Материал: Модернизация привода тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки листового проката

Модернизация привода тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки листового проката

ВВЕДЕНИЕ

тележка резка схема привод

Производством холоднокатаной стали в России занято примерно 300 предприятий - около 100 металлургического и около 200 машиностроительного профиля.

Холодная прокатка является неотъемлемой частью тонколистового производства. С развитием автопромышленности сильно возросла потребность в оцинкованной холоднокатаной конструкционной тонколистовой стали толщиной 0,5-2,5 мм, изготовляемой из качественной углеродистой стали. Эта сталь должна иметь хорошую поверхность и быть вязкой, так как при штамповке она подвергается глубокой вытяжке.

Тонколистовую сталь прокатывают из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества толщиной 0,9-2 мм. Ее поставляют в виде листов размерами от 600x1200 до 1250x2500 мм, а также в рулонах.

Кроме жести и конструкционной углеродистой стали, на станах прокатывают в холодном состоянии кровельную и декапированную сталь. Кровельную сталь производят толщиной 0,4-0,82 мм из мягкой углеродистой стали и поставляют в листах размерами 710×1420 мм и 750×150 мм и массой до 7,1 кг. Ее поставляют по массе в отожженном состоянии; испытывают на двойной кровельный замок.

Декапированную (травленую) тонколистовую сталь прокатывают из мягкой, мартеновской или бессемеровской (конвертерной) углеродистой стали; ее применяют для изготовления штамповкой посуды, арматуры и других изделий. Декапированную тонколистовую сталь прокатывают толщиной 0,25-2 мм и поставляют в листах размерами 510x710, 600x2000, 710x1420, 710x2000, 750x1500, 1000x2000 и 1250х2500мм в отожженном состоянии. Тонколистовую сталь толщиной 0,5-1,6 мм поставляют также оцинкованной.

Холодную прокатку широко применяют при производстве электротехнической листовой и трансформаторной сталей.

Холоднокатаную трансформаторную сталь выпускают в листах и рулонах толщиной обычно 0,08-0,5 мм и шириной до 1000 мм.

Спрос на электротехнические и трансформаторные стали требует от производителя увеличения темпов и объёмов производства, расширения типоразмеров продукции. В связи с этим особую важность приобретает окончательная отделка металла - продольная порезка рулонов на агрегатах продольной резки. Значительно возрастают требования к надёжности агрегатов и их основных узлов. Важнейшей задачей является обеспечение бесперебойной работы устройств, предназначенных для задачи подката в технологическую цепочку агрегата продольной резки - транспортёров, подъёмных столов, передаточных тележек.

Выполнение этой задачи достигается повышением ремонтопригодности оборудования путём увеличения степени стандартизации и унификации узлов и деталей оборудования. В данном проекте рассмотрены вопросы повышения надёжности транспортно-накопительной системы агрегата продольной резки стали путём проведения реконструкции тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МОДЕРНИЗАЦИИ

.1 Агрегат продольной резки

В 1981 - 1982 годах в цехе динамной стали были установлены два агрегата продольной резки фирмы SKET (ГДР). Агрегат резки состоит из следующих механизмов: задающий транспортёр рулонов, разматыватель с прижимным роликом, задающее устройство, гильотинные ножницы № 1, лентосварочная установка, механизм уборки обрези, клеть натяжения (S-образные ролики), дисковые ножницы, кромкомоталка, тормозная клеть, гильотинные ножницы № 2, заправочная тележка, моталка, передаточная тележка, поворотное устройство, отводящий транспортёр рулонов.

Агрегат резки оборудован плавающим разматывателем и моталкой, автоматизированной заправочной тележкой; качество реза обеспечивается дисковыми ножами с твердосплавной режущей частью, расположенными в быстросменной кассете.

.2 Система загрузки агрегата

Система подачи рулонов на агрегат продольной резки представляет собой транспортно-накопительную систему, которая осуществляет функции доставки заготовок, перемещения, хранения и задачи в технологическую цепочку агрегата. Транспортируемая деталь - рулон динамной стали. Положение при транспортировке - ось рулона параллельна оси настила. Максимальный вес транспортируемого рулона 20 тонн. Транспортировка осуществляется в

горизонтальной и вертикальной плоскостях. Траектория движения тележки - прямолинейная.

Задающий транспортёр состоит из накопительного стеллажа и передвижного подъемного стола - тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки.

Приемный стеллаж предназначен для приема очередного рулона. Вместимость приемного стеллажа - 4 рулона.

Тележка для подачи рулонов предназначена для транспортировки рулона от приемного стеллажа к разматывателю и для установки рулона на барабан разматывателя. Подъёмный стол состоит из механизма передвижения тележки стола и гидравлической установки подъема стола. Рабочий ход тележки стола -8850мм. Скорость передвижения тележки - 0,25м/с. Рабочее давление в цилиндрах гидросистемы - 150 МПа - 16 кгс/см².

