книги из ГПНТБ / Шор Э.Р. Новые процессы прокатки
.pdf142Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения
2)статический момент нагрузки изменяющимся по линейно му закону. Эквивалентная величина его за время прокатки оп
ределяется по выражению
<К |
]/ т ^«акс+Ммакс ^х.х+ |
(82) |
||
где Л4мате —максимальный статический момент в данном про |
||||
ходе; |
|
|
|
|
7ИХ.Х—минимальный статический момент. |
|
|||
В случае ослабления поля двигателя (для получения скорости |
||||
выше основной) при расчете эквивалентного момента необходи |
||||
мо вводить поправку. Это объясняется тем, что при уменьшении |
||||
потока возбуждения двигателя при одном и том же моменте ста |
||||
тической нагрузки в двигателе будет протекать больший ток. |
||||
На максимальной |
скорости происходит |
лишь возврат валка |
||
в исходное положение, т. е. без металла в валках. Условный мо |
||||
мент нагрузки рассчитывается при этом по формуле: |
||||
|
Кх=-=Ч.х— > |
|
(83) |
|
|
|
лн |
|
|
где МхХ—действительный момент холостого хода; |
||||
пн— основная скорость; |
|
|
|
|
пы— максимальная скорость. |
|
|
||
При расчете величины момента статической нагрузки следу |
||||
ет учитывать направление перемещения винтов. |
|
|||
Выбор мощности двигателей нажимного |
механизма произ |
|||
водится в соответствии с методикой, изложенной ранее. |
||||
Примерный расчет двигателей нажимисто механизма |
||||
Шаг винта, леи................................................... |
|
|
10 |
|
Угол подъема нарезки........................................... |
|
|
25' |
|
Угол трения.......................................................... |
|
|
5°43' |
|
Средний диаметр нарезки |
винта,мм .... |
555 |
||
Диаметр подпятника винта, л1л< ...................... |
|
470 |
||
Коэффициент трения в подпятнике.................... |
|
0,1 |
||
Максимальное давление, |
пг.................................. |
|
2200 |
|
Неуравновешенный вес |
движущихся частей |
|
||
стана, пг.................................................................. |
|
|
|
100 |
Общее передаточноечисло .................................. |
|
123,44 |
||
Общий к. п. д....................................................... |
|
|
0,67 |
|
Приведенные маховые моменты |
|
|||
Тормозы, кале2 |
....................................................... |
|
|
2x8,7 |
Электромагнитная муфта, кале2........................ |
|
80 |
||
Зубчатая муфта, кгм2................................................. |
|
|
2x2,6 |
|
Редуктор и валы, кгм2........................................ |
|
2,4 |
||
|
Технологические данные |
|
|
|
Максимальная клиногидность листов, мм) м . |
1,5 |
|||
Скорость прокатки, м/сек ................................... |
|
0,5 |
||
Прокатка производится на «отжим». |
|
|
Электрооборудование и общая характеристика станов |
143 |
|||
|
Выбор двигателей |
|
||
Наибольший статический момент на |
валу двигателей при работе |
на |
||
«отжим»: |
|
|
|
|
/Имакс — |
J’ + Q |
Г^з Н + + ig (<Р — а) |
|
|
|
^общ- |
3 |
|
|
(2200 + 100) ■ 1000 Г 0,470 |
0,555 |
|
||
0,67 • 123,44 |
3 |
|
tg (5°43' — 25') = 1140 кал. |
|
|
2 |
|
||
Момент на валу одного двигателя: |
|
|
||
Л4д = |
|
1140 |
|
|
Л4маис = -------= 570 кгм. |
|
|||
|
|
|
2 |
|
Скорость перемещения |
винтов |
пр,и |
макаимальной клиновидности |
(без |
учета упругой деформации станины):
ив =/<опр = 1,5 • 0,5 = 0,75 мм/сек.
Для компенсации упругой деформации станины необходимо иметь запас по скорости примерно 25—ЗОа/о. С учетом этого основная скорость перемеще ния винтов должна быть:
ово = 1,3 ■ 0,75 = 1 мм/сек.
Потребная скорость двигателей:
Цво |
1 |
п = —- 60 ■ (общ. =— . 60 • 123,44 = 740 об/мин. *в 10
Выбираем два двигателя типа МП14-13/8, 280 кет, 350 в, 750 об/мин,.
