Участок прессования слябов из титановых сплавов на основе пресса НП-130

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» Институт новых материалов и технологий Кафедра «Металлургические и роторные машины»

Допустить к защите в ГАК

Зав. кафедрой ___________


«___» июня 2018 г.


ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Участок прессования слябов из титановых сплавов на основе

пресса НП-130. Модернизация кантователя слябов

Пояснительная записка




Руководитель



Консультант



Консультант



Н. контр.



Студент	Сибиряков Е.

гр.





Екатеринбург


2018

Задание на дипломный проект






































































2


СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ
5
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА
6
ВВЕДЕНИЕ
7
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
9
1.1
Краткое описание существующего технологического процесса участка
9
1.2
Литературный, патентный обзор и анализ аналогичных технологических

процессов
10
1.3
Технологический расчет производительности кантователя
17
2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
19
2.1
Описание конструкции кантователя
19
2.2
Литературный, патентный обзор и анализ конструкций машин,
20
аналогичных проектируемой
20
2.3
Обоснование выбора конструкции и основных параметров проектируемой

машины
25
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
28
3.1
Определение силовых параметров привода
28
3.2
Расчет цепной передачи
28
3.3
Расчет гидроцилиндров
32
3.3.1 Определение диаметров гидравлического упора
32
3.3.2 Определение диаметров гидроцилиндра опрокидывания
33
3.3.3 Расчет на прочность гидравлического упора и гидроцилиндра

опрокидывания
33
3.3.4 Расчет требуемой подачи рабочей жидкости
35
3.3.5 Расчет штока на устойчивость
36
3.4
Расчет контактных напряжений катков
37
3.5
Расчет рейки
38
3.6
Прочностные расчеты стандартных узлов и деталей машины
39
3.6.1 Расчет резьбы
39

3


3.6.2 Расчет шпонок
40
3.6.3 Расчет подшипников качения
41
4 Вопросы эксплуатации кантователя
44
4.1
Правила технической эксплуатации кантователя
44
4.2
Техническое обслуживание и ремонт машины
44
4.3
Монтаж, демонтаж машины
45
4.4
Смазка узлов машины
48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
50
СПЕЦИФИКАЦИИ

















































4

РЕФЕРАТ

     Пояснительная записка содержит 43 страницы, 14 рисунков, 23 таблицы, 25 библиографических источников.

Графическая часть – 9,5 листов формата А1.

     Ключевые слова: плита, плавильный комплекс, продольно-строгальный станок 7212, опрокидывание, разработка, кантователь поворотный, каретка, поворот, подшипники, гидравлический цилиндр, гидравлический упор, экономический эффект.

     В проекте представлена разработка узла опрокидывания кантователя для слябов и плит, а также механизм прижима слябов и плит, который установлен в плавильно-литейном комплексе цеха № 32 ОАО ВСМПО.

Описан технологический процесс производства слябов на кузнечном участке

цеха.

     Выполнен обзор и анализ литературных и патентных данных по конструкторской разработке. Приведено обоснование принятых решений.

     Произведены расчеты на прочность и устойчивость основных узлов и деталей конструкции. Для проведения расчетов на ЭВМ использовалась программа «Расчетно-информационная система «Электронный справочник конструктора» редакция 3».

     Рассмотрены вопросы эксплуатации и обслуживания катнователя, безопасности жизнедеятельности, природопользования и охраны окружающей среды на участке горячей прокатки.
















5

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА


Но-
Наименование документа
Обозначение документа
Кол-
Формат
мер


во






1

План кузнечного и
1
А2х3


механического участков







2

Кантователь поворотный
2
А1


для слябов и плит







3

Упор гидравлический
1
А1





4

Механизм опрокидывания
1
А1





5

Цилиндр гидравлический
1
А1





6

Шток
1
А2





7

Основные проектные
1
А2х3


решения. Плакат












































6

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.

