Эджернаяклеть стана 2000 горячей прокатки листов из титановых сплавов, разработка узла рабочих валков увеличенной жесткости

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого 

Президента России Б.Н. Ельцина»

Механико-машиностроительный институт

Кафедра «Металлургические и роторные машины»











КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Эджернаяклеть стана 2000 горячей прокатки листов из титановых сплавов. Разработка узла рабочих валков увеличенной жесткости»

Пояснительная записка

КП2 151.000.163.401.00 ПЗ















Руководитель									А.П. Карамышев



Студентгр. ММЗ-520315							А.А. Безбородов							











Екатеринбург

2016

Задание на курсовой проект


РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 39 страниц, 4 рисунка, 10 таблиц, 9 библиографических источников.

Графическая часть – 11 листов формата А1.

Ключевые слова: плита, прокатный комплекс, прокатный стан, усилие прокатки, разработка, эджерная клеть, узел, жесткость, подшипники, коническая передача, экономический эффект.

В проекте представлена разработка узла рабочих валков увеличенной жесткостиэджернойклети стана 2000 горячей прокатки цеха № 16 ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

В проекте представлен обзор и анализ литературных и патентных данных по теме и обоснование принятых решений для того, чтобы объяснить, почему выбор пал именно на то, или иное решение.

Далее следует описание участка горячей прокатки плит и листов на стане 2000 и определение требуемых характеристик привода, произведены расчеты на прочность и устойчивость основных узлов и деталей конструкции. Также приведены все необходимые расчеты с помощью ЭВМ.

Рассмотрены вопросы эксплуатации и обслуживания клети. 


ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА

Но-

мер

Наименование документа

Обозначение документа

Кол-во

Формат

1

КП2 151.000.163.401.01 ВО

Клеть эджерная

2

А1х3

2

КП2 151.000.163.401.02 СБ

Кассета в сборе

2

А1

3

КП2 151.000.163.401.03

Основные проектные решения. Плакат

1

А1

4

КП2 151.000.163.401.02.01

Вал

1

А2

5

КП2 151.000.163.401.02.02

Шестерня 

1

А2






Содержание

	ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА	4

	введение	5

	1 Технологическая часть	8

	1.1 Краткое описание технологического процесса участка горячей прокатки	8

	2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ	12

	2.1 Описание конструкции клети	12

	2.2 Литературный, патентный обзор и анализ конструкций машин,	14

	аналогичных проектируемой	14

	2.3 Обоснование выбора конструкции и основных параметров проектируемой машины	17

	3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ	19

	3.1 Расчет мощности привода вертикальной клети	19

	3.2 Расчет передаточных числе редуктора	20

	3.3 Прочностные расчеты основных узлов и деталей	21

	3.3 Прочностные расчеты основных узлов и деталей машины	24

	3.3.1 Расчет подшипников качения	24

	3.4.2 Расчет зубчатой передачи	26

	3.4 Прочностные расчеты стандартных узлов и деталей машины	27

	3.4.1 Расчет резьбового соединения	27

	3.4.2 Расчет шпоночного соединения	27

	3.4.3 Расчет шлицевого соединения	28

	4 Вопросы эксплуатации машины	30

	4.1 Правила технической эксплуатации клети	30

	4.2 Смазка узлов машины	33

	ЗАКЛЮЧЕНИЕ	38

	СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ	39

СПЕЦИФИКАЦИИ





введение

ВСМПО – крупнейший в мире интегрированный производитель полуфабрикатов из титановых сплавов и уникальных изделий из алюминия.

В 1933 году в Подмосковье был пущен единственный в стране специализированный завод авиационной металлургии, который в 1941 году был эвакуирован на Урал в город Верхнюю Салду.

В 50-е годы ВСМПО не просто провело тотальную реконструкцию производства, практически сменило свой профиль, став крупнейшим в мире производителем полуфабрикатов из титановых сплавов. В 1957 году здесь был изготовлен первый титановый слиток. Этот переход, происшедший в условиях, исключавших получение научно-технической информации из-за рубежа, был осуществлен за довольно короткий срок и явился одной из главных предпосылок качественно нового этапа развития отечественных оборонных отраслей промышленности.