364кгм.
Загрузка по моменту:
Л4„ |
570 |
—Д. 100 |
= — . 100 = 156%. |
Пример проверки двигателей по нагреву
Двигатели нажимного механизма по нагреву проверяют исходя из при мерного расчета прокатки листов. Технические данные, необходимые для ра счета, приведены в табл 15.
При расчете пусковой и тормозной |
моменты были |
приняты |
равными |
1,5 /И„ . Возврат валка в исходное положение осуществляется на |
основной |
||
(номинальной) скорости двигателя. Проверка на нагрев |
двигателя |
произво |
|
дилась без учета деформации клети. |
|
|
|
Результаты расчета приведены в табл. 16. |
|
|
|
Особенности работы привода нажимного механизма |
|||
Согласование |
скоростей |
|
Особенность станов для прокатки листов переменного сече ния заключается в необходимости согласования скорости пере мещения верхнего валка со скоростью прокатки.
Точность поддержания заданного соотношения скоростей должна быть порядка 1—2%.,
144 Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения
|
|
|
|
|
Таблица 15 |
|
Исходные данные |
для |
примерного расчета |
двигателей по |
нагреву |
||
|
|
|
|
|
Номер прохода |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
Толщина листа, лмг. |
|
6 |
4,5 |
3,5 |
||
до прокатки |
.................... |
|
||||
после прокатки ....................... |
|
4,5 |
3,5 |
3 |
||
Обжатие: |
|
|
1,5 |
1 |
0,5 |
|
абсолютное, лл................ |
|
|||||
относительное, |
% |
клиновидной.................... |
25 |
22,2 |
14,3 |
|
Длина |
прокатанной |
3 |
5 |
6 |
||
части |
листа, м |
........................... |
|
|||
Клиновидность, мм/м...................... |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|||
Установившаяся скорость прокатки, |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|||
мм/сек............................................. |
|
|
||||
Время прокатки, сек......................... |
|
6 |
10 |
12 |
||
Максимальное давление, m . . . . |
1890 |
1720 |
1185 |
Изменение соотношения скоростей, определяющееся мак симальной и минимальной клиновидностью, для современных станов составляют примерно 1 : 10. В ряде случаев для сокра щения цикла работы желательно, чтобы возврат валка в исход
ное положение совершался на повышенной скорости, получае мой ослаблением поля двигателя. Общий диапазон изменения
скорости двигателя составит в этом случае 1 :20.
Для осуществления согласования скоростей с широким из
менением их соотношения наиболее целесообразным является электропривод постоянного тока, работающий по системе Г—Д.
Существует три принципиальные схемы согласования скоро
стей с использованием системы Г—Д: схема с общим генерато
ром, со следящим и с независимым генератором.
1. Схема с общим генератором1. Двигатель нажимного ме ханизма и прокатный двигатель питаются от общего генератора
(рис. 72).
Соотношение скоростей меняется регулированием тока воз
буждения двигателей. Схема отличается простотой и небольшим количеством машин.
Недостаток схемы заключается в малой гибкости и ограни ченных пределах изменения соотношения скоростей, так как се рийные двигатели металлургического типа допускают повыше ние скорости ослаблением поля всего в два раза.
