Дипломная (вкр): Модернизация привода перемещения режущих головок дисковых ножниц непрерывно-травильного агрегата

Травильные ванны имеют сварной корпус из стальных листов толщиной 10мм; ванны внутри гуммированы резиной от разъедания кислотой и выложены кислотоупорной футеровкой (кирпичом). Вдоль боковых стенок имеются коллекторы для отсасывания паров кислоты; сверху ванны плотно накрыты крышками (с гидравлическим затвором) из кислотоупорного пластика, армированного нержавеющей сталью; торцевые щели для входа полосы в первую ванну и выхода из четвертой ванны имеют уплотнения из кислотостойкой резины.

Травильный раствор подогревается в теплообменниках до температуры 90-95ºС.

При движении вдоль ванн полоса опирается на гранитные пороги, установленные на перегородках ванн.

При травлении полосы из углеродистой стали выделяются хлористые соли железа (хлориды) и водород. Обедненный растворяя соляной кислоты, содержащий воду и хлориды железа, непрерывно поступает на регенерацию. В установке для регенерации хлористое железо разлагается на окись железа и соляную кислоту. Окись железа (в виде спрессованного порошка) используется затем в сталеплавильных печах. Соляная кислота снова поступает в кругооборот травильных ванн.

Из четвертой кислотной ванны полоса поступает для промывки в ванну 17 с холодной и в ванну 18 с горячей водой. При помощи сопел водой под давлением 10-12 бар с полосы смываются остатки кислотного раствора и окалины. С этой же целью в ванне иногда применяют нейтрализацию щелочью остатков раствора. Затем полоса проходит сушильную камеру для сушки горячим воздухом и тянущими роликами подается во второй петлевой аккумулятор. Полоса вытягивается роликами 12 и подается к гильотинным ножницам 19 для вырезки мест сшивки. Боковые кромки полосы обрезаются дисковыми ножницами 20 и разрезаются на мелкие куски кромкокрошителем 21. В установке электростатического промасливания 22 на полосу наносится тонкий (1-2 мкм) слой масла (для предохранения от коррозии при хранении протравленных рулонов на складе перед станом холодной прокатки). В качестве запасных рядом устанавливают обычные промасливающие ролики.

На моталке 24 полоса сматывается в рулон требуемой массы (15-30 т и более), после чего разрезается ножницами 23. Рулон сталкивается на транспортер и затем краном подается к стану холодной прокатки.

Скорость непрерывного движения полосы через травильные ванны равна 3-4 м/с; скорость полосы на головном и хвостовом участках агрегата должна быть указанной, так как здесь необходимы периодические остановки для сварки двух полос и вырезки сварного шва. Производительность агрегата 1,0 млн. т/год.

После завершения реконструкции кислотных ванн НТА-2 и переходе на процесс травления металла в соляной кислоте, скорость движения полосы возрастет до 6 м/с. В настоящее время многие машины и механизмы агрегата морально и физически устарели (агрегат пущен в эксплуатацию в 1965 году) и их технические характеристики не отвечают современным требованиям предъявляемым к качеству и технологии производства травленого металла. Так, например дисковые ножницы с кромкокрошителем, установленнаые в хвостовой части агрегата не способны производить резку и измельчение обрезаемой боковой кромки при скоростях полосы свыше 4 м/с.

Поэтому встала острая необходимость в замене данного оборудования. С этой целью была проведена реконструкция непрерывно-травильного агрегата №2, которая заключается в установке новой конструкции дисковых ножниц с кромкокрошителем, имеющую мощный, надежный, высокоскоростной привод, измененную конструкцию ножевых головок, что позволяет вести резку и измельчение боковой кромки при скоростях полосы до 6 м/с.

По сравнению со старой новая конструкции дисковых ножниц с кромкокрошителем обладает целым рядом преимуществ:

наличие резервного комплекта режущих головок дисковых ножниц позволяет достаточно быстро производить смену рабочего комплекта во время перевалки и возможность проведения ремонта изношенного комплекта без остановки агрегата;

замена ручного привода прижимов клетей кромкокрошителя на гидравлический, что позволило сократить время на замену отработавших клетей;

для отсоединения клети от привода при смене клетей с затупившимися ножами, муфта соединяющая тихоходный вал редуктора с приводным ножевым валом, сделана разъемной;

зубчатые колеса клети кромкокрошителя выполнены с тремя шпоночными пазами, расположенными через 120° , что позволяет переставлять колеса на валах, меняя этим пары зубьев, воспринимающие ударные нагрузки от реза кромки, и увеличивая тем самым срок службы колес;

дисковые ножницы снабжены следующими средствами автоматизации: конечными выключателями КВП-16 для контроля крайних сведенного разведенного положений режущих головок в комплекте, перемещения головок на ось агрегата, недопустимого сближения головок соседних комплектов; преобразователями положения ПИЩ 6-1 для контроля верхнего положения прижимов (салазки с головками освобождены); кодовым датчиком типа КД-4МК для измерения расстояния между ножами

Исходя из вышеизложенного, в выпускной квалификационной работе необходимо:

Разработать общий вид кромкокрошителя НТА-2.

