.2012Основные дефекты металла при резке и методы их устранения. Расчет и проектирование привода тянущего ролика. Проектировочный расчет зубчатых передач. Расчет шпонок и шлицевых соединений. Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 20.03.2017Требования к качеству материалов труб для газопроводов. Определение параметров трещиностойкости основного металла. Исследование механических свойств металла трубы опытной партии после полигонных пневмоиспытаний. Протяжённые вязкие разрушения газопроводов.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 24.01.2013Определение мощности электродвигателя. Выбор типа электродвигателя. Определение момента инерции маховика (метод К.Э. Рериха). Работа сил резания. Расчет диаметра вала по вращающему моменту от двигателя. Анализ механизма резания лесопильной рамы.
реферат [239,8 K], добавлен 20.09.2012Расчет механической характеристики сепаратора, приведённого к валу двигателя момента инерции рабочей машины. Определение время пуска и торможения электропривода, активной и реактивной мощности потребляемой из сети. Выбор аппаратуры управления и защиты.
курсовая работа [868,0 K], добавлен 19.03.2015