1 Схема была опробована на лабораторном стане дуо 250 ЦКБММ.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 6 |
||
Пример проверки мощности двигателей |
нажимного механизма |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Номер прохода |
|
||
|
|
|
|
|
|
I |
2 |
3 |
|
Установившаяся |
скорость: |
|
|
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|||
перемещения валка иву, мм/сек.......... |
|
|
|||||||
вращения двигателя |
нажимного механизма |
185 |
185 |
185 |
|||||
Пу, об/мин................................................... |
|
|
|
||||||
Максимальный статический момент на валу |
496 |
586 |
440 |
||||||
двигателя в данном пропуске Л4ДВ, |
кгм . . |
||||||||
Момент холостого хода при: |
|
|
25 |
25 |
25 |
||||
подъеме валка Л4ХХП, кгм....................... |
|
|
|||||||
опускании валка Л4Ххо> кгм........................... |
|
|
27 |
27 |
27 |
||||
Эквивалентный момент за время прокатки 7ИЭП, |
293 |
346 |
262 |
||||||
кгм ........................................................................... |
|
|
|
|
|
||||
Продолжительность разгона до установившейся |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
||||||
скорости при подъеме /рУ, сек........................ |
|
|
|||||||
Путь валка за время разгона до установившей |
0.05 |
0,05 |
0,05 |
||||||
ся СКОРОСТИ Spy, Л1Л1 |
|
|
|||||||
Продолжительность работы на установившейся |
6 |
10 |
12 |
||||||
скорости (время прокатки ................) /пр, сек |
|
|
|||||||
Продолжительность торможения от установив |
0,335 |
0,335 |
0,335 |
||||||
шейся скорости до нуля ................../ту, сек |
скорости |
||||||||
Путь торможения от |
установившейся |
0,042 |
0,042 |
0,042 |
|||||
до нуля STy, мм................................................. |
|
|
|||||||
Путь, проходимый валком за время разгона, |
1,592 |
2,592 |
3,092 |
||||||
прокатки и торможения .......................S, мм |
|
|
|||||||
Продолжительность разгона до основной ско |
1,64 |
1,64 |
1,64 |
||||||
рости /р0, сек..................................................... |
|
|
|
|
|||||
Путь валка за время разгона до основной ско |
0,82 |
0,82 |
0,82 |
||||||
рости Sp0, Л!Л1............................................... |
торможения |
основной |
|||||||
Продолжительность |
1,35 |
1,35 |
1,35 |
||||||
скорости до нуля /то, сек................................ |
|
|
|||||||
Путь торможения от основной скорости до нуля |
0,69 |
0,69 |
0,69 |
||||||
Путь, проходимый валком на основной скорости |
|||||||||
0,082 |
1,082 |
1,582 |
|||||||
So, лы1............................................................... |
|
перемещения |
валка |
на ос |
|||||
Продолжительность |
0,0805 |
1,06 |
1,55 |
||||||
новной скорости /Хх, сек................................. |
|
сек. . |
|||||||
Суммарное время работы |
двигателя / s , |
9,805 |
14,785 |
17,275 |
|||||
Продолжительность включения ПВ, % . . . . |
54,5 |
82 |
96 |
||||||
Среднеквадратичные: |
|
|
|
301 |
358 |
329 |
|||
момент /Исп. кв., кгм ............................... |
|
|
|||||||
мощность Ncp. кв., кет ................................... |
|
|
65,3 |
67,9 |
62,4 |
||||
Загрузка |
по моменту — ....................100, % |
|
|
135,5 |
160 |
120 |
|||
Загрузка |
по |
|
/Ин |
моменту |
|
|
|
||
среднеквадратичному |
|
|
|
||||||
Мср-кв- 100, %............................................... |
|
|
89,7 |
98,5 |
90,5 |
||||
|
|
|
|
|
|
мн
10 Э. Р. Шор
146 Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения
Механические характеристики двигателей имеют различный наклон при разной степени ослабления поля, что обусловливает значительные погрешности при изменении тока нагрузки двига телей в процессе прокатки.
Рис. 72. Схема с общим генератором:
Дц—прокатный |
двигатель; |
Дц— двигатель |
нажимного |
механизма
Габариты двигателей при регулировании полем получаются большими. Это объясняется тем, что для привода нажимного ме ханизма требуется максимальный момент на всех скоростях и двигатель приходится выбирать с большим запасом по моменту. Увеличение габаритов двигателей нажимного механизма крайне
нежелательно, так как они установлены иа клети.
Схему с общим генератором целесообразно применять при небольших пределах изменения клиновидности, а также для про катных станов малой мощности, для которых неоправдывается применение дополнительного оборудования.
2. Схема со следящим генератором. Двигатель нажимного ме ханизма питается от отдельного генератора, сидящего на валу
прокатного двигателя. Соотношение скоростей можно менять ре гулированием напряжения генераторов и полем двигателей
(рис. 73).
Рис. 73. Схема со следящим генератором:
ДП — прокатный двигатель; Дн — двигатель нажимного механизма; — генератор нажим ного механизма
Схема позволяет получить сравнительно широкий диапазон изменения соотношения скоростей.
Недостаток схемы заключается в введении еще одной элект рической машины (генератора ГИ ), а также в увеличении мощ ности прокатного двигателя и его генератора на величину, не
сколько большую мощности двигателя нажимного механизма.