Производственная и творческая деятельность коллектива ВСМПО реализовалась в создании изделий на основе титановых и алюминиевых сплавов для критических узлов всех отечественных авиационных двигателей, а также планеров и шасси самолетов, таких как ИЛ-76, ИЛ-86, ИЛ-96, «Антей», «Руслан», «Мария» и многих других. Изделия объединения внедрены в важнейших научно-технических разработках: стыковочном узле космического комплекса «Союз-Апполон», космическом корабле многоразового использования «Буран», ракетоносителях «Энергия».

В числе производственно-технологических комплексов, входящих в состав ВСМПО, большое количество современного, зачастую уникального оборудования.

На сегодняшний день ВСМПО признан сертифицированным поставщиком ведущих аэрокосмических фирм мира.

Для освоения мирового авиационного рынка была проведена работа по сертификации, выделены значительные средства на реконструкцию и развитие предприятия. В настоящее время ВСМПО является обладателем более 100 сертификатов, в том числе от ведущих аэрокосмических фирм мира.

В процессе конверсии были созданы новые, нетрадиционные виды производства. Создание этих производств позволило предприятию сохранить кадровый и промышленный потенциал, производственные мощности и поддерживать их в рабочем состоянии.

Цех 16ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» занимается производством листового проката. Ежегодный  выпуск может достигать около 34 тыс. тонн. Прокатный стан, кварто 2000, также установлен в листопрокатном цехе № 16. Выпуск продукции зависит от потребностей рынка и предприятия. Максимальная производительность участка 25тыс. тонн в год. 

Благодаря широким технологическим возможностям прокатного стана 2000 холодной прокатки ВСМПО приобрело большое число заказчиков различных российских предприятий, таких как: ФГУП ММПП «Салют», г. Москва; ОАО «ПМЗ», г. Пермь; ОАО НПО «Сатурн», г. Рыбинск. А также западных фирм: «МТU», Германия; ф. «Team», Индия; ф. Pratt&Whitney, США и много других заказчиков.

Целью курсового проекта является конструктивная разработка узла рабочих валков увеличенной жесткости эджерной клети стана 2000 горячей прокатки листов из титановых сплавов.




1 Технологическая часть

1.1 Краткое описание технологического процесса участка горячей прокатки

	 Кованные ободранные слябы загружаются поперек в одноканальные электрические печи для подогрева до температуры 900° С – чистый металл и 1100° С сплавы металлов.

Размер сляба 200х840х1600 мм, вес 1200 кг.

	Одновременно с загрузкой холодного сляба в печь, с противоположной стороны ее выдается нагретый сляб, который механизмом выдачи укладывается на подводящий рольганг и подается к черновой клети.

	Перед черновой клетью сляб поворачивается подъемно-поворотным устройством на 90° и подается в клеть для уширения.

	Первые два пропуска сляб раскатывается поперек до ширины 1340 мм или 1540 мм с использованием толкателей для заталкивания его в валки клети и правильного направления.

После уширения, тем же подъемно-поворотным устройством, сляб поворачивается на 90° и прокатывается в длину до требуемой толщины. Для снятия уширения при прокатке используется клеть с вертикальными валками.

Прокатка в черновой клети ведется до толщины 10-12 мм для подкатки чистовой клети и до толщины 5-30 мм для подрезки на листы мерных длин на черновой линии.

Прокатка подката для чистовой линии заканчивается при температуре 967° (сплавы металла) и последним передается транспортером с несущими цепями на линию чистовой прокатки.

Ритм прокатки в этом случае составляет 12 с.

Толщина проката для чистовой клети выбрана из условия получения наиболее оптимальной температуры его для прокатки в чистовой клети, т.к. более низкие температуры подката резко увеличивают количество пропусков.

Полосы, предназначенные для листов с последним пропуском подаются отводящим рольгангом к гильотинным сдвоенным ножницам для порезки на черновой линии.

Установка полосы для обрезки на заданные длины достигается с помощью передвижного упора.

Листы толщиной 5-10 мм могут быть порезаны на длины 1500-5000 мм и после обрезки боковых кромок и правки переданы на штабелировщики.

В этом случае, листы, длиной до 3 м штабелируются укладчиками при раздельной их работе.

Для штабелировки длиной свыше 3 м оба штабелировщика блокируются зубчатой муфтой для спаренной их работы.

Порезка листов толщиной свыше 10 мм производится вторыми ножницами. Причем листы длиной до 3 м (в том числе и плиты) штабелируются на первом укладчике. Листы больших длин могут штабелироваться на спаренных втором и третьем укладчиках.

