Модернизация эджерной клети стана Кварто 2840

С О Д Е Р Ж А Н И Е

 

РЕФЕРАТ…………………………………………………………………………..  4

Перечень листов графических материалов………………………………………  5

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...  6

1  ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ 

    1.1 Описание технологического процесса прокатки листов из алюминиевых

        сплавов на ОАО «КУМЗ»……………………………………….………...... 7

1.2 Расчет усилия и момента при горячей прокатке листов в

     вертикальных валках ……………………………………………………….. 9

2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

     2.1 Описание конструкции вертикальной прокатной клети 1000 ……….…. 13

     2.2 Литературный и патентный обзор………………………………………... 16

     2.3 Модернизация узлов машины………………………….…….………….... 22

3 РАСЧЕТНАЯ  ЧАСТЬ

     3.1 Расчет мощности электродвигателя главного привода............................. 26

     3.2 Кинематический расчет редуктора главного привода............................... 28

     3.3 Проектировочный расчет зубчатой цилиндрической передачи

           редуктора........................................................................................................ 28

     3.4 Прочностной расчет зубчатой передачи редуктора................................... 29

     3.5 Расчет зубчатого соединения быстроходного вала на прочность............ 32

     3.4 Расчет долговечности подшипников быстроходного вала....................... 34

4 ЭКСПЛУАТАЦИЯ  И ОБСЛУЖИВАНИЕ МАШИНЫ

    4.1 Смазка узлов трения вертикальной  клети 1000…..…………………….… 37

    4.2 Техническое обслуживание и ремонт  …………………………………..… 40

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…................................................................................................ 42

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................................. 43

СПЕЦИФИКАЦИИ ЧЕРТЕЖЕЙ

РЕФЕРАТ

Курсовой проект выполнен на 43 листах, содержит 8 иллюстраций, 11 использованных литературных источников. Графическая часть проекта состоит из 4 листов формата А1.

Перечень ключевых слов: листы из алюминиевых сплавов, горячая прокатка, клеть с вертикальными валками, главный привод, редуктор.

В курсовом проекте рассмотрена вертикальная клеть 1000, которая входит в состав полунепрерывного стана 2800 горячей прокатки листов из алюминиевых сплавов.

Цель работы: повышение надежности привода валков вертикальной клети 1000.

В курсовом проекте спроектирован привод рабочих валков вертикальной клети 1000, состоящий из вертикальных электродвигателей постоянного тока и одноступенчатых цилиндрических редукторов. Синхронизация вращения валов электродвигателей осуществляется электрической схемой управления. Приводы смонтированы в верхней части каретки рабочего валка.

Пояснительная записка содержит технологическую, конструкторскую, расчетную части, а также раздел по эксплуатации и обслуживанию оборудования.

Технологическая часть включает в себя описание технологии прокатки листов из алюминиевых сплавов, расчет усилия и момента прокатки в вертикальных валках.  Конструкторская часть содержит описание конструкции вертикальной клети 1000; литературный и патентный обзор; обоснование конструкторских решений, принятых при модернизации узлов. Расчетная часть включает в себя расчет мощности электродвигателя главного привода прокатного стана, кинематический расчет редуктора, проектировочный и прочностной расчеты зубчатой передачи редуктора, расчет на прочность зубчатой муфты быстроходного вала, расчет долговечности подшипников быстроходного вала редуктора.

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

 

№ п/п	Наименование документа	Обозначение документа	Формат
1	Клеть вертикальная 1000	КП2 1504.04 123 627 01ВО	А1, А2×3
2	Каретка с валком	КП2 1504.04 123 627 02СБ	А1
3	Шестерня	КП2 1504.04 123 222 02 22	А2
4	Обойма зубчатая	КП2 1504.04 123 222 02 25	А3
5	Кольцо	КП2 1504.04 123 222 02 27	А3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной техники и авиации, создание новых машин и механизмов, повышение силовых параметров их эксплуатации не возможно без применения высокопрочных изделий из алюминиевых сплавов. Процессы производства различного вида изделий из алюминиевых сплавов (прокатка, прессование) включают в себя операции упрочнения готовых изделий – термическую обработку. ОАО «КУМЗ» оснащено современным технологическим оборудованием по всему технологическому циклу. В настоящее время наблюдаются значительные трудности с реализацией традиционного сортамента алюминиевой продукции, связанные с общей нестабильностью Российской экономики, что заставляет искать новые рынки сбыта. Одним из наиболее крупных секторов потребления алюминия, являются транспортное машиностроение и строительная индустрия.

