4. Электрооборудование

4.1. Расчет электропривода формовочного стана

4.1.1. Требования к электроприводу стана.

При производстве сварных труб особенностью технологического процесса является его непрерывность. Остановка отдельных механизмов и нарушение ритма работы не только снижает производительность стана, но и в отдельных случаях приводит к авариям.

Высокая запыленность, непрерывная круглосуточная работа, наличие зон с повышенной температурой, влажность создают тяжелые условия для эксплуатации оборудования. Для обеспечения надежной работы электрооборудования, применяются электрические машины с повышенной электрической и механической прочностями.

В металлургической промышленности приводы требуют глубокого регулирования частоты вращения, что позволяет выбрать необходимый режим скорости формовки, плавности регулирования частоты вращения, стабильности работы на заданной скорости при заданном отклонении момента нагрузки, возможности регулирования частоты вращения вверх и вниз от основной, естественной характеристики.

Таким требованиям наиболее удовлетворяют двигатели постоянного тока.

Двигатели постоянного тока, несмотря на их более высокую сложность эксплуатации и высокую стоимость по сравнению с асинхронными, имеют более простые и надежные способы регулирования частоты вращения, большие пусковые моменты и большую перегрузочную способность, чем у двигателей переменного тока. Вследствие чего выбираем двигатель постоянного тока.

Схема привода формовочной клети

Рис.6

4.1.2. Выбор электродвигателя

Мощность двигателя определяется выбранным сортаментом, скоростью и режимом нагрузки. Для нагрузочной диаграммы характерным является отсутствие пауз. Поэтому двигатель будет допускать кратковременные перегрузки и не будет загружен полностью по нагреву.

Типовая нагрузочная диаграмма показана на рис.7.

Рис.7

М-момент прокатки;

t-время работы двигателя

Расчет ведется для наиболее нагруженной клети. Поэтому проведем расчет и выберем электродвигатель для этой клети, а для остальных будем использовать тот же самый двигатель. Схема привода третьей формовочной клети показана на

рис.6.

Момент прокатки вычисляется из известного усилия прокатки по формуле:

М_n=0,5·Т_т·(D_н^р+D_в^р), Н·м

где Т_т -тянущее усилие, Н

D_н^р -диаметр нижнего валка по реборде, м

D_в^р -диаметр верхнего валка по реборде, м

М_n=0,5·3920·(0,408+0,862)=2489,2 Н·м

Момент привода рабочих валков определяется по формуле:

М_пр=М_n+М_тр, Н·м

где М_n –момент прокатки, Н·м

М_тр –момент трения, Н·м

Момент трения рассчитывается по формуле:

М_тр=F·d_ц··В_а·1/2, Н·м

где F-давление металла на валки, Н

d_ц –диаметр цапфы, м

 -коэффициент трения

В_а –количество валков в клети, шт

М_тр=39996·0,15·0,03·2·1/2=180 Н·м

Момент привода рабочих валков:

М_пр=2489,2+180=2669,2 Н·м

Момент прокатки, приведенный к валу двигателя находится по формуле:

М_ст=М_пр/_пер, Н·м

где _пер –коэффициент полезного действия передачи.

Коэффициент полезного действия передачи определяется:

_пер=_шп·_ред·_м,

где _шп –коэффициент полезного действия шпинделя, _шп=0,95

_ред –коэффициент полезного действия редуктора, _ред=0,9

_м –коэффициент полезного действия муфты, _м=0,97

_пер=0,95·0,9·0,97=0,82

Момент прокатки, приведенный к валу двигателя:

М_ст=2669,2/0,82=3255,12 Н·м

Мощность привода, необходимая для стабильной формовки труб, определяем по формуле:

Р_пр=М_ст·n/9550, кВт,

где n – частота вращения нижнего валка, об/мин

n=n₁·U, об/мин

где n₁-частота вращения нижнего валка, об/мин, n₁=20

U-передаточное отношение редуктора (1ц21), U=20

N=20·20=400 об/мин

Р_пр=3255,12·20/9550=6,8кВт

На основе необходимого скоростного режима вращения валков и рассчитанной мощности выбираем двигатель 4П-355-35-200-У3. Характеристика на выбранный двигатель приведена в табл.13

Таблица 13

Тип двигателя	Р, кВт	U, В	Iн, А	n ном	n мах			д, %	Rя, Ом
				Об/мин		n ном	n мах
4П-355-35-200-У3	200	440	355	400	1800	1,5	1,3	86,9	0,084

Габаритные и установочные размеры машины постоянного тока приведены на рис.8

Рис.8