Рассчитать и спроектировать привод кромкокрошителя.

Рассчитать и спроектировать гидропривода перемещения режущих головок дисковых ножниц.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА КРОМКОКРОШИТЕЛЯ

2.1 Устройство, назначение и принцип действия дисковых ножниц с кромкокрошителем

Дисковые ножницы с кромкокрошителем, расположенные в хвостовой части агрегата, предназначены для обрезки боковых кромок полосы и дальнейшего измельчения обрезанной кромки с целью удобства дальнейшей транспортировки.

Дисковые ножницы представляют два комплекта, рабочий и резервный, режущих головок, передвигающиеся при изменении расстояния между головками через пару винт-гайка от приводов перемещения по направляющим фундаментной плиты . Ходовые винты и приводы установлены на плите , при перемещении которой с помощью гидроцилиндра со встроенным демпфирующим устройством происходит смена комплекта режущих головок. Привод перемещения обеспечивает две скорости перемещения: сведение и разведение режущих головок производится со скоростью 2,5 мм/сек, точная настройка ножей - со скоростью 0,61 мм/сек. Тихоходная ступень редуктора привода перемещения соединена с кодовым датчиком типа КД-4 МК, который выдает сигналы на продуктиметр, установленный на пульте управления. Цена деления продуктиметра - 0,1 мм. Режущая головка состоит из корпуса, в расточках которого помещены эксцентриковые втулки, соединенные шестернями и приводимые во вращение от штурвала через червячную передачу. В расточках эксцентриковых втулок на подшипниках качения установлены валы с дисковыми ножами.

Вращением эксцентриковых втулок устанавливается перекрытие дисковых ножей, а также компенсируется уменьшение диаметра ножей при переточках. Минимальный диаметр ножа после переточки 425 мм.

Верхняя эксцентриковая втулка вместе с ножевым валом имеет горизонтальное перемещение от штурвала через червячную передачу и резьбовую втулку. При помощи этого механизма регулируется боковой зазор между ножами. На корпусе головки со стороны ножей находится прижим полосы, состоящий из имеющей возможность двигаться в пазах плиты с расположенными на ней по радиусу вокруг верхнего ножа роликами и кольцом, которое помещено внутри окружности, образованной бочками роликов. Нижней наружной образующей кольцо пружинами прижимается к нижнему ножу.

Для возможности замены изношенного кольца ось одного ролика сделана с эксцентриситетом; при ее повороте ролик отходит в сторону и освобождает кольцо.

Для жесткой фиксации режущих головок во время работы на плите установлены прижимы, состоящие из гидроцилиндра одностороннего действия с пружиной в штоковой полости. Конец штока заканчивается прижимом. Пружина усилием предварительного натяга удерживает шток во втянутом положении и прижимает салазки с установленными головками к направляющим .

Для фиксации головок на салазках служат винты с контргайками. При смене головок один из винтов откручивается, и головка за счет разворота освобождается и может быть снята. После установки новой головки винт закручивается до упора и головка занимает необходимое положение.

При необходимости сведения, разведения рабочих головок или перемещения комплектов в поршневую полость гидроцилиндра прижима подается давление, пружина сжимается, освобождая салазки с режущими головками.

При изменении ширины полосы, проходящей через агрегат, режущие головки через механизм перемещения (винт-гайка) сводятся или разводятся на нужную ширину.

Для смены ножей режущих головок, находящихся на оси агрегата, рабочие головки разводятся на 2000 мм, головки резервного комплекта при этом сведены на 650 мм. Полоса поднимается обводным устройством. Гидроцилиндром отработанный комплект передвигается на позицию смены ножей, а на его место становится резервный комплект, готовый к работе. Отработавшие головки сводятся на 650 мм, головки, установленные на оси агрегата, разводятся на 2000 мм, полоса опускается. После настройки режущих головок на ширину полосы рабочий комплект фиксируется прижимами.

