Типы и конструкция нажимных механизмов, их сравнительная характеристика. Расчет нажимного механизма

   Министерство образования и науки Челябинской области

ГБОУ СПО (ССУЗ)

«Ашинский индустриальный техникум»

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине:

Оборудование ОМД

на тему:

   Типы и конструкция нажимных механизмов, их сравнительная характеристика. Расчет нажимного механизма.

 

 

 

 

                                                                                                                       Выполнила:

                                                                                                                       Студентка гр. ЗПП-14

                                                                                                                      

                                                                                                                       Проверил:

                                                                                                                       Преподаватель:

                                                                                                                     

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                       Аша, 2014

                                                                   Содержание

 

 

1. Нажимные механизмы                                                                                          стр.2-3

2. Гидравлические и гидромеханические нажимные механизмы                         стр.3-4

3. Нажимные винты и гайки                                                                                    стр.4-5

4. Определение  крутящего момента и мощности  электродвигателя            стр.6-8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                         1.

                                                         Нажимные механизмы

 

    Установка валков  в вертикальной плоскости на  большинстве станов осуществляется  при помощи специального механизма  с нажимными винтами .

    На  всех листовых , полосовых и обжимных станах положение нижнего валка с подушками и подшипниками в рабочей клети постоянно. Поэтому раствор между валками регулируется перемещением при помощи нажимного механизма только верхнего валка.

   На четырехвалковых  станах , прокатывающих длинные полосы , для получения заданной толщины полосы корректировка обжатия осуществляется по ходу , поэтому нажимной механизм верхнего валка должен быть рассчитан на преодоление полного усилия, действующего на валки в процессе прокатки.

   На сортовых  двух- и трехвалковых станах положение валков при прокатке не изменяется; необходимое расстояние между ними, требуемое калибровкой валков, устанавливают заранее, при настройке стана.

   На сортовых двухвалковых станах с целью сохранения линии прокатки на постоянном уровне необходимое расстояние между валками для прокатки заданного профиля устанавливают перемещением верхнего и нижнего валков.

   На блюмингах, слябингах и толстолистовых станах  перемещение верхнего валка происходит  после каждого пропуска металла  через валки, поэтому для сокращения  паузы между проходами для  установки верхнего валка применяют  быстроходные нажимные механизмы  с приводом от вертикальных  фланцевых электродвигателей через  цилиндрические шестерни.

   Нажимное  устройство имеет привод от  двух электродвигателей вертикального  типа мощностью 180-270 кВт (п=500/750/100 об/мин). Смазка жидкая циркуляционная. Наружный диаметр нажимного винта 440 мм, резьба однозаходная , шаг 48 мм, диаметр пяты 500 мм, передаточное отношение от электродвигателя к нажимному винту 4,5, скорость перемещения винтов до 250 мм/с.

                                                                         2.

   Тихоходные нажимные механизмы с приводом от электродвигателя через глобоидные червячные передачи применяют на среднелистовых, тонколистовых и полосовых станах кварто горячей и холодной прокатки, где скорость перемещения валков невелика (ввиду необходимости точной регулировки толщины листов и полос.

   Диаметр  нажимного винта равен 560 мм, шаг 12 мм. Редуктор нажимного механизма  смонтирован в отдельном корпусе, установленном на верху станины. Между редукторами установлен  гидроцилиндр уравновешивания  валков. 

   В отличии от сортовых прокатных станов на листовых прокатных станах при прокатке тонких листов и полосы верхний валок можно устанавливать, когда металл находится между валками, что необходимо для выравнивания толщины прокатываемой полосы.

   Таким  образом, механизмы привода нажимных  винтов должны быть рассчитаны  на полное давление, оказываемое  металлом на валки при прокатке.

   Для повышения  быстроты и точности установки валков на некоторых станах применяют нажимные механизмы: с червячно-цилиндрическим приводом, двухскоростные и комбинированные (гидромеханические).

 

                          Гидравлические и гидромеханические нажимные механизмы.

 

    В процессе  прокатки толщина выходящей из  валков полосы непрерывно изменяется  вследствие непостоянства толщины  полосы (подката) при входе в валки, механических свойств полосы  по длине рулона, условий смазки  и полосы и т.п. Для определения  толщины полосы и её изменения (разнотолщинности)  на стане перед и за валками устанавливают летучие микрометры (контактные и бесконтактные толщиномеры) различного типа (индуктивные, рентгеновские и др.). Изменение толщины полосы можно также фиксировать косвенным способом путем измерения  давления при прокатке месдозами, установленными под нажимные винты ( или под подушки нижнего валка).

    Показания (электрические сигналы датчиков изменения толщины) этих приборов можно

                                                                          3.

Использовать в системах автоматического регулирования  толщины (САРТ) полосы в процессе прокатки с целью снижения продольной и поперечной разнотолщинности.

    В нажимных  механизмах электромеханического  типа, в которых нажимные винты  приводятся от электродвигателей, эти сигналы используются для  включения (выключения) электродвигателей, т.е. для вращения нажимных винтов  и изменения тем самым величины  обжатия полосы в процессе  прокатки.

    Для  регулирования профиля полосы  к шейкам валков необходимо  прикладывать дополнительные усилия  при помощи гидроцилиндров. В  соответствии с показаниями измерительной  толщины полосы необходимо изменять  эти усилия  путем изменения  давления жидкости в гидроцилиндрах.

    Регулирование  давления (в пределах 40-400 кгс/см2) осуществляется воздействием шаговых электродвигателей (включаемых оператором или автоматически от сигналов измерителей толщины полосы) на напорные клапаны в системе гидропривода цилиндров.

