Разработка вербальной модели CALS технологии для заданной предметной области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

Кафедра прикладной математики и информатики

Отчёт

к лабораторной работе №1

по дисциплине: "Моделирование систем"

на тему: "Разработка вербальной модели CALS технологии для заданной предметной области"

Задание. Разработать вербальную модель для описания прокатного стана

Выполнил: ст. гр. ПС-07б

Умяров Н.Х.

Проверил: доц. каф. ПМИ

Григорьев А.В.

Донецк 2011

1. Вербальное описание прокатного стана

1.1 Сущность и свойства системы как единого целого

Система представляет собой портативную установку, предназначенную для размерной обработки листового металла. Прокатный стан - это совокупность привода, шестеренной клети, одной или нескольких рабочих клетей. Прокатка металла осуществляется при прохождении его между валками, вращающимися в разных направлениях (рис. 1). При прокатке металл обжимается, в результате чего толщина полосы уменьшается, а ее длина и ширина увеличиваются.

Рисунок 1 Работа прокатного стана

Входные данные системы:

- металлические слитки и полуфабрикаты (блюмы, слябы, заготовки и сутунки) различных форм, размеров и марок сталей. К основным параметрам слитков, влияющим на качество, относятся их развес, форма и соотношение геометрических размеров. Параметры зависят от химического состава и назначения металла. Развес слитков для прокатного производства может колебаться в широких пределах от 100 кг до 50 т и выше. Формами входных слитков металла являются прямоугольная заготовка. Выходные данные системы: - изделия, полученные в результате работы системы (металлические листы, вытянутые в длину и/или ширину и уменьшены в высоту);

2. Состав, свойства частей и их функции

2.1 Структура системы

Установка прокатного стана в сборе, включающая:

а) опорную станину (рис. 2);

Рисунок 2 Станина прокатного стана

прокатный металл станина

б) двигатель, который генерирует вращательную силу

в) редуктор, который за счет уменьшения скорости вращения, повышает силу давления

г) валки, через которые проходят заготовки (укреплены в подушках с подшипниками качения)

д) шпиндель, вращающий валки

е) рабочая клеть (одна или несколько для придания особых форм изделию) В ней (них) осуществляется прокатка металла

ж) подшипники, на которых вращаются валки

з) муфты, соединяющие части механизмов (двигатель с редуктором, редуктор с валками)

Общая схема представлена на рисунке 3.

- пневматическая система;

- стойка управления в составе:

а) блоки питания, контроля и управления;

б) система охлаждения;

- комплект ЗИП (запчасти, инструменты и принадлежности);

эксплуатационная документация (паспорт, инструкция по эксплуатации и комплект необходимых принципиальных схем).

Станок может работать в автоматическом и ручном режимах.

2.2 Входы-выходы частей и их задачи

Прокат можно разделить на пять основных групп: 1) заготовки всех видов, 2) сортовая сталь, 3) листовая сталь, 4) специальные виды проката, 5) трубы. В данной модели входным материалом служит листовая сталь.

Основные данные приведены в таблице ниже:

3. Структура системы и её роль в формировании свойств системы как единого целого

Наиболее общая схема технологического процесса прокатки включает операции подготовки исходного металла к прокатке, нагрева перед обработкой давлением, собственно прокатки для получения заданного профиля, отделку проката и контроль его качества. В зависимости от стадии прокатки (производство заготовок или готовой продукции из слитка или литой заготовки) и вида проката число технологических операций и их последовательность может изменяться.

Прокатные валки обжимают металл и придают ему требуемую форму. Прокатный валок (рис. 4) состоит из бочки 3 (гладкой или с ручьями 4), шеек 2, расположенных с обеих сторон бочки и опирающихся на подшипник валка, трефов 1, предназначенных для соединения валка со шпинделем. Валки изготовляют из чугуна и стали. Мягкие чугунные валки применяют при черновой горячей прокатке стали. На блюмингах, слябингах, обжимных клетях сортовых станов и на станах холодной прокатки листов применяют литые или кованые стальные валки. Кованые валки несколько прочнее литых, но дороже в 1,5. ..2 раза, поэтому их применяют реже. Для листовых станов применяют валки из легированной стали (хромоникелевой и хромомолибденовой).