Кромкокрошитель установлен непосредственно за дисковыми ножницами и предназначен для измельчения обрезанной кромки с целью удобства ее дальнейшей транспортировки

Кромкокрошитель представляет собой работающие совместно две клети, состоящие каждая из двух ножевых валов, соединенных косозубыми шестернями и помещенных на подшипниках качения в корпусе. Для регулировки бокового зазора между ножами предусмотрено горизонтальное перемещение верхнего вала парой винт-гайка, при котором происходит разворот одного вала относительно другого за счет косозубого зацепления.

Нижний ножевой вал приводной. Для отсоединения клети от привода муфта, соединяющая тихоходный вал редуктора с приводным ножевым валом, сделана разъемной.

Клети установлены на салазках, имеющих возможность независимо друг от друга перемещаться гидроцилиндрами по направляющим рамы и закрепляются на салазках гидрозажимами .

Гидрозажим каждой клети состоит из четырех захватов, шарнирно соединенных с гидроцилиндром одностороннего действия с пружиной.

Пружина усилием предварительного поджатия удерживает шток во втянутом, а захваты соответственно в сведенном положении, прижимая клеть к салазкам.

При смене клетей с затупившимися ножами привод вращения ножевых валов с помощью разъемной муфты отсоединяется , в гидроцилиндр зажима подается давление, пружина сжимается, шток выдвигается и разводит захваты, освобождая клеть. Отработавшую клеть заменяют на новую. В процессе работы агрегата при переходе с одной ширины полосы на другую или для изменения места реза на ножевой головке, салазки перемещаются гидроцилиндрами в нужное положение

2.2 Анализ кинематической схемы привода

Механизм привода кромкокрошителя выполнен передачами с цилиндрическими косозубыми зубчатыми колёсами. Первая пара колес составляют одностуступенчатый цилиндрический редуктор, вторая пара косозубых шестерен расположена в самой клети кромкокрошителя и помещена в масляную ванну. Наличие закрытых зубчатых передач позволяет предохранять зубья от загрязнения и уменьшить их износ. Предлагаемая схема позволяет использовать стандартные редукторы, что упрощает изготовление и сборку всего механизма в заводских условиях.

Быстроходный вал редуктора соединён с выходным концом вала электродвигателя посредством втулочно-пальцевой муфты. С редуктора крутящий момент передается на нижний приводной вал клети кромкокрошителя через зубчатую муфту. На выходных концах валов клети расположены головки ножевые, которыми и осуществляется резание и измельчение кромки.

2.3 Энергокинематический расчёт привода

Исходные данные:

мощность на выходе Nвых =85 кВт;

частота вращения на выходе nвых =320 1/мин;

передаточное число клети кромкокрошителя uk=1.

2.3.1 Определение общего коэффициента КПД привода

Для определения общего КПД привода устанавливаем источники потери мощности на основе анализа кинематической схемы привода. В данном приводе к ним относятся:

зубчатая цилиндрическая передача (2 пары)ηЦИЛ = 0,97;

подшипники качении (4 пары) ηП.К = 0,99;

муфта (2 шт.) ηМ = 0,98.

тогда общий КПД привода составит:

  (1)

Соответствующие к.п.д. зубчатой цилиндрической передачи, подшипников качения, муфты взяты из [29, с.40].

2.3.2 Выбор электродвигателя

По требуемой мощности на выходе выбираем электродвигатель:

 (2)

При выборе электродвигателя должно соблюдаться условие Nэл ≥ Np.

Из конструкторских соображении, по значению Np, пользуясь каталогом, находим, что для данного привода может быть использован электродвигатель постоянного тока типа Д810У2, работающий в режиме 100 кВт, 1000 1/мин, 400 В, 100% ПВ с принудительной вентиляцией, степень защиты - IP44, исполнение по способу монтажа - IM1003, dэл = 90 мм, lэл = 130 мм.

Электродвигатель дает:

Передачи могут обеспечивать:

,

где  (тихоходная передача);

=1 - передаточное число клети;

Принимаем, .

2.3.3 Определение частот вращения валов

вых = 320 л/мин (заданное), nвых = 317 л/мин (полученное),отклонение составляет 0,9 % при норме ± 5 %.

2.3.4 Определение мощности на валах:

 , кВт (3)

.3.5 Определение угловой скорости:

 , рад/с (4)

.3.6 Определение моментов на валах

 , Н·м (5)

Результаты кинематических расчетов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты кинематического расчета