   Давление в цилиндре гидроизгиба валков создается насосом. Изменение давление происходит при включении шагового электродвигателя, который через передачу винт-гайка изменяет усилие сжатия пружины переливного напорного клапона; при этом часть рабочей жидкости в системе через золотник клапана направляется в сливной бак. В гидросистеме имеется фильтр для очистки жидкости от твёрдых частиц, обратный клапан и манометр.

     Точность  работы нажимных механизмов в  САРТ в значительной степени  определяется точностью и надежностью  приборов, применяемых для прямого (толщиномеры) или косвенного (месдозы) измерения толщины и разнотолщинности прокатываемой полосы.

 

                                                    Нажимные винты и гайки.

   Нажимной  винт воспринимает усилие на  валки при прокатке, приходящееся  на одну шейку валка, и передаёт  его через нажимную гайку станине. Поверхности  трения в пяте  нажимного винта придана сферическая  форма для лучшей самоустановки подушки с подшипником по оси нажимного винта.

                                                                         4.

    На  блюмингах, слябингах и черновых  клетях толстолистового стана  диаметр сферических подпятников по сравнению с диаметром винта делают увеличенным. Практика показывает, что,  несмотря на небольшой угол подъема винтовой линии и  теоретически самотормозящуюся пару винт – гайка, все же при динамических нагрузках наблюдается «отход» (самоотвинчивание) нажимных винтов. При увеличении диаметра подпятника и применении густой смазки резьбы (вместо жидкой) возрастает момент трения, т.е. затрудняется самоотвинчивание винтов. Для листовых станов нажимные винты делают с мелкой резьбой и небольшим углом подъема (менее 1), поэтому самоотвинчивание их не происходит; для уменьшения потерь на трение при вращении винта под сферическую пяту подводят густую смазку.

     Гайки  нажимных винтов – наиболее  быстроизнашивающиеся детали. Их  изготовляют из литой бронзы  марок АЖ9-4 и АЖМц10-3-1,5.

     Практикой  установлено, что при жидкой смазке  нажимной пары винт-гайка износ  их резьбы в 1,5-2 раза меньше, чем  при густой смазке. При подаче  жидкой смазки масло стекает  по резьбе винта в его подпятник  и оттуда – в общую циркуляционную  систему. Во многих случаях применение жидкой смазки нажимной гайки не желательно, так  как при этом может возникать самоотвинчивание нажимных винтов. При подводе густой смазки последняя выдавливается по резьбе и теряется безвозвратно.

    Нажимной  винт вращается ступицей центральной  шестерни или червячного колеса  и перемещается в ней по  вертикали. Верхний конец нажимного  винта делают квадратным ( у обжимных станов) или цилиндрическим со шлицами (у листовых станов). Для уменьшения трения (в быстроходных нажимных механизмах) на квадратном конце иногда предусматривают направляющие, наплавляя бронзу или прикрепляя винтами бронзовые планки; в этом случае ступица может быть отлита из стали.

      На нажимных винтах обычно  применяют одноходовую резьбу  и только в быстроходных нажимных  механизмах блюмингов  иногда  используют  двухзаходную резьбу. Для уменьшения износа резьбу нажимных винтов подвергают поверхностной закалке и шлифуют.

      Диаметр нажимного винта определяют  в зависимости от усилия действующего на него

                                                                            5.

 при прокатке:                                                  

где  -  внутренний диаметр нарезки винта;

         – максимальное усилие, действующее на винт при прокатке;

        – допускаемое напряжение на сжатие винта.    

        Нажимные винты изготовляют из  кованной стали марок Ст5, 40Х и 40ХН с пределом прочности . Исходя из пятикратного запаса прочности, допускаемое напряжение на сжатие материала винта можно принимать равным

        Определенный расчетом диаметр  нажимного винта согласуется  затем с данными ГОСТ 3968-55.

       Диаметр нажимной гайки D и высоту ее H обычно выбирают из следующих соотношений

 

                   Определение крутящего момента  и мощности электропривода.

 

       Для вращения нажимного винта, когда на него (по поверхности  пяты) действует давление, к верхнему  концу нажимного винта необходимо  приложить определенный крутящий  момент, который можно подсчитать  по формуле 

где   - усилие, действующее на нажимной винт;

         - диаметр пяты нажимного винта;

        - коэффициент трения в пяте;

                                                                          6.

        - средний диаметр резьбы нажимного винта;

       - угол подъема резьбы;

       - угол трения в резьбе, определяемый по формуле                                     где  - коэффициент трения в резьбе между нажимной гайкой и винтом; обычно (при нормальной смазке резьбы) принимают , тогда .

     Усилие  , действующее на нажимной винт, определяют для разных станов по разному:      Когда нажимной винт перемещается только во время паузы между проходами (на блюмингах, толстолистовых станах), на него не действует давление металла на валки. Однако в это время на него действует усилие со стороны устройства для уравновешивания верхнего валка. Это усилие обычно бывает на 20-40% больше веса уравновешиваемых деталей .

      Таким образом:

                                            ,

где  - усилие на одну подушку валка со стороны механизма уравновешивания;

       - вес уравновешиваемых деталей (верхнего валка, его подушек и нажимных винтов).

    В тонколистовых  станах верхний валок устанавливают  во время процесса прокатки, т.е. при полном давлении металла  на валки. В этом случае на  один нажимной винт будет действовать  усилие, равное половине давления  при прокатке, т.е. .