В этом случае необходимо обеспечить проход толстых листов через дисковые ножницы и правильную машину, так как эти листы идут без обрезки боковых кромок и правки.

Со штабелировщиков стопы листов весом до 5 т снимаются краном.

Ритм прокатки полос толщиной до 5 мм составляет 96 секунд.

Температура конца прокатки 745° С.

Температура последнего реза полосы 465° С. Скорость прокатки в черновой клети 1-4,5 .

Удобное расположение участка для производства проката позволяет использовать максимальную производительность и высокую эффективность в изготовлении листового проката из металлов разных сплавов. В виду того, что центральная часть цеха № 16 ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» отводится участку стана 2000, экономится время на доставку заготовок, термообработку и механическую обработку проката.

Расположение пульта управления прокатного стана предрасполагает к безопасному проведению работ, связанных с прокаткой нагретых заготовок. 

Кабина пульта управления имеет большое пространство, защищает от шума и других вредных условий труда. Хороший обзор позволяет вести наблюдение за подачей нагретых заготовок, правильным протеканием функций движения рабочих органов прокатного стана.

Использование нескольких нагревательных печей, находящихся на участке раскатки, также позволяет повысить производительность стана, путем последовательно сменяющихся нагретых заготовок. 

Быстрое передвижение заготовок из зоны нагрева до валков прокатного стана осуществляется благодаря рольгангам. 

При работе на участке соблюдаются правила безопасности при помощи оградительных устройств, предупреждающих плакатов и ряда других мер.

Схема производства плит показана на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 – Схема производства плит

	Схема производства горячекатаных листов показана на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 – Схема производства горячекатаных листов






2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание конструкции клети

Техническая характеристика 

Диаметр валков, мм									750-800

Длина бочки валка, мм									300

Раскрытие валков:

		Наибольшее с валками ?800, мм						2000

		Наименьшее с валками ?800, мм						1850

		Наибольшее с валками ?750, мм						2050

		Наименьшее с валками ?750, мм						1080

Скорость установки валков, мм/с							34,7

Электродвигатель механизма установки валков:

		Мощность, кВт									33

		Число оборотов, об/мин							650 

Цилиндрический редуктор механизма установки валков:

		Межосевое расстояние, мм							450

		Передаточное число 								5

		Передаточное число конической пары					0,9375

Наружный диаметр и шаг резьбы нажимного винта, мм			180х16

	Червячный редуктор привода сближения линеек:

		Межосевое расстояние, мм							240

		Передаточное число								12

Редуктор привода межвалковых роликов:

		Межосевое расстояние, мм							200

		Передаточное число								2,96

	Скорость прокатки, мм/с								1-4,5 

Вертикальная клеть установлена перед черновой клетью и предназначена для снятия уширения при прокатке и улучшения качества кромок полосы в целях предотвращения от растрескивания.

Вертикальная клеть состоит: станины, валков с подушками, нажимного механизма, меж валковых роликов, указателя раствора валков и боковых направляющих линеек.

Вверху, правая и левая станины при помощи распорок соединены между собой стяжными шпильками.

Одной стороной станины опираются на отдельно стоящую плитовину непосредственно опираются на фундамент и закреплены на ней при помощи шпилек и шпонок.

Другой стороной станины при помощи шпилек прикреплены к рамам рольганга.

Подушки роликов с противоположной стороны привода фиксируются в осевом направлении при помощи четырех планок.

Планки отодвигаются на время перевалки и возвращаются в исходное положение при помощи эксцентриков.

Перед отодвиганием планок все гайки, крепящие планку, опускаются.

В крышку каждой станины установлен гидравлический цилиндр нажимного устройства.

Опоры роликов смонтированы в подушках, которые перемещаются в окнах станин.

Верхний ролик имеет гидравлический нажимной механизм и пружинное уравновешивание.

Привод роликов осуществляется от электродвигателя через комбинированный редуктор и шпиндели.

Валок кассеты консольно укреплен на коническом конце вала и удерживается от поворота шпонкой.

На нижнем конце вала насажена коническая шестерня и закреплена с помощью шпонки и концевой шайбы.

Роликоподшипники вала установлены в соосных расточках корпуса.

Нижний подшипник зафиксирован в осевом направлении при помощи крышки, верхний подшипник – плавающий и закреплен на валу при помощи гайки.