     Плавильно-литейный комплекс цех № 32 – крупнейший в мире. Оснащённый уникальными прессами для изготовления прессованных крупногабаритных электродов массой до 10000 кг, парком вакуумно-дуговых печей, в том числе,

7

гарнисажных вакуумно-дуговых печей, позволяющих получать слитки из титана и титановых сплавов диаметром от 400 до 1150 мм массой до 18000 кг. Также цех имеет широкую гамму ковочных и штамповочных молотов, ковочный штамповочный пресс усилием 300 МН. Пресс подвергнут глубокой модернизации с внедрением компьютерной системы управления, и является одним из современных в мире. Он используется для штамповки слябов из титана и его сплавов.

     Целью дипломного проекта является конструктивная разработка механизмов опрокидывания кантователя поворотного для слябов и плит, а также гидравлического упора, исключающего ударение слябов о каретки при опрокидывании.















































8


1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткое описание существующего технологического процесса участка

     На участке гидравлического пресса НП-130 расположено следующее оборудование:

– гидравлический пресс НП-130 для прессования слябов;

– загрузочный манипулятор для перемещения слитков;

– газовая печь Locher для нагрева штампов;

– две газовые печи Locher для нагрева титановых слитков;

–холодильник – площадка для охлаждения слябов после штамповки;

– бак, заполненный водой, для охлаждения слябов;

– кантователь для слябов и плит;

– мостовые краны грузоподъемностью 20/5 и 100/20 тонн.

     Штамповка слябов на вертикальном гидравлическом прессе НП-130 производится в соответствии с технологической инструкцией в предварительно нагретом штампе. Нагрев штампов осуществляется в газовой печи Locher.

     Работы по обеспечению нагрева штампов, слитков, слябов осуществляются кузнецом. Перед загрузкой штампов в печь температура воздуха камеры должна быть от 200? С до 350? С. Продолжительность нагрева штампа: находившегося вне печи менее 8 часов составляет не менее 3 часов; находившегося вне печи более 8 часов – не менее 24 часов.

     Нагрев титановых слитков производят в двух газовых печах Locher. Перед загрузкой в печь поверхность слитков очищается от пыли, грязи и масла. Температура в печи перед загрузкой слитков должна быть от 950? С до 1050? С. Продолжительность нагрева слитков под штамповку составляет от 4 до 12 часов.

     На каждую садку контролером ОТК делается запись в журнале нагрева слитков.





9

При достижении слитком заданной температуры слиток выгружается из печи

и укладывается в штамп симметрично осям штампа. Штамповка производится до максимального формирования.

     После штамповки штамп со слябом выводится из-под пресса. Кузнец мелом наносится на сляб номер и индекс печи. Сляб извлекается из штампа с помощью выталкивателей стола и крановых клещей и перемещается на холодильник. Через 30 минут после штамповки слябы разрешается охлаждать в специальной ванне, заполненной водой. На охлажденных слябах огневой резкой обрезается облой.

После обрезки облоя происходит контроль слябов «суданом».

Далее слябы проходят УЗК контроль и контроль специалистами службы УТК. Готовые слябы направляются в цех № 16 для дальнейшей обработки на

прокатных станах.

     Некоторые из штампованных слябов по требованию заказчика подвергаются механической обработке на продольно-строгальных станках модели 7212. После завершения обработки одной из сторон сляба на станке, он при помощи крана и клещевого захвата подается для кантовки на кантователь поворотный. После кантовке вторая сторона подвергается механической обработке на станке. После обработки и приемки ОТК готовое изделие поставляется на склад, откуда направляется заказчику.


1.2 Литературный, патентный обзор и анализ аналогичных технологических процессов

     Исходным материалом для производства титановых листов и плит служат слябы штампованные, кованые и штампованно-катанные, по размерам

и качеству поверхности удовлетворяющие требованиям СТП 05-225. Слябы изготавливаются из штампованных слябов размерами:

240х1070х1600 мм.	300х1100х3400 мм.

250х1070х2400 мм.	300х1100х3000 мм.

270х1250х2730 мм.	300х1250х2730 мм.

10

300х1060х3000 мм.	300х1380х2700 мм.

Размеры штампованно-катаных слябов:

150х200х1055х1350х4000х5500 мм.