Электрооборудование и общая характеристика станов |
147 |
Так как мощность двигателя нажимного механизма станов для прокатки листов переменного сечения соизмерима с мощно стью главного привода, увеличение мощности 'нежелательно, осо бенно для крупных машин.
При отсутствии регуляторов скорости или напряжения точ ность поддержания соотношения скоростей сравнительно низка.
Схема может быть рекомендована для прокатных станов не большой мощности, требующих достаточно широких пределов
регулирования клиновидности, для которых не оправдывается применение электромашинных или иных регуляторов.
Схема со следящим генератором выполнена на одном из не
больших по мощности станов' для прокатки — волочения тавро
вых профилей переменного сечения.
3. Схема с независимым генератором. Двигатель нажимного механизма питается от отдельного генератора. Согласование скорости осуществляется с помощью электромашинного усили теля (ЭМУ), являющегося возбудителем генератора. Обмотка управления ЭМУ включается либо на разность напряжений та
хогенераторов ТГ главного привода и ТГН нажимного механиз ма (рис. 74, а), либо на разность напряжений генераторов (рис. 74, б).
Первый вариант обеспечивает больший диапазон регулирова
ния скорости, но требует установки тахогенераторов. Применение схемы с независимым генератором, обладающей
большой гибкостью, позволяет поддерживать высокую точность соотношения скоростей, использовать машины меньших габари тов, чем в схеме с общим и следящим генераторами.
Недостаток схемы заключается в необходимости применений дорогостоящих ЭМУ. Однако наличие ЭМУ обеспечивает опти мальную форму статических характеристик, что определяет хо рошее качество продукции.
Рассматриваемая схема является наиболее целесообразной'
для промышленных станов средней и большой мощности.
Вместо электромашинных усилителей можно применять так же магнитные усилители.-
Пуск и остановка двигателей нажимного механизма
Пуск. Качество листов переменного сечения зависит во мно
гом от правильного определения момента пуска двигателей на жимного механизма. Двигатели необходимо пускать в такой мо мент, чтобы к началу прокатки они успели разогнаться до уста новившейся скорости и верхний валок занимал при этом строго
определенное положение.
На рис. 75 изображена схема прокатки листа на «поджим» в
три прохода.
10*
Рис. 74. Схема с независимым генератором:
а — согласование скоростей; б — согласование напряжений; Г — генератор прокатного двигателя; Дп — прокатный двигатель; Дн — двигатель нажим
ного механизма; Г —генератор двигателя нажимного механизма; ЭМУ —
электромашннный усилитель; ОВГ — обмотка возбуждения генератора; ОУ—обмотка управления ЭМУ-, ТГ и ТГН — тахогенераторы
Рис. 75. Прокатка листа на «поджим» в три прохода
Электрооборудование и общая характеристика станов |
149 |
В первом проходе прокатка должна начаться в точке а, |
во |
втором — в точке б, в третьем — в точке в. Верхний валок занима
ет одно и то же исходное положение.
Вследствие того, что прокатка происходит при постоянной скорости во всех проходах, двигатели нажимного механизма дол жны пускаться в разные моменты времени. Это осуществляется с
помощью |
фотореле |
(или |
|
|
|||
флажкового |
выключателя) |
и |
|
|
|||
реле времени. При прохожде |
|
|
|||||
нии листа мимо фотореле оно |
|
|
|||||
подает импульс на |
реле вре- i |
|
|
||||
мени, которое управляет пус1_ |
|
|
|||||
ком |
двигателей |
нажимного |
|
|
|||
механизма. |
Выдержка времени |
|
|
||||
устанавливается такой, |
чтобы |
|
|
||||
к началу прокатки |
листа |
(в |
|
|
|||
точке а, б или в) двигатели за- |
Рис. 76. |
Прокатка листа на «отжим» |
|||||
канчивали разгон. |
|
|
|
|
в два пР°х°Да |
||
На рис. 76 изображена схема |
прокатки на «отжим» в два |
||||||
прохода. |
|
|
|
|
|
|
|
В первом проходе прокатка должна |
начаться в точке а, во |
||||||
втором — в |
точке б, |
т. е. верхний валок будет иметь различное |
|||||
исходное положение в разных проходах |
(в первом проходе рас |
||||||
твор |
валков будет |
больше). |
Исходное |
положение устанавли |
вается с таким расчетом, чтобы валок за время разгона до уста
новившейся скорости прошел расстояние от исходного положения до места начала прокатки.