С помощью крышки образуется лабиринт для предохранения полости подшипника от воды и окалины. Этой же цели служат уплотнительные кольца.

Подача смазки к подшипникам должна производится с таким расчетом, чтобы небольшой избыток ее выдавливался через лабиринтовые зазоры, что обеспечит надежное уплотнение полостей подшипников.

В нижней части кассеты выполнена ванна с отъемной нижней крышкой, где помещены конические передачи привода валков.

Валки приводятся во вращение от общего вала, соединяющегося с приводом.

Для съема и установки валка предусмотрено в крышке грузоподъемное кольцо.

Между вертикальными валками на кассетах установлены холостые ролики.



2.2 Литературный, патентный обзор и анализ конструкций машин,

аналогичных проектируемой

	Рассмотрим состав и описание технологического оборудования фирмы SalemSteelPlant.

Черновая линия состоит из реверсивной четырех валковой клети с эджером, рольгангами и боковыми направляющими. На черновой линии слябы за несколько проходов прокатывают до ширины и толщины, которые необходимы для последующей прокатки на стане Стеккеля.

Рассмотрим более подробно технические характеристики оборудования стана фирмы SalemSteelPlant

Обжимная клеть:	

	эджер:	

	размеры валков, мм							1000/950x435

мощность двигателей, кВт						2x900

скорость прокатки, м/с							0...2,24/7,0

	Четырехвалковая клеть:

размеры валков, мм:

рабочих									1050/950x1475

опорных									1350/1250x1425

мощность двигателей, кВт						2x3500

скорость прокатки, м/с							0-3,3/7,7

Ножницы:

диаметр барабана, мм							1000

мощность двигателя, кВт						750

окружная скорость, м/с							1-2,5

Печные моталки:	

	диаметр барабана, мм							1350

мощность двигателей, кВт						2x650

окружная скорость, м/с							0...5/10

Клеть Стеккеля:	

размеры валков, мм

рабочих									750/680x1825

опорных									1350/1250x1425

мощность двигателей, кВт						2x4500

скорость прокатки, м/с							0...5,5/10

Эджерные валки приводятся индивидуально каждый от своего двигателя постоянного тока. Эти двигатели электрически синхронизированы и снабжены системами регулирования скорости, синхронизации и положения (при перевалке валков). Настройка рабочего зазора между валками в эджерной клети осуществляется электромеханическими нажимными устройствами. Зазор между валками настраивается с помощью датчиков позиционирования. В будущем предусматривается гидравлическая настройка зазора между валками для автоматического регулирования ширины.

Прокатка подката. При выходе сляба из печи он задерживается на рольганге перед эджерной клетью и центрируется двумя боковыми направляющими. После первого прохода сляб тормозится на рольганге за реверсивной клетью и снова центрируется на стороне выхода. Затем сляб разгоняется и транспортируется обратно к реверсивной клети, зазор между валками которой за это время уже был настроен при помощи ЭВМ в соответствии с программой прокатки.

	После второго прохода сляб тормозится на рольганге перед эджерной клетью с учетом его длины и сигналов системы слежения за материалом. Затем он снова реверсируется и прокатывается до тех пор, пока готовый подкат не будет доставлен к стану Стеккеля.

Чистовая линия. Чистовая линия включает в себя барабанные ножницы для обрезки концов полосы, собственно четырехвалковую клеть и две печные моталки, а также вспомогательное оборудование – рольгангиподачи и выдачи, изгибающие ролики, печные заслонки и боковые направляющие. Для прокатки углеродистой стали перед клетью между ножницами и печью с моталкой установлен гидросбив окалины с тянущими роликами. Устройства для удаления окалины имеются и на стороне входа в чистовую клеть.

	Клеть оборудована гидравлической системой настройки зазора между валками, которая устанавливает заданное значение зазора и автоматически регулирует толщину. Для регулирования профиля полосы и ее плоскостности клеть оборудована системой CVC сосевым смещением валков в сочетании с системой противоизгиба рабочих валков. Рабочие валки приводятся индивидуально каждый от своего электродвигателя через универсальный шпиндель. И рабочие, и опорные валки могут вытягиваться из клети тележкой для перевалки валков. Для рабочих валков установлена автоматическая система перевалки с боковой заменой валков.