Слябы, кованные развесом до 6000 кг размерами: 280х1490х3600мм. Химический состав титановых сплавов должен соответствовать ОСТ

190013-81, ГОСТ 19807-74 или иностранным стандартам.

     При поступлении слябов в отдел проводится входной контроль слябов службой ОТК. Подбор слябов на нагрев под прокатку производится прокатчиком в соответствии с заданием, которое выдается работниками ПДБ цеха.

     Прокатка слябов или подкатов разрешается только при полной исправности оборудования стана, поэтому перед прокаткой все оборудование должно быть тщательно осмотрено и обнаруженные дефекты устранены.

Перед началом прокатки производится обязательное опробование всех механизмов стана.

     На основании задания ПДБ прокатчик подбирает слябы на прокатку. После проведения входного контроля слябы с помощью электромостового крана клещами укладывают на рольганг перед печью. Общая длина заготовок не должна превышать 5600 мм. при отсутствии зазоров между загруженными заготовками. Суммарная масса должна быть не более 9000 кг. Садка должна состоять из одного сплава. После укладки сляба на рольганг нагревальщик при поднятой дверке на входе производит загрузку их в печь.

     Режимы нагрева заготовок определяет технологическая инструкция или технолог цеха. Режимы нагрева и последовательность загрузки слябов, уложенных на рольганг, перед печью фиксируются контролерами ОТК в рабочих журналах.

Схема загрузки слябов в печь представлена на рис.1.1


11

На прокатку




Слябы

Нагревательная печь












Рольганг




В печь



Рисунок 1.1 – Схема загрузки слябов в печь

     Количество загружаемого металла в рольганговую печь стана 2000 определяется размерами и массой заготовок. Максимальная масса загружаемой заготовки не должна превышать 1000 кг. Максимальная масса всей садки - 5000 кг. Длина загружаемых заготовок (слябов, пакетов) от 1000 до 1900 мм. При ширине заготовки от 1000 до 1900 мм и длине до 1600 мм допускается загрузку заготовок производить поперек. После окончания загрузки печи, закрывается заслонка и производится нагрев заготовок до заданной температуры в режиме покачивания рольганга.

Нагрев металла

     Температура нагрева сляба из титановых сплавов в печах СРЗ 20.80 представлена в таблице 1.1







12

Таблица 1.1 – Температура нагрева сляба из титановых сплавов в печах СРЗ 20.80







Температура
Сплав

Установочная температура

металла при






выдаче из печи,













° С








I
II
Ш

IV








ВТ1-0
900±10
900±10
900±10

900±10
850±870
ВТ1-00




















От4с,ВТ14,
1100±1
1100±1
1100±1

1100±1
1020±1060
ВТ6, АТ6,Сп40




















ВТ23






штампованные
1130±10
1130±10
1130±10

1130±10
1020±1060
под листы













ВТ6ч  кованные
Тпп±10
Тпп±10
Тпп±10

Тпп±10
950±970
под плиты




















ВТ23






штампованные
1050±10
1050±10
1050±10

1050±10
980±1000
под  плиты















     Нагрев и прокатка слябов, плит и горячекатаного подката, производится в соответствии с технологическими схемами. Продолжительность нагрева исчисляется с момента закрытия заслонки печи до момента открытия заслонки перед выгрузкой сляба (плиты). Продолжительность нагрева учитывает временное падение температуры при загрузке металла.

     После нагрева слябов до заданных температур, они передаются по транспортному рольгангу к рабочей клети стана. Передача слябов от печи № 2,3 и газовой камерной печи на транспортный рольганг черновой клети осуществляется при помощи электромостового крана специальными клещами. Слябы прокатываются как на готовые (горячекатаные) листы и плиты толщиной 6,35 – 160

13

мм, так и на заготовку толщиной 8 – 25 мм для теплокатанных листов готовой толщины 2 – 10,5 мм, а так же подкат для чистовой линии.

     В процессе прокатки рабочие валки охлаждаются водой. Количество подаваемой воды для охлаждения валков регулируется прокатчиком.