Листовой прокат является наиболее экономичным видом металлопродукции. Он очень удобен для изготовления различных деталей методом штамповки и создания легких и прочных конструкций.

Листовой прокат из алюминиевых сплавов на ОАО «КУМЗ» производится на полунепрерывном стане горячей прокатки 2800. Вертикальная клеть 1000 производит обжатие боковых сторон слитков, которые раскатываются в четырехвалковой клети.

В настоящее время привод рабочего валка вертикальной клети 1000 состоит из электродвигателя постоянного тока мощностью 640 кВт, промежуточного вала и червячного редуктора.

Применение червячного редуктора в главном приводе прокатного стана связано со значительными потерями мощности на трение в червячной передаче (КПД привода 0,68…0,72). Кроме того, рабочие валки стана при выключенном приводе не могут свободно вращаться. Значительное завышение мощности электродвигателя главного привода (N=640 кВт) связано с большими потерями на трение. Перевалка клети затруднена тем, что необходимо отсоединять от валковой каретки червячный редуктор, расположенный в нижней ее части.

Задача проектирования – повысить надежность и КПД привода валков, повысить удобство обслуживания клети при перевалках.

 

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание технологического процесса прокатки листов из алюминиевых сплавов на ОАО «КУМЗ»

Листовой прокат из алюминиевых сплавов на ОАО «КУМЗ» производится на полунепрерывном стане 2800.

Полунепрерывный стан 2800 горячей прокатки входит в состав цеха по производству тонких и толстых листов из алюминиевых сплавов.

Продукцией стана горячей прокатки 2800 являются листы толщиной 6–60 мм по ГОСТ 21631-76 и плиты толщиной до 12-150 мм по ГОСТ 17232-79. Ширина продукции составляет 1000-2800 мм. Материал листов – алюминиевые сплавы марок Д1, Д16, АМц, АМг2, АМг3, АМг6, В95.

По способу изготовления листы бывают неплакированными, с технологической плакировкой толщиной 1,5 мм и с нормальной плакировкой толщиной 2-4 мм. Листы подвергают плакированию с целью предохранения их от коррозии. Плакирование заключается в том, что на слитки накладывают планшеты толщиной 10 мм из чистого алюминия и производится последующая горячая прокатка. Под действием высоких давлений и температуры, основной металл и плакирующий слой прочно соединяются.

По состоянию материала листы выпускаются без термической обработки, отожженные, нагартованные, закаленные с естественным или искусственным старением. Термическая обработка продукции производится в термическом отделении.

В качестве заготовок служит плоский литой слиток – сляб. Слитки производятся на вертикальных машинах полунепрерывного литья.

Перед горячей прокаткой производится ряд подготовительных операций. Слитки подвергают гомогенизирующему отжигу для создания равномерной структуры по всему сечению, в результате чего повышается пластичность металла. Гомогенизация проводится при температуре           450-600 ºС в течении нескольких часов. Для гомогенизации применяются вертикальные электрические печи. После гомогенизации производится правка слябов на роликовой правильной машине до кривизны, не превышающей 0,5 мм на длине в 1 м. Правленые слитки разрезаются дисковыми пилами на мерные длины 1500-2500 мм. Далее на специальных станках производится фрезерование верхней и нижней поверхности сляба.

Наложение планшет производят на линиях плакирования, оборудованных профилированными валками, подгибающими кромки листов на боковые грани слябов. Длина плакировочных листов на 100-150 мм меньше длины слитка, т.к. при дальнейшей прокатке в первых проходах вытяжка плакировочных листов превышает вытяжку слитка.