	Отапливаемые газом печи с моталками поддерживают требуемую температуру прокатки полосы и расположены как можно ближе к сторонам входа и выхода из клети. Чтобы можно было заправить полосу и направить ее движение, у каждой печи с моталкой предусмотрен комплект тянущих роликов. Температура в печах настраивается регуляторами температуры и последовательности включения горелок.

Прокатка полосы. Подкат затормаживается со скорости работы черновой клети до скорости работы ножниц, на которых автоматически отрезаются передний и задний концы полосы. Длины концов регистрируются измерительным роликом перед ножницами, а также детекторами наличия горячей полосы. После обрезки концов полоса заправляется для первого прохода в чистовую клеть.

После того как передний конец полосы будет заправлен во входную щель, печи с моталкой на стороне выхода стана Стеккеля и моталка разгоняются до скорости прокатки. В конце прохода они снова затормаживаются до скорости заправки, так что ножницы могут обрезать задний конец полосы. Сразу же после прохода конца полосы через зазор между валками прокатная клеть и моталка останавливаются.

Для второго прохода клеть реверсируется, и печь моталкой на входе начинает сматывать поступающую полосу.

	После последнего прохода полоса проходит ниже печи с моталкой на стороне выхода и направляется на приемную моталку.

Рольганг выдачи и моталка. Рольганг выдачи транспортирует полосу от стана Стеккеля к моталке. Чтобы облегчить обслуживание, рольганг составлен из отдельных секций с роликами, подшипниками, муфтами и электродвигателями, смонтированными на общей раме. Ламинарная система охлаждения выше и ниже рольганга выдачи охлаждает полосу до требуемой температуры смотки. Охлаждающие элементы за рольгангом можно поднимать при помощи гидропривода.

Смотка полосы. Приемная моталка на конце рольганга выдачи оборудована комплектом тянущих роликов, которые транспортируют полосу в моталку и создают требуемое натяжение. Зазор между тянущими роликами настраивается гидроцилиндром с регулированием позиции в соответствии с толщиной полосы.

Моталка выполнена трехроликовой. Ролики имеют отдельные и независимые приводы осуществления вращения и подъема. Прижимные ролики настраиваются гидравлически, чтобы обеспечить возможность «контроля шага».

Рулоны снимают с моталки при помощи тележки для их перевозки. Транспортер с шагающими балками со встроенной обвязочной машиной передает рулоны к устройству для подъема и вращения, которое поднимает их на уровень пола цеха. Второй транспортер с шагающими балками передает рулоны к приемным стендам, откуда они транспортируются далее при помощи крана или вилочного погрузчика. В этот транспортер встроены весы для взвешивания рулонов.



2.3 Обоснование выбора конструкции и основных параметров проектируемой машины

Проанализировав существующую конструкцию кассеты эджерной клети, выявились следующие недостатки:

-малая жесткость металлоконструкции корпуса кассеты валка;

-сложность обслуживания корпуса кассеты;

-сложность обслуживания кассеты валка клети.

Также можно заметить, что вал в кассете подвержен нагрузкам и перекосу.

Для увеличения продолжительности работы стана в целом, удобства обслуживания кассеты валка эджерной клети, и простоты эксплуатации предлагаю перепроектировать корпус кассеты валка эджерной клети с целью увеличения ее жесткости. А также установить дополнительно два роликовых двухрядных подшипника и перепроектировать вал кассеты в зоне подшипникового узла и в зоне посадки валка на вал.

Внедрение конструктивной разработки позволит нам улучшить качество выпускаемой продукции, улучшить условия ремонта, уменьшить количество деталей.

Вследствие произведённой модернизации кассеты мы сможем улучшить условия ремонта, улучшить условия работы оператора, увеличить продолжительность бесперебойной работы.




3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет мощности привода вертикальной клети

Диаметр рабочих валков D =0,8 м,

Длина бочки валка lб = 0,3 м,

Давление на валки при прокатке P = 1379 кН,

Скорость прокатки V = 4,5мм/с,

Момент прокатки, приведенный к валу двигателя

, кН·м;

где а – плечо, расстояние от подшипников до места приложения силы, м,

Р – давление на валки, кН.

, м;

где l – длина контакта металла с валком, м,

– коэффициент плеча приложения силы,

, м;

где  – приведенный радиус валка, м.