     В процессе прокатки необходимо тщательно следить за состоянием поверхности рабочих валков, транспортирующих роликов и роликов правильных машин, не допуская их выработки, выкрашивания и образования наваров. При обнаружении повреждений на полосе, наносимых в процессе прокатки, прекращают до полного устранения причин, порождающих дефекты.

     При прокатке слябов на полосы шириной 1000 мм и выше производится эджеровка боковых кромок в вертикальных валках. Обжатие за проход при эджеровке должно быть в диапазоне от 2 до 5 мм. В процессе прокатки слябов во избежание получения серповидности полос, необходимо их строго центрировать по оси прокатки центрирующими линейками, как с передней, так и с задней стороны клети. Допустимая разнотолщинность листов по ширине, вычитаемая как разность между толщиной листа по середине и полусуммой толщин по двум кромкам в зависимости от толщины листов:

– по ширине до 1100 мм не более 0,25 мм;

– по ширине до 1500 мм не более 0,30 мм;

– по ширине до 1700 мм не более  0,50 мм.

     Для улучшения выкатки, уменьшения отклонения от плоскостности и разнотолщинности горячекатаных полос, после перевалки валков сначала производится прокатка широких полос, затем, по мере выработки валков производится прокатка более узких полос.

Очередность прокатки полос производится согласно группе ширин:

– от 1650 мм до 1750 мм;

– от 1400 мм до 1600 мм;

– от 1150 мм до 1350 мм;

– от 900 мм до 100 мм;


14

– от 650 мм до 850 мм.

     Разнотолщинность между кромками должна быть не более 0,10 мм. При обнаружении разнотолщинности производится настройка клети.

     Для устранения волнистости и отклонения от плоскостности, уменьшения разнотолщинности по ширине следует применять проглаживание с «подъемом валков» в последних пропусках. Допускается отклонение от плоскостности карточки не более 30 мм на 1 м. Величина подъема «валков» при проглаживании зависит от размера листов, марки сплава, температуры прокатки, выработки и температуры валков, величины предыдущих обжатий и других факторов; подбирается в каждом отдельном случае из соображений получения листов необходимой толщины и снятия волнистости.

     Прокатанную полосу или плиту, прокатчик 6-го разряда, находящийся у рабочей клети, маркирует мелом. На одной из торцов полосы пишет номер партии и букву «Н» или «В», в зависимости от того передний или задний конец он маркирует.


     Полосы толщиной до 28 мм поступают по транспортному рольгангу для резки на гильотинные ножницы усилием 2,2 МН. У полосы отрезается передний конец на длину, обеспечивающую полное удаление концевого расслоения, затем отрезается крата заданной длины и рез повторяется по всей длине полосы до заднего конца, обрезается задний конец, аналогично переднему. Плиты толщиной более 28 мм охлаждаются на рольганге до потемнения, затем снимаются поштучно электромостовым краном и укладываются на стеллажи для проведения визуально-измерительного контроля.

     Перед резкой прокатчик маркирует каждый отрезок маркой сплава и номером партии. Резка на мерные длины производится с помощью модернизированного передвижного упора, который позволяет производить резку с допустимым предельным отклонением ± 5 мм.






15

     На разрезанном металле не допускается заусенца высотой более 2 мм. С целью устранения заусенки, ножи необходимо регулировать. Зазор между ножами должен быть не более 0,05 мм толщины разрезаемого металла.

Пример основных размеров, применяемых заготовок, показан на рисунке 1.2. Плиты изготовляют мерной длины с интервалом 100 мм по длине. Разномер в

партии не допускается. В партии допускается 20% плит, имеющих отклонения от номинальных размеров по длине и ширине не более 15%. Пример условного обозначения плиты из титанового сплава ВТ 1-0 толщиной 25 мм, шириной 1000 мм и длиной 2000 мм Плита ВТ 1-0 25х1000х2000 ГОСТ 23755-79.






800...1600


1000...
6500
11
...28





Рисунок 1.2 – Основные размеры плит из титана марки Вт 1-0

На рисунке 1.3 приведена технологическая схема производства горячекатаных

плит.