Рисунок 4 Прокатный валок и его элементы

Для прокатных станов применяют двигатели постоянно или переменного тока (асинхронные и синхронные). Так как частота вращения быстроходных двигателей обычно не соответствует частоте вращения валков в прокатных клетях, между двигателями и клетями устанавливают редукторы. В прокатим клетях вращающий момент двигателя необходимо распредели между несколькими валками. Для этого применяют шестеренные клети. Крутящий момент от двигателя к валкам передается при помощи шпинделей и муфт.

Тип прокатного станка -- холодная поперечная прокатка. Поперечная прокатка - это деформация металла двумя валками, вращающимися в одну сторону; ось прокатки параллельна большим осям валков (рис. 5).

Рисунок 5 Поперечная прокатка

Вспомогательные характеристики:

- напряжение питания - ~380±18%; 50Гц; 3-фазы;

- масса комплекса - 1000 кг.

4. Возможности изменения в составе и функциях системы

На этапе функционирования системы важным этапом является выбор стана. В зависимости от числа и расположения валков в клети стан разделяют на двухвалковые, трехвалковые, четырехвалковые многовалковые, универсальные. Станы двухвалковые (рис. 7, а) имеют рабочие клети с двумя валками с постоянным направлением вращения. Полоса между валками проходит один раз. Станы трехвалковые имеют в рабочей клети три прокатных палка с постоянным направлением вращения, расположенных и одной вертикальной плоскости (рис. 7, б). Многовалковые станы (шести-, двенадцати- и двадцативалковые) (рис 21.7 г) широко применяют в последние годы. Благодаря малому диаметру валков (10…30 мм) и большой жесткости рабочей клети позволяют катать тончайшую ленту.

Рисунок 6 Виды станов

Также можно использовать универсальный вариант стана. Металл в универсальных станах обжимается горизонтальными и вертикальными валками; последние обеспечивают получение ровных и гладких кромок проката. Универсальные балочные станы применяют при прокатке балок высотой до 1000 мм. Вертикальные валки рабочих клетей этих станов являются неприводными и располагаются между опорами подшипников горизонтальных валков в одной плоскости с ними.

Для более эффективной работы системы комплекс может быть оснащен: рольгант, который доставляет заготовки к металлическим клетям (рис. 7).

Рисунок 7 Рольгант

5. Экспериментальные данные, характеризующие структуру и поведение системы

Структура системы определяет те возможности, которыми она обладает. При правильном использовании системы она способна выполнить любые виды работ, связанные с прокатом металла. Допустимые параметры входных данных приведены в описании структуры системы.

Примеры работы станка приведены на рисунке 8.

Рисунок 8 Прокат тонколистовой стали

Проектирование прокатного стана

При проектировании прокатного стана необходимо учитывать то, с какими входными листами металла он будет работать и какая толщина будет у готовой продукции. От этих параметров зависит конфигурация станка.

Такие параметры станка, как габариты станка, размер опорной станины, вес станка, нужно учесть на этапе проектирования. Также на данном этапе необходимо определить материалы, из которых изготавливается станок (станки).

На этапе проектирования необходимо определить возможности по управлению станком, например, управление может осуществляться производственным персоналом, возможно частичное или полное автоматическое управление. По данному вопросу должны учитываться вредность производства, удобство в управлении станком, а также требуемое качество изготавливаемых станком изделий.

Строительство прокатного стана

Во время строительства прокатного стана следует учесть его месторасположение, удобство разгрузки заготовок, загрузки готовой продукции.

Решается вопрос об оснащении необходимым оборудованием прокатного стана, по возможности имеет смысл приобретать более качественные детали. Обязательно следует учесть воможные поломки прибора, значит нужно подготовить место для запчастей.

Наконец, нужно выделить рабочих для строительства прокатного стана, приобрести все необходимые детали и материалы, провести инструктаж.

Управление прокатным станом

В общем случае, управлять прокатным станом может один человек. Он же будет следить за непрерывной подачей заготовок, корректную работу всех частей прокатного производства, но, впринципе, эта задача может быть возложена на автоматику -- использование современных программых средств позволяет описать довольно сложную логику работы оборудования. Современные прокатные станы не могут обойтись без компьютерного управления их механическими узлами. Для того чтобы могли быть реализованы рассчитанные на основе научно обоснованных, сложных математических моделей режимы деформирования металла при прокатке, нужны также датчики, гидравлические и электрические исполнительные устройства с сервоуправлением. Помимо этого система управления должна иметь современный человеко машинный интерфейс, средства on line архивирования массива технологических параметров и стандартный интерфейс доступа к этим параметрам со стороны цеховой АСУ.

Размещено на Allbest.ru