 м

м

кН·м

Момент трения

,кН·м,

где µ – коэффициент трения подшипников,

Dп – диаметр подшипника валька, м,

кН·м

Статический момент на валу электродвигателя

, кН·м,

где – общий КПД двигателя.

;

где 1 – КПД шестеренной клети,

2 – КПД подшипников скольжения,

3 – КПД валка.



кН·м

Угловая скорость вала двигателя

, с-1;

где V – скорость прокатки, м/с,

Dв – диаметр валка, м.

, с-1.

Мощность прокатки

, кВт,

 кВт

Мощность двигателя

, кВт,

, кВт

Выбираем электродвигатель МП423-78, с мощностью Рдв= 300 кВт, числом оборотов nдв= 760 об/мин.



3.2 Расчет передаточных числе редуктора

Частота вращения электродвигателя

, об/мин,

где – угловая скорость вращения вала двигателя, с-1;

об/мин,

Угловая скорость двигателя

, с-1,

с-1.

Частное передаточное число.

,



Общее передаточное отношение U = 1.



3.3 Прочностные расчеты основных узлов и деталей

На рисунке 3.1 показана расчетная схема вала кассеты.



Рисунок 3.1 – Расчетная схема ведомого вала

Опасные сечения: максимальный крутящий момент в месте крепления колеса на вал шпоночным соединением; максимальный изгибающий и крутящий моменты в опоре Е и F.

Вал имеет шпоночную канавку для посадки колеса, поэтому сделаем проверку на кручение при максимальном крутящем моменте М3. Диаметр вала d=0,3 м, ширина шпоночного паза b=0,063 м, глубина паза t=0,02 м.

Момент сопротивления сечения кручению

, м3;

м3 .

Напряжение кручения ? должно быть меньше допускаемого [?]=70МПа

, МПа;  МПа, условие выполнено.

Напряжение вала в опоре Е

Изгибающий момент

, Н; 

Н.

Момент сопротивления сечения изгибу

,  м3;

где Dв – диаметр вала в опасном сечении, м.

м3 .

Момент сопротивления сечения кручению 

,  м3 ;

 м3 .

Напряжение изгиба 

, МПа; 

МПа.

Напряжение кручения 

, МПа;

МПа.

Эквивалентное напряжение(по IV теории прочности) должно быть меньше допускаемого [?э]=150 МПа

, МПа;

, МПа, условие выполнено.

Определим напряжения вала в опоре F

Изгибающий момент 

, Н; 

Н.

Момент сопротивления сечения изгибу

,  м3,

где Dв – диаметр вала в опасном сечении, м.

м3.

Момент сопротивления сечения кручению

, м3;

 м3.

Напряжение изгиба 

, МПа; 

МПа.

Напряжение кручения

, МПа;

МПа.

Эквивалентное напряжение(по IV теории прочности) должно быть меньше допускаемого [?э]=150 МПа

, МПа;

, МПа, условие выполнено.

Вал воспринимают различные максимальные нагрузки при прокатке, поэтому вал с большим коэффициентом запаса.



3.3 Прочностные расчеты основных узлов и деталей машины

3.3.1Расчет подшипников качения

Расчет характеристик подшипниковых узлов качения проведен с помощью ЭВМ в программе «Расчетно-информационная система «Электронный справочник конструктора» редакция 3 и представлен в табл. 3.1 – 3.4.