16

Входнойконтроль


Правка


Нагрев


Обрезкакромок


Горячаяпрокаткадо H=13 мм


                Травление Захолаживаниедо t?????500??????


Осветление

Проглаживание


Зачистка (принеобходимости)


Резканакраты

СдачаОТК, маркировка


Вырезкаобразцов


Отгрузканасклад

Рисунок 1.3 – Технологическая схема производства горячекатаных плит Улучшение современного производства выдвигает требования, которые

способствовали бы более экономичному использованию металла потребителем и более полному удовлетворению его запросов по качеству.

     Несмотря на успехи, достигнутые в области расширения и развития процесса прокатного производства, а так же при длительной эксплуатации оборудования прокатных станов, выявляются слабые места в технологических процессах, в конструкции оборудования, которые постоянно дорабатываются.


   1.3 Технологический расчет производительности кантователя Производительность кантователя
   




где





Q



A ?
Q

t



Ц





- масса сляба, кг,

tЦ   - время разворота одного сляба,



?k
исп , т/ч,






мин.,

17

k
исп




- коэффициент использования оборудования.


t
Ц
? t
уст
? t
приж
? t
поворота
? t
отж












?


t


разгр


, мин.,


где


t



уст  - время установки сляба, мин.,
t
приж  - время прижима сляба, мин.,



t
поворота - время поворота кареток, мин.,


tотж  - время отжима сляба, мин.,
t
разгр  - время разгрузки сляба, мин.





t
Ц




? 2 ? 0,08 ? 0,8 ? 0,04 ? 2 ?


4,92


мин.


A ?
7500
? 0,85
? 75000

4,92



















































18


кг/ч = 75 т/ч

2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание конструкции кантователя
Кантователь предназначен для переворота слябов и плит.
Техническая характеристика кантователя:

Размеры слябов и плит:

Длина, мм
1600 – 4000
Ширина, мм
870 – 1600
Толщина, мм
80 – 430
Максимальная масса кантуемого изделия, кг
7500
Время поворота каретки на 180°, сек
8 ± 1
Масса кантователя, кг
3817
Устройство и принцип работы

Устройство кантователя показано на рисунке 2.1.

































1 – рама;  2 – каретка; 3 – каток; 4 – вал; 5 – звездочка; 6 – муфта; 7 – редуктор;

8 – электродвигатель; 9 – ременная передача; 10 – цепь;

11 – концевой выключатель; 12 – накладка

Рисунок 2.1 – Кантователь слябов

19

     Кантователь смонтирован на жестко закрепленной на полу металлической раме сварной конструкции. Вдоль рамы на восьми опорах с шариковыми сферическими подшипниками установлены четыре свободно вращающихся катка. На каждой паре катков установлена одна сварная стальная каретка. На внутренней боковой стороне каждой каретке на ложементах вдоль окружности закреплена цепь.

     На нижней части рамы расположена площадка с установленными на ней электродвигателем и червячным редуктором. Вал электродвигателя соединен с входом валам редуктора через ременную передачу.

     Под кареткой на двух опорах со сферическими подшипниками установлен вал, на концах которого на шпонках установлены две ведущие звездочки. Зубья звездочек входят в зацепления со звеньями цепи каждой каретки. Вал соединен с выходным валом редуктора через муфту.

     На опорных поверхностях зева каждой каретки установлены съемные алюминиевые накладки для защиты поверхности кантуемого изделия от механических повреждений (вмятины, царапины и т.д.) во время поворота каретки.

     Кантуемое изделие (сляб, плита) устанавливается в зев кантователя клешнями с захватами посередине длины изделия. Так как центр массы изделия не совпадает с осью вращения кареток кантователя, то появляющийся момент стремится повернуть каретки. Защита от проворота осуществляется конструкцией червячного редуктора (крутящий момент от массы изделия передается на червячное колесо редуктора и воспринимается червяком – не передавая момент далее).


2.2 Литературный, патентный обзор и анализ конструкций машин, аналогичных проектируемой

     При патентном обзоре рассмотрим конструкцию кантователей для металлопроката металлургических предприятий.

