Редукторы и шестеренные клети

Традиционная схема главного привода прокатного стана включает редуктор, который обеспечивает необходимое передаточное число между электродвигателем и рабочей клетью, и шестеренную клеть, предназначенную для распределения передаваемого момента между валками рабочей клети. Во многих случаях, когда передаточное число редуктора меньше четырех и мощность привода невелика, редуктор объединяют с шестеренной клетью в одном корпусе. Как правило, такие комбинированные шестеренные клети-редукторы изготовляют для многовалковых станов.

Редуктор применяют при частоте вращения рабочих валков менее 250 и только в том случае, если его стоимость не превышает разницы стоимости тихоходного и быстроходного электродвигателей. При большем числе оборотов выгодней привод с тихоходным электродвигателем без редуктора. Так, у толстолистовых реверсивных станов редукторы не применяются, поскольку тихоходный электродвигатель легче реверсируется.

Большой интерес представляют адаптивный и рекуперативный приводы с планетарными редукторами (дифференциалами) (рис. 28).

Основа планетарного редуктора — планетарная зубчатая передача, содержащая зубчатые колеса (сателлиты) с перемещающимися геометрическими осями. Оси сателлитов прикреплены к водилу.

На быстроходном входном валу редуктора устанавливают солнечную шестерню. Сателлиты, вращаясь, обегают солнечную шестерню и перемещаются вместе с водилом. Водило крепится на тихоходном выходном валу редуктора. Венцовое зубчатое колесо неподвижно соединяется с корпусом редуктора.

Передаточное число планетарного редуктора

,

где ,— угловая скорость солнечной шестерни и угловая скорость водила.

Если в планетарной передаче венцовому колесу дана возможность вращаться, то такую передачу называют дифференциалом. В этом случае скорость вращения водила складывается из скоростей вращения солнечной шестерни и венцового зубчатого колеса:

,

где — угловая скорость венцового колеса;— число зубьев венцового колеса и число зубьев солнечной шестерни.

Адаптивным (самонастраивающимся) называется такой привод, в котором силовое взаимодействие валков с металлом диктует кинематику движения валков (рис. 29, а, б).

Венцовые зубчатые колеса дифференциалов связаны между собой балансирной шестерней. Требуемое соотношение моментов прокатки на рабочих валках при равенстве передаточных чисел дифференциалов обеспечивается передаточным числом балансирной зубчатой передачи.

В адаптивном приводе ни разница в катающих радиусах калибров, ни биение валков, ни кинематические погрешности передач не могут оказать влияния на силовые факторы очага деформации. Исключается пробуксовка валков по металлу, при прокатке сложных профилей катающие радиусы могут иметь некоторые отклонения от расчетных.

Если балансирное звено связать с дополнительным электродвигателем, возникает регулируемый по скорости рекуперативный привод рабочих валков (рис. 29, в). Ведущие солнечные шестерни приводятся в движение от первого электродвигателя, а венцовые колеса — от второго (электродвигателя балансирного звена). Скорости вращения нижнего и верхнего рабочих валков, связанных с водилами, соответственно равны

;,

где ,— угловая скорость выходного вала соответственно первого и второго электродвигателя;,— передаточные числа ветвей от электродвигателей до дифференциалов.

Угловые скорости первого и второго электродвигателей

;.

Оба двигателя рекуперативного привода всегда работают в двигательном режиме. Для разделения крутящего момента, получаемого от электродвигателя, и синхронизации вращения валков применяют шестеренные клети — одноступенчатые редукторы с передаточным отношением, равным единице (рис. 30).

Корпус и крышку отливают из высокопрочного или модифицированного чугуна марок ВЧ45-5, СЧ32-52.

Подшипники — роликовые конические или баббитовые, если конструктивно нельзя применить роликовые ввиду их больших габаритов.

Шестеренные валки изготовляют из сталей марок 45, 40ХН, 60Х2МФ и др. (табл. 5)

Таблица 5

Механические характеристики материалов шестеренных валков

Материал	Шестеренные валки
	с шевронными зубьями		косозубые
	ведущий	ведомый	ведущий	ведомый
Предел прочности, МПа	650…800	650…800	650…800	800…1280
Предел текучести, МПа	480…580	480…580	480…600	600…930
Твердость рабочих поверхностей	250…300 НВ	45…48 HRC	250…300 НВ	58…63 HRC
Вид термообработки	Улучшение	Поверхностная закалка	Улучшение	Цементация

Как показывает опыт эксплуатации, зубчатые передачи в большинстве случаев выходят из строя не вследствие поломки зубьев, а из-за выкрашивания их рабочих контактных поверхностей. Поэтому зубья передач всех типов рассчитывают сначала на прочность контактных поверхностей по наибольшим напряжениям, а затем уже на прочность по опасному сечению, т.е. по основанию зуба.