Таблица 3.1 – Расчетбазовой статической радиальной и осевой грузоподъемности 

роликовых подшипников

Наименование

Обозначение

Значение

Номинальный угол контакта

alfa

10

Диаметр ролика

Dwe

20

Длина ролика

Lwe

18

Диаметр окружности центров тел качения

Dpw

250

Число рядов тел качения

i

2

Число роликов, воспринимающих нагрузку в одном направлении

Z

20

Базовая радиальная статическая грузоподъемность

Cor

574814,62

Базовая осевая статическая грузоподъемность

Coa

253388,32



Таблица 3.2 – Расчет статической эквивалентной радиальной и осевой нагрузки

Наименование

Обозначение

Значение

Номинальный угол контакта

alfa

10

Радиальная нагрузка

Fr

1000

Осевая нагрузка

Fa

200

Коэффициент статической радиальной нагрузки

X0

0,5

Коэффициент статической осевой нагрузки

Y0

0,47

Статическая эквивалентная радиальная нагрузка

Por

1000

Статическая эквивалентная осевая нагрузка

Poa

605,55



Таблица 3.3 – Расчет эквивалентной динамической радиальной и осевой нагрузки

Наименование

Обозначение

Значение

Номинальный угол контакта

alfa

10

Радиальная нагрузка

Fr

1000

Осевая нагрузка

Fa

300

Отношение Fa к Fr

e

0,3

Коэффициент динамической радиальной нагрузки

X

0,56

Коэффициент динамической осевой нагрузки

Y

1,99

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

Pr

1157

Эквивалентная динамическая осевая нагрузка

Pa

1157



Таблица 3.4 – Расчет ресурса подшипника

Наименование

Обозначение

Значение

Базовая динамическая грузоподъемность

C

1000

Эквивалентная динамическая нагрузка

P

300

Тип подшипника (шариковый, роликовый)

b_type

Роликовый

Надежность

Pt

90

Коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от надежности

a1

1

Коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от особых свойств подшипника

a2

1

Коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от условий работы подшипника

a3

1

Частота вращения, об/мин

n

1000

Базовый расчетный ресурс, оборотов ·10e6

L10

55,33

Скорректированный расчетный ресурс, оборотов ·10e6

Lsa

55,33

Скорректированный расчетный ресурс

Lsah

922,1



3.4.2 Расчет зубчатой передачи

Расчет характеристик зубчатой передачи проведен с помощью ЭВМ в программе «Расчетно-информационная система «Электронный справочник конструктора» редакция 3 и представлен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Расчетна прочность зубчатых конических передач

Наименование

Обозначение

Значение

Межосевой угол передачи

E

90

Крутящий момент на колесе

Mkr

150

Число зубьев шестерни

z1

45

Число зубьев колеса

z2

48

Частота вращения

n1

760

Внешний окружной модуль

me

4

Делительное конусное расстояние

R

100

Ширина зубчатого венца

b

245

Рассчитываемая на контактное напряжение деталь (шестерня или колесо)

type

Для шестерни

Материал шестерни

mat1

Сталь 40Х

Материал колеса

mat2

Сталь 40Х

Термическая обработка шестерни

term1

Улучшение

Термическая обработка колеса

term2

Улучшение

Степень полноты

psy

2,45

Приведенное число зубьев

zpr

61,68

Окружная скорость

v

-19,16

Напряжение изгиба зубьев

sigmaF

0,8

Расчетное контактное напряжение

sigmaH

-15,62

Допускаемое напряжение изгиба зубьев

sigmaFP

220

Допускаемое контактное напряжение

sigmaHP

650

Условие прочности на изгиб

res_01

Выполнено

Условие прочности на смятие

res_02

Выполнено

Передаточное отношение

u

1,07

Коэффициент формы зуба для прямозубых колес

y

0,13

Скоростной коэффициент для 7-ой степени точности

kv

1

Коэффициент давления

k

670



delta1

43,15



3.4 Прочностные расчеты стандартных узлов и деталей машины

3.4.1Расчет резьбового соединения

Расчет характеристик резьбового соединения проведен с помощью ЭВМ в программе «Расчетно-информационная система «Электронный справочник конструктора» редакция 3 и представлен в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Расчет болтового соединения

Наименование

Обозначение

Значение

Сила, действующая вдоль оси болта, Н

P

15000

Допускаемое напряжение при растяжении, МПа

sigmaR

126

Внутренний диаметр резьбы, мм

d1

12,31



3.4.2 Расчет шпоночного соединения

Расчет характеристик шпоночного соединения проведен с помощью ЭВМ в программе «Расчетно-информационная система «Электронный справочник конструктора» редакция 3 и представлен в таблице 3.7.



























Таблица 3.7 – Расчет шпоночного соединения

Наименование

Обозначение

Значение

Вращающий момент, Н·мм

T

200000

Диаметр вала, мм

d

300

Выступ шпонки от шпоночного паза, мм

K

30

Рабочая длина шпонки, мм

l

150

Ширина шпонки, мм

b

30

Допускаемое напряжение среза, МПа

tauSrd

50

Допускаемое напряжение смятия, МПа

sigmaSmd

90

Поправочный коэффициент

m

1

Напряжение среза, МПа

tauSr

0,27

Напряжение смятия, МПа

sigmaSm

0,3

Условие прочности на срез

condShearing

Выполнено

Условие прочности на смятие

condBearing

Выполнено



3.4.3Расчет шлицевого соединения

Расчет характеристик шлицевого соединения проведен с помощью ЭВМ в программе «Расчетно-информационная система «Электронный справочник конструктора» редакция 3 и представлен в таблице 3.8.





