Работа осуществляется также с помощью фотореле (или
флажкового выключателя) и реле времени.
При переходе от прохода к проходу |
клиновидность обычно |
не меняется, поэтому установившаяся |
скорость перемещения |
валка будет постоянной, и выдержка времени реле не должна из меняться. При изменении клиновидное™ меняется установившая
ся скорость перемещения валка, а следовательно, и время разго на до установившейся скорости. В этом случае необходимо изме нить выдержку времени реле.
Остановка. После окончания прокатки листа необходимо
остановить валок. Особенно важно вовремя остановить валок при работе на «поджим», когда валок опускается, так как в про
тивном случае можно посадить «валок на валок».
В момент окончания прокатки в каждом проходе лист выхо
дит из валков. Поэтому остановка перемещения валка осущест
вляется просто с помощью фотореле (ил-и флажкового выклю
чателя) и обычного электромагнитного реле времени (измене ние выдержки времени в процессе работы не требуется).
15D Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения
При работе на «отжим» также желательно валок остановить после окончания прокатки, так как запаздывание в остановке приводит к увеличению времени возвращения валка в исходное положение.
При работе на «отжим» в момент окончания прокатки лист во всех проходах, кроме последнего, не выходит из валков. По этому для остановки валка необходимо реле с дистанционным регулированием .выдержки времени.
Однако для упрощения схемы остановку часто производят
в момент выхода металла из валков, что приводит, как указыва лось выше, к увеличению времени возврата валка в исходное по ложение. В этом случае можно также использовать реле времени.
Возврат валка в исходное положение
Возврат валка в исходное перед прокаткой положение осуще ствляется системой, позволяющей дистанционно изменять это ис ходное положение. Существуют две основные системы: с путевы ми выключателями (командо-аппаратами) и сельсинно-следя-
щая.
В первой системе изменение исходного положения осущест вляется поворотом вала командо-аппарата по отношению к валу
нажимного механизма с помощью червячной муфты. В связи с частыми перестройками стана, командо-аппарат и муфту распо лагают в месте, удобном для обслуживания. Наиболее рацио нально устанавливать их на посту управления, однако в этом случае необходим «электрический вал» (рис. 77) для связи командо-аппарата с нажимным механизмом (т. е. командо-аппа
рат приводится силовым сельсином, соединенным со вторым
сельсином, находящимся на .валу нажимного механизма). Иногда командо-аппарат и муфту располагают на клети в до
ступном месте и связывают с нажимным механизмом системой
передач (обычно цепных).
Рассмотрим сельсинно-следящую систему более подробно,
так как она получила в настоящее время широкое распростране
ние для автоматизации нажимных механизмов различных станов. Существуют две разновидности сельсинно-следящей системы:
система сельсин — сельсин и система трансформатор — сельсин. Система сельсин — сельсин имеет следующие основные орга
ны (рис. 78):
1) задающий орган — сельсин-датчик (работает в трансфор маторном режиме); 2) измерительный орган — фазочувствитель ный мост (фазовый дискриминатор); 3) усилительные органы —
ЭМУ, генератор; 4) исполнительный орган — двигатель.
Когда роторы сельсина-датчика и сельсина-приемника за нимают согласованное положение, напряжение ^пых на одно-
Рис. 77. «Электрический вал» для привода командо-аппарата:
/_ командо-аппарат; 2 — червячная муфта; 3 — вал нажимного меха низма
Рис. 78. Принципиальная |
схема следящей |
системы |
сельсин — |
|
|
|
сельсин: |
|
|
д_ двигатель; |
Г — генератор; ЗЛ1У — электромашинный |
усилитель, |
||
ОВГ — обмотка |
возбуждения |
генератора; ОУ1 и |
ОУ2— обмотки управле |
|
|
|
ния ЭМУ |
|
|
|
|
к ЭМУ |
Рис. 79. Принципиальная схема следящей системы |
трансфор |
|
|
матор— сельсин: |
|
Г — генератор; |
ОВГ — обмотка возбуждения генератора; ДР — диффе |
|
ренциальный |
редуктор; В — вспомогательный двигатель; |
СП — сель |
син-приемник; Т — задающий трансформатор