Привод перемещения тележки приемного стола от электродвигателя мощностью не менее 2,2 кВт через редуктор.

Механизм передвижения тележки состоит из электродвигателя, колодочного тормоза, муфты с тормозным шкивом, двухступенчатого цилиндрического редуктора и цепной передачи.

Достоинствами привода данной конструкции является её простота, надежность и удобство обслуживания и ремонта.

Работа системы осуществляется следующим образом (в соответствии с рисунком 1.1): Электромостовой кран устанавливает до 4 рулонов 7 на накопительный стеллаж. Тележка для подачи рулонов 1 подъезжает под крайний рулон и гидравлическая установка подъемного стола 2 приподнимает рулон над стеллажом на высоту, достаточную для свободного горизонтального перемещения. Затем включается механизм передвижения 3 и тележка, двигаясь по рельсовому пути 4, транспортирует рулон к валу разматывателя 5 агрегата резки и останавливается. Включается гидравлическая установка, и гидроцилиндр поднимает подъемный стол 2 с рулоном до совмещения оси рулона с осью вала разматывателя 5. Включается механизм передвижения 3 тележки и тележка движется горизонтально, надевая рулон на вал разматывателя до совмещения середины рулона с продольной осью агрегата. Подъемный стол 2 опускается и тележка выезжает из-под вала разматывателя.

Когда агрегат закончит резку заданного рулона, тележка задаёт следующий рулон аналогичным образом.

Рисунок 1.1 - Схема работы транспортно-накопительной системы агрегата

.3 Анализ работы самоходной тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки

Транспортно - накопительная система агрегата продольной резки способна эффективно осуществлять функции доставки заготовок, перемещения, хранения, а также задачи рулонов в технологическую цепочку агрегата продольной резки стали. Для выявления конструктивных достоинств и недостатков проведём сравнительный анализ конструкции базовой тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки и тележек других конструкций.

1.  Базовая самоходная тележка для подачи рулонов оборудована индивидуальным электро-механическим приводом передвижения расположенным на раме, тогда как тележки других конструкций перемещаются канатной тягой от лебёдки или кабестана.

2.      Расположение узлов гидропривода (гидробака, насосной установки, блока управления) на раме самоходной тележки для подачи рулонов позволяет значительно сократить длину трубопроводов и снизить расход рабочей жидкости и нагрузку на насосную установку за счёт уменьшения утечек и общей длины трубопроводов. Гидравлические подъёмные столы других тележек питаются рабочей жидкостью от отдельностоящих (стационарных) насосных установок через гибкие подводы.

3. В некоторых конструкциях тележки перемещаются горизонтально при помощи гидравлического привода, представляющего собой длинноходовый гидроцилиндр. Применение гидравлического привода для горизонтального перемещения тележки позволяет значительно повысить точность позиционирования и обеспечивает плавность передвижения. Базовая самоходная тележка оборудована электромеханическим приводом, поэтому точность горизонтального позиционирования несколько ниже из-за высокой инерционности. Применение же гидропривода для горизонтального перемещения тележки в нашем случае не возможно из-за большой длины проходимого пути.

4. Кроме того конструктивный недостаток базовой тележки заключается в значительном собственном весе, в связи с тем, что механизм передвижения и гидропривод подъёма стола смонтированы на раме тележки.

Рассмотрим работу самоходной тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки.

Находясь в рабочем состоянии, и идеальных условиях эксплуатации тележка подвергается действию нагрузок от собственного веса конструкции; номинального веса груза; инерционных нагрузок, возникающих в процессе пуска и торможения; вибрационных нагрузок при движении. Однако в реальных условиях эксплуатации тележка подвергается воздействию дополнительных нагрузок случайного характера. Эти нагрузки могут быть вызваны; экстренным торможением, резким пуском или торможением противодвижением; внезапным отключением электрического тока; ударными нагрузками от столкновения движущейся тележки с тупиками или мусором на рельсовых направляющих.

Предельные значения нагрузок случайного характера ограничиваются буксованием ходовых колёс, а так же регулировкой тормозного момента и электрозащитой двигателя.

Работа тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки связана с перемещением по рельсовым направляющим. В связи с этим привод механизма передвижения подвергается вибрации, ударным нагрузкам, рывкам. Вибрация и ударные нагрузки ведут к преждевременному выходу из строя подшипников качения вала приводного ската, особенно когда тележка движется с рулоном, т.е. под нагрузкой. Рывки и пробуксовки при движении бывают вызваны неудовлетворительным состоянием рельсовых направляющих: наличием на них металлического мусора, потёками смазочного материала. В результате рывков происходит преждевременный износ звездочек цепной передачи, вытягивание цепи, возможен внезапный обрыв цепи. Кроме того, цикл работы тележки включает в себя частые остановки, поэтому возможны рывки, вызванные работой применённого в приводе нормально замкнутого колодочного тормоза. Серии таких рывков могут вызывать вытягивание и срез штифтов муфты.