     Кантователь – это устройство, которое служит для поворота прокатного изделия относительно его продольной оси на заданный угол [1].




20

     Как показал опыт проектирования, на металлоемкость и энергоемкость кантователя большое влияние оказывает принципиальная схема его конструкции. Существует большое разнообразие конструкций кантователей.

Кантователи можно классифицировать по следующим признакам:

– по назначению:

а) кантователи плоских изделий большой толщины (плит,  слябов, слитков);

б) кантователи листов;

в) кантователи пакетов;

г) кантователи сортового проката;

д) кантователи рулонов;

е) печные кантователи  и т.д.

– по принципу действия:

     а) рычажные, работающие с перехватом плоского проката с одного грузоприемного рычага на другой;

б) рычажные с зажимом	изделия по кромкам;

в) с поворотной скобой или люлькой, а также роторного типа; г) с гибким или многозвенным (цепным) рабочим органом;

д) рычажные с захватом изделия присосками или электромагнитом; е) роликовые, цепные и ленточные с использованием изгиба листа.

– по типу привода:

а) с электромеханическим приводом;

б) с гидро- и пневмоприводом.

–  по  месту  расположения  изделия  после  кантовки  различают  кантователи,

укладывающие изделие после кантовки на то же место, где оно находилось до кантовки и кантователи-перекладчики.

     Кантовка рулонов в листопрокатном производстве относится к одной из основных транспортных операций. Рулон, снятый с моталки, должен менять свое положение перед термообработкой, складированием и транспортировкой. В




21

процессе производства кантовочные операции с одним и тем же рулоном могут повторяться неоднократно.

     Загрузка кантователя может производиться непосредственно агрегатом, от которого поступает рулон, или с помощью мостового крана.

Кантователи бывают стационарные и передвижные.

Схемы кантователей рулонов приведены на рисунках 2.2 – 2.4.




























Рисунок 2.2 – Кантователь рулонов у моталки

непрерывного широкополосного стана 1700

Кантователь рулонов горячей полосы у моталок

     От моталок непрерывного широкополосного стана рулоны горячей полосы (при температуре до 650°С) транспортируют на склад или в цех холодной прокатки,

в вертикальном положении на торец (для предотвращения их деформации по диаметру). Для кантовки рулонов, сталкиваемых с барабана моталки в горизонтальном положении, применяют кантователи различного типа.

     Этот кантователь рычажного типа, установленный против моталки непрерывного широкополосного стана конструкции НКМЗ. C моталки горячий рулон массой до 15 т сталкивается на консольный рычаг, укрепленный на валу с двумя отдельными опорами. Со стороны одной из опор вала предусмотрен

22

кривошип, поворачиваемый на угол 125° шатуном, соединенным с коленчатым валом, приводимым во вращение электродвигателем мощностью 41 кВт, 625 об/мин и редуктором.

     Опоры коленчатого вала, редуктор и электродвигатель установлены на фундаменте. Между опорами приводного вала против кантующего рычага находится тележка, передвигаемая по рельсам при помощи штока пневмоцилиндра. Рама тележки имеет С – образную форму, открытая часть которой обращена в сторону проходящего рядом в перпендикулярном направлении пластинчатого цепного транспортера (для рулонов) [2].

     При помощи шатунно-кривошипного привода вал и рычаг поворачиваются вправо, рулон кантуется из горизонтального положения в вертикальное и укладывается на верхнюю часть С – образной рамы тележки. Затем штоком пневмоцилиндра тележка и рулон передвигаются вправо. При этом нижняя удлиненная часть рамы проходит между верхними и нижними цепями транспортера, а верхняя часть рамы располагается выше верхних цепей транспортера. Гидравлический подъемник, установленный между цепями транспортера, приподнимает рулон, тележка возвращается в исходное положение к моталке, а рулон опускается подъемником на верхнюю ветвь транспорта. Для кантовки рулона требуются 15 с, а для передвижения тележки вперед 7 с. Полный цикл кантовки и установки рулона на транспортер осуществляется приблизительно за 40 с.





