Таблица 3.8 – Расчет шлицевого соединения

Наименование

Обозначение

Значение

Тип зубьев

type

Прямобочные

Наибольший допустимый вращающий момент, Н·м

Tmax

1500

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузок по рабочим поверхностям зубьев

fi

0,75

Наружный диаметр зубьев вала, мм

Dv

60

Диаметр отверстия шлицевой втулки, мм

da

50

Число зубьев

z

8

Размер фаски, мм

f

3

Радиус закругления, мм

r

0,2

Рабочая длина зуба, мм

l

100

Модуль, мм

m

3

Допускаемое напряжение на смятие, МПа

sigmaSm

60

Расчётное напряжение на смятие, МПа

sigmaSmC

50,51

Площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1 мм длины, мм2/мм

F_

14,4

Средний радиус соединения, мм

rSr

27,5

Условие прочности на смятие

condBearing

Выполнено

























4 Вопросы эксплуатации машины

4.1Правила технической эксплуатации клети

Техническая эксплуатация вертикальной клети производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации на данное оборудование. При работе на станегорячей прокатки титановых листов прокатчик должен руководствоваться технологической инструкцией.

Смазки узлов машины.

Подача пластичного смазочного материала и узлы трения и к трущимся поверхностям машин.

Подача смазочного материала осуществляется следующими способами:

а) индивидуально – при помощи тавотниц;

б) централизованно – от двух магистральной автоматической станции концевого типа через смазочные питатели.

Устройство и работа смазочной системы

Закладная смазка.

Закладная смазка применяется для редко работающих открытых зубчатых и реечных передач и закрытых тихоходных зубчатых и червячных передач, подшипников качения, которые имеют большие камеры для смазки. Она закладывается в подшипник и узлы трения в период сборки узла или машины и обновляется через длительный период при ремонте.

Индивидуальная смазочная система.

При индивидуальной смазке смазочный материал подается на поверхность трения под давлением при помощи тавотниц, которые обычно располагаются в непосредственной близости от поверхности трения.

Индивидуальная смазка применяется в случаях затруднительного подвода смазки от централизованных систем или при небольшом количестве потребляемой смазки узлами трения. Набивка смазки производится при помощи шприца.

Индивидуальная система включает в себя смазочный шприц ШРГ-630-1, тавотницы ТРГ1/8” и ТРГ 1/4”.

Централизованная смазочная система с автоматической подачей смазочного материала.

Централизованная автоматическая смазочная система широко применяется в современных металлургических цехах для обслуживания большинстваоборудования, постоянно находящегося в работе.

Централизованная автоматическая смазочная система состоит из двух магистральной смазочной станции концевого типа, блока переключения, контрольно-измерительных приборов, электроаппаратуры, сетчатых линейных фильтров, сдвоенного магистрального трубопровода, трубопроводов на отдельных узлах машины, являющихся отводами от магистрали.

Резервуар смазочной станции заполняется смазочным материалом через заправочный сетчатый фильтр из бочки при помощи перекачного насоса.

Через определенные интервалы времени, при получении сигнала от электрического командного прибора или вручную оператором, включается электродвигатель смазочной станции, и плунжерный насос нагнетает смазочный материал из резервуара, через обратные клапаны, распределитель, фильтры по одной из нагнетательных магистралей к питателям.

Для контроля работы смазочной системы устанавливается самопишущий манометр.

При необходимости подачи смазочного материала к одним поверхностям трения реже, чем к другим, подачу смазочного материала производят через распределитель.

Устройство и работа составных частей системы.

Двухлинейная станция централизованной смазки 0600-2-1-1 ГОСТ 11700-73 состоит из резервуара, который заполняется смазочным материалом, электродвигателя, приводящего в движение червячную передачу плунжерного насоса, обратных клапанов, распределителя чередующего подачу смазочного материала по магистралям.

Смазочный материал из резервуара с помощью шнека поступает в насос двухстороннего действия и далее через обратные клапана, золотниковый распределитель и сетчатый фильтр подается в смазочную магистраль.

Дл.......................