Перед прокаткой слябы нагревают в методических печах с электрическим обогревом до температуры , необходимой для горячей прокатки. Время нагрева слябов 2-8 ч. Температурные интервалы нагрева слябов перед прокаткой: 410-500 ºС в зависимости от марки сплава.

Нагретые до заданной температуры слитки, по одному выдаются на подводящий рольганг линии горячей прокатки.

Линия горячей прокатки 2800 содержит четырехвалковую клеть и двухвалковую клеть с вертикальными валками. Схема линии горячей прокатки 2800 изображена на рисунке 1.1.

 

 

1 – методические  нагревательные печи; 2 – склад слитков, перед прокаткой;

3 – вертикальная  двухвалковая клеть 1000; 4 – четырехвалковая  реверсивная клеть; 5 – устройства  обрезки и сматывания листов; 6 – транспортер 

Рисунок 1.1 – Схема линии горячей прокатки 2800

 

 

 

В первую очередь нагретый слиток поступает в клеть с вертикальными валками, где производится одно обжатие. Клеть с вертикальными валками выполняет несколько функций: устраняет исходные различия в ширине слитка и подгибает кромки плакировочных листов. Затем, в процессе раскатывания слитка в черыхвалковой клети, производятся 2-6 обжатий в клети с вертикальными валками.

Основная деформация производится в чертырехвалковой клети за необходимое количество пропусков. Первые проходы производятся на скорости 0,3…0,8 м/с при относительных обжатиях 5…8%. Последние проходы проводятся на скорости 1…1,8 м/с при относительных обжатиях 18…20%. Процесс горячей прокатки осуществляется с применением технологической смазки: 3…5% эмульсии на основе эмульсола 59Ц, которая отводит тепло от рабочих валков.

После прокатки производится обрезка переднего и заднего конца листов. Тонкие листы сматываются на моталке в рулоны и передаются на охлаждение. Плиты передаются линию отделки плит с помощью поперечного транспортера. В зависимости от заказа, прокатная продукция передается на линии термической обработки, резки и упаковки.

 

1.2 Расчет усилия и момента  при горячей прокатке листов  в вертикальных валках

Особенность прокатки металла в вертикальных валках заключается в неравномерности распределения приконтактного уширения полосы как по длине, так и по ширине полосы. По этой причине использовать теоретические зависимости для расчета напряженного состояния при продольной прокатке в горизонтальных валках некорректно, так как результаты расчетов существенно завышаются [1]. Схема деформации металла в клети с вертикальными валками изображена на рисунке 1.2.

 

 

 

Рисунок 1.2  – Схема деформации металла в клети с вертикальными валками

 

При расчете энергосиловых параметров прокатки толстых листов в вертикальных валках использована теория Бровмана – Герцева [2], основанная на вариационных методах механики деформируемых сред. При этом принят ряд допущений:

1. Так как ширина очага деформации мала в сравнении с высотой и длиной, боковые поверхности свободны от внешних нагрузок и течение металла происходит в направлении наименьшего сопротивления – по оси Х, то принимается условие: σх=0, τxz=0, τxy=0;
2. Деформируемый металл удовлетворяет требованиям жесткопластической среды;
3. Зона пластической деформации не охватывает всего сечения полосы. Прокатка металла происходит без вытяжки, а весь деформируемый металл расходится на уширение приконтактных слоев.

Исходные данные для расчета:

исходный размер сечения сляба h0×2b0=1620×250 мм;

ширина сляба после прокатки h1=1600 мм;

температура прокатки 400...450 °С;

прокатываемый металл – алюминиевый деформируемый сплав Д16, предел прочности при температуре прокатки σв = 42 МПа [3];

радиус валков R=500 мм;

скорость прокатки V=1 м/с.

Абсолютное обжатие  металла

∆h = h0-h1 =1620-1600=20 мм

Длина поверхности контакта металла с валком

 мм    

Ширина очага деформации

Толщина сляба на кромках после прокатки

Среднее значение толщины сляба

Относительное обжатие

Коэффициент напряженного состояния, учитывающий влияние размеров очага деформации

Среднее контактное нормальное напряжение

Усилие прокатки, расчетное