Рисунок 2.3 – Кантователь рулонов холодной полосы

23

     В некоторых случаях рулоны полосы хранятся в вертикальном положении на складе или около агрегатов травления и резки. В таком попожении их переносят электромагнитами мостовых кранов. Однако для задачи полосы в травильную непрерывную линию или агрегат правки и резки рулоны должны быть расположены горизонтально, чтобы удобно было разматывать полосу.

     Кантовка рулонов из вертикального положения в горизонтальное (или наоборот, если это требуется) осуществляется кантователем секторного Г-образного типа. Рама кантователя в форме неполной окружности опирается на боковые холостые ролики; снизу к раме прикреплена дуговая зубчатая рейка, сцепляющаяся с шестерней, приводимой от электродвигателя через червячный редуктор.

     Рулон полосы посредством электромагнита мостового крана укладывают в вертикальном положении на горизонтальный роликовый стол рамы. В начале поворота рамы вправо рулон будет опираться своими образующими на два ряда, наклонных роликов на вертикальном секторе рамы, в конце поворота ряда на 90° рулон окажется окантованным и будет горизонтальным. При дальнейшем повороте рамы на 3-5° рулон сползет по наклонным холостым роликам и переместится на склиз или рольганг по направлению к разматывателю.



























Рисунок 2.4 – Схема кантовки рулонов


24

     Кантователь рулонов проката в вертикальное положение для последующей погрузки их в железнодорожные вагоны [3].

     Кантователь, состоит из скобы 1 со штырем 2 для навешивания на крюк крана, поворотной рамы 8, в которой закреплены электромагниты 9. В середине рамы 8 расположен хобот 7 для удержания рулона 6 в горизонтальном положении. Рама вместе с электромагнитами вращается в подшипниках 5 и 10. Для осуществления поворота рамы служит червячный редуктор 4 с электродвигателем 3. Остановка рамы в нужном положении осуществляется тормозом.

     Кантователь работает следующим образом. Хобот 7 рамы 8 кантователя заводится в отверстие рулона 6 до упора в плиту электромагнитов 9. В электромагниты подается питание, включается электродвигатель 3 и через редуктор 4 рама 8 с электромагнитами 9 и рулоном 6 поворачивается на 90°, кран опускает кантователь на место установки рулона, электромагниты отключаются, кантователь поднимается и разворачивается в исходное положение.

Управление кантователем осуществляется машинистом мостового крана. Кантовка рулонов и погрузка их в вагоны с помощью кантователя позволила

механизировать процесс транспортирования и погрузки.



2.3 Обоснование выбора конструкции и основных параметров проектируемой машины

     Проанализировав существующую методы кантовки грузов пришли к выводу, что необходимо произвести разработку узла опрокидывания кареток.

     Во время поворота кареток прослеживалась тенденция неприменения пластин вкладышей при кантовке слябов, что приводило к ударам кантуемого изделия о каретки катноваляте. Вследствие этого каретки подвергались преждевременному износу, ремонтным службам постоянно приходилось проводить сварочные ремонтные работы. Узел каретки постоянно усиливали дополнительной металлоконструкцией, что приводило к утяжелению конструкции кареток, что влекло за собой увеличение нагрузок на механизм поворота.

25

     Этот недостаток можно устранить установкой на кантователь упора гидравлического на плите между каретками, который будет осуществлять прижим кантуемых изделий. Плиту усиливаем между каретками при помощи косынок. На гидравлический упор устанавливаем гидравлический цилиндр, днище которого прикрепляем к упору. Плита упора дополнительно снабжается направляющими колонами для центровки гидравлического цилиндра.

     Установка слитка в каретки происходит при помощи съемных клещей и крана. После установки оператор с пульта запускает механизм прижима заготовки. Гидравлическую систему необходимо разработать таким образом, чтобы при опрокидывании была возможность удержания гидравлическим упором сляба на весу, чтобы устранить прогиб плиты, на которой устанавливаем упор.

     Существует тенденция постоянного выхода из строя ремней, а также сгорают электрические двигатели. Причинами износа ремней их вытягивание, при постоянном проскальзывании и регулировании ременной передачи. Из-за постоянного регулирования выходил из строя механизм натяжения ременной передачи.