Работа гидравлической установки подъёма стола связана с перемещением и удержанием в вертикальной плоскости рулонов большой массы. Вибрации, возникающие при движении тележки, ведут к увеличению нагрузки на гидравлическую аппаратуру, вызывая нарушения герметичности подводов и системы, внезапные отказы аппаратов управления, а также преждевременный износ насосной установки.

Таким образом, понятно, что причинами износа узлов механизмов являются условия работы тележки для подачи рулонов, а не недостатки конструкции. Простота конструкции привода механизма передвижения, а также кратковременный режим работы, позволяют обеспечить надежную работу привода и гидравлической установки в межремонтный период, тем не менее, осмотры при плановых ремонтах выявляют наличие на узлах и деталях такой степени износа, при которой требуется их замена и восстановление. Кроме того эксплуатация тележки показала, что надёжность цепной передачи недостаточна вследствие значительного вытягивания цепи, что свидетельствует о том, что грузоподъемность существующей цепной передачи недостаточна. Существует необходимость применения цепной передачи большей грузоподъёмности. Существующая штифтовая муфта производства ГДР недостаточно надёжна и не обеспечивает требуемой точности центрирования. Также не достаточна прочность корпуса цилиндрического редуктора производства ГДР - вследствие нагрузок в корпусе и на лапах появились трещины и выкрашивания.

Так как конструкция тележки для подачи рулонов разрабатывалась в Германии, то большинство деталей и узлов привода и гидравлической установки производятся за рубежом. Запасы же запасных частей и деталей из ремонтного комплекта ЗиП исчерпаны за длительный период эксплуатации агрегата резки. В связи с этим, замена не подлежащих восстановлению импортных узлов тележки существенно увеличивает затраты на ремонт тележки. В первую очередь это касается узлов гидравлической установки подъёмного стола. Применение отечественных аналогов позволило бы существенно снизить затраты на ремонт, однако разница между габаритными и присоединительными размерами импортных узлов и отечественных аналогов не позволяют применять последние без проведения реконструкции.

.4 Цель проводимой реконструкции

Целью проведения реконструкции является необходимость подготовки самоходной тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки к замене узлов и деталей производства ГДР на стандартные узлы и детали отечественного производства. Повышение надёжности привода механизма передвижения тележки, путём замены существующего редуктора на редуктор с более прочным корпусом, замены штифтовой муфты на фланцевую муфту, применения цепной передачи большей грузоподъемности.

1.5 Задачи проводимой реконструкции

Особенностью привода является высокое передаточное число, что достигается применением в его конструкции двухступенчатого редуктора и цепной передачи.

При проектировании привода основная задача - обеспечить небольшие габаритные размеры привода и добиться высокой надежности и ремонтопригодности основных его узлов. Применение в конструкции привода вертикальной цепной передачи, а так же стандартных узлов, и деталей, изготавливаемых на территории Российской Федерации и в ремонтных цехах ОАО «Северсталь» позволяет эффективно решить эти задачи.

Требования к приводу:

-  малые габаритные размеры,

-        высокий крутящий момент на приводном скате,

         высокая надежность и ремонтопригодность привода.

Исходные данные:

скорость передвижения тележки V = 10 м/мин = 0,2 м/с

грузоподъемность Q = 25т

-режим работы - кратковременный

-вес тележки и механизмов G₀ = 10,11 т

-диаметр обода ходового колеса, D_XK = 400мм

Задачи проводимой реконструкции:

- модернизация гидропривода подъемного стола с заменой импортных узлов на стандартные аналоги отечественного производства;

разработка конструкции тележки, включающая разработку рамы для крепления узлов привода механизма перемещения и насосной установки гидропривода подъема стола;

разработка технологического процесса изготовления детали «звездочка»;

разработка инструмента - протяжки для выполнения посадочного отверстия в звездочке цепной передачи.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Разработка привода тележки

.1.1 Разработка кинематической схемы привода

Механизм передвижения тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки предназначен для перемещения тележки в горизонтальной плоскости. Привод механизма передвижения тележки - электромеханический; состоит из электродвигателя, муфты с тормозным шкивом, колодочного тормоза, цилиндрического редуктора, цепной передачи и двух скатов. Конструктивно привод имеет конструкцию, родственную конструкции приводов грузовых тележек мостовых кранов малой грузоподъемности.

Электродвигатель целесообразно выбирать трёхфазный асинхронный крановой серии, так как работа тележки связана с частыми остановками и переменами направления движения.

Тормоз привода колодочный, короткоходовый нормальнозамкнутый с пружинным замыканием и приводом от электромагнита. Предназначен для плавного торможения тележки в конечный период движения.