     Данную проблему можно решить установкой гидравлического цилиндра, на корпус которого устанавливаем рейку. Для перемещения кареток совмещаем рейку гидроцилиндра с валом, на котором посажены звездочки для вращения кареток.

     После установки сляба в каретки и прижима, оператор с пульта запускает гидравлическую систему на опрокидывание кареток. Гидросистема разрабатывается таким образом, что во время работы отсутствуют рывки и удары при опрокидывании. Скорость опрокидывания также можно регулировать в зависимости от массы кантуемого сляба, но данную регулировку должны проводить слесаря. По окончании опрокидывания срабатывают конечные выключатели, и гидравлическая система отключается, при этом опрокидывание происходит плавно.

     Разработка способствует увеличению межремонтных циклов, удобства обслуживания привода кантователя, и простота эксплуатации агрегата.




26

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

     Вследствие произведённой конструктивной разработки кантователя мы сможем улучшить условия ремонта, улучшить условия работы оператора, увеличить межремонтный период, также снизить простои оборудования на ремонт.

























































27

3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Определение силовых параметров привода




[4].




где


Расчет момента, необходимого для вращения изделия выполняем по методике



М
к
? m ? g ?l
,
Н ? м
,













m
– масса изделия, кг,


l – плечо, мм.


М к


? 7500 ?0,21?9,81 ?15750


Н ? м


Потребная мощность необходимая для вращения изделия


N
потр.
? М
к






? ??? n ?? к

?  30



?????




, кВт,


где



М
к
- момент необходимый для вращения,
Н ? м
,











nк  – частота вращения каретки, об/мин.





N

?
?
3,6
?
? 5937,6



потр.
? 15750 ??3,14

30
?





?


?

кВт

























3.2 Расчет цепной передачи

Расчет параметров цепной передачи производим по методике [5].

Выдираем для передачи цепь приводную роликовую ПР по ГОСТ 13568 – 75. Для определения шага цепи вычисляется предварительная угловая скорость

ведущей звездочки


?1

где n1 – частота вращения звездочки,



?
? ? n


1





30
, рад/с,




об/мин.

?1  ? 3,14 ?1500 ? 157

30	рад/с

Вращающий момент

M1  ? N

?1	, Н ? м ,

28


где

N


- мощность электродвигателя, Вт.

M1
?
7,5 ?103
? 47,7


157




Н ? м


Среднее передаточное число







где







n
2





u ?
n
,

1





n


2



– частота вращения вала каретки, об/мин.

u ? 1500750 ? 2



Число зубьев





















где






















k
Э






z
?19 ?2?u

1


,





z
?19 ?2?2 ?15
1






z
2
? u ? z




1 ,
z
2
? 2 ?15 ? 30






Допускаемое среднее давление [р] примем ориентировочно [р] = 20 МПа.

M

? k

, МПа,
t ? 2,8 ? 3
1

Э

z
??p?

1






- коэффициент эксплуатации.


t ? 2,8 ?

47,7 ?10
3
? 2,33
? 20
МПа

3







15
? 20















Допускаемая частота вращения звездочки [n] = 800 об/мин.

Условие n1 < [n] выполнено.

Условное обозначение цепи

Цепь ПР – 254 – 5670 ГОСТ 13568 – 75 Скорость цепи


? ?


z
? t ? n
1
2
60 ?1000



, м/с,


? ? 15 ? 25,4 ?750 ? 4,7 60 ?1000




м/с.


Окружное усилие

29

p ? ?N , Н,



7,5 ?10
3
p ?

? 1595,7

4,7












Н


Среднее давление


P ?


p ? kЭ F



, МПа,


P ?
1595,7 ? 2,33
? 20,6

179,7








МПа


Поправочный множитель




? p??


К z  ?

20,5??1?


P ?0,01??z
?17?
;
1





0,01??15 ?17???19,5





МПа


Таким образом р< [р], следовательно, выбранная цепь по условию надежности

и износостойкости подходит. Геометрический расчет передачи Суммарное число зубьев

z
?
? z
.......................