1. Обзор литературных источников

Для многих прокатных станов имеется необходимость изменять по условиям технологического процесса расстояние между рабочими валками. У одних прокатных станков изменение расстояния между валками производится часто, после каждого пропуска (у блюмингов, слябингов, толстолистовых станов, реверсивных станов холодной прокатки), у других - редко , лишь в процессе настройки, при переходе от одного прокатного профиля к другому или при износе калибров, подшипников. Для изменения расстояния между валками можно перемещать верхний или нижний рабочие валки в двухвалковом стане, или один из валков трехвалкового стана. В большинстве случаев перемещается верхний рабочий валок.

Механизм, с помощью которого изменяется положение рабочего валка, называется нажимным устройством. Большое влияние на конструкцию нажимного устройства оказывает скорость, с которой перемещается рабочий валок. В зависимости от скорости перемещения валка нажимные устройства можно разбить на три группы:

1. Нажимные устройства с ручным приводом, применяемые в сортовых станах, у которых калибровка рассчитана на определенный, неизменный раствор валков, а также в старых конструкциях небольших станах горячей и холодной прокатки листов.

2. Тихоходные нажимные устройства с электроприводом для листовых станов горячей и холодной прокатки, у которых высота подъемов невелика, порядка 100-200мм. При этом скорость перемещения очень мала, что вызывается необходимостью иметь малые перемещения и точную остановку.

3. Быстроходные нажимные устройства с электроприводом, предназначаемые для станов с относительно большой высотой подъема верхнего рабочего валка, доходящего до 1500мм и выше. Такие устройства применяются для блюмингов , слябингов, толстолистовых станов и т.п.

На практике применяются следующие скорости перемещения верхнего валка (табл.1.1)

Таблица 1.1

Виды нажимных устройств

Стан	Скорость перемещения верхнего валка, мм/с
Блюминги 1100-1300	80-200
Блюминги 1150	50-120
Блюминги 800-900	40-80
Толстолистовые и среднелистовые	12-25
Сортовые	2-5
Толстолистовые горячей и холодной прокатки	0,05-0,2
Реверсивные станы холодной прокатки	0,01-0,02

При отсутствии металла в валках под влиянием веса валка между концом винта и пятой и в резьбе гайки нажимного винта образуется зазоры. В этом случае при захвате металла валками будут возникать сильные удары, которые вызовут повышенный износ и быстрое разрушение механизма. Для предохранения нажимного устройства от ударов при захвате металла необходимо устранить зазоры, что выполняется с помощью уравновешивающих устройств. На современных прокатных станах встречаются четыре способа уравновешивания:

• Пружинное, при котором пружины упираются на станину. Такой способ применяется только в тех случаях, когда высота подъема не превышает 50-100мм (для сортовых станов с постоянным расположением калибров.)

• Грузовое, осуществляется при помощи контргрузов, расположенных под рабочей клетью. Оно широко применяется для быстроходных нажимных устройств при значительных перемещениях верхнего валка.

• Гидравлическое, производящееся при помощи гидравлических цилиндров. Плунжеры гидравлических цилиндров соединены с траверсой, которая тягами связаны с подушкой верхнего валка. Развиваемое плунжером усилие преодолевает вес уравновешиваемых деталей. Гидравлическое уравновешивание применяется у станов с относительно небольшим перемещением верхнего валка.

• Пружинное уравновешивание с обратными винтами, при котором пружины опираются не на станину, как в первом случае, а на подвижные опорные гайки, движущиеся со скоростью, равной скорости перемещения валка.

Недостатком уравновешивания с обратным винтом является:

1) дополнительные потери на трение в обратном винте;

2) большая высота;

3) отсутствие независимого перемещения верхнего валка от нажимных винтов.

В связи с указанными недостатками эта система уравновешивания применяется сравнительно редко.

Во всех уравновешивающих устройствах усилия уравновешивания выбирают с таким расчетом, чтобы они были больше веса уравновешивания на 20-40%.

Значительное количество нажимных устройств работают в повторно- кратковременном режиме с большой частотой включения (обжимных, толстолистовых, среднелистовых станов). Так, число перемещений верхнего валка блюминга в час составляет по расчету 1100-1300. На практике эта величина еще выше и доходит до 1600-2000 перемещений в час. У непрерывных листовых станов горячей прокатки, сортовых, заготовочных и проволочных станов нажимное устройство работает в кратковременном режиме. Верхний рабочий валок перемещается лишь при настройке стана. У непрерывных и реверсивных станов холодной прокатки частота включения нажимных устройств - величина очень небольшая. В непрерывных листовых станах с автоматическим регулированием толщины полосы нажимные устройства работают с чистотой, доходящей до 1800 включений в час.

В соответствии с указанным для привода нажимных устройств блюмингов, слябингов, толстолистовых и среднелистовых станов, а также непрерывных тонколистовых станов горячей и холодной прокатки с автоматически регулированием толщины полосы применяются двигатели постоянного тока.

Для привода непрерывных станов обычно используются двигатели переменного тока.

Система автоматизации выдает для таких механизмов, как нажимные винты, манипуляторы, сталкиватели, всего один параметр - заданное положение. При отсутствии позиционной системы для управления этими механизмами необходимо было бы задать величину скорости привода, темп торможения, момент его начала и окончания. Все это существенно усложнило бы систему управления. В приводах с позиционным управлением, как правило, задается лишь конечное значение координат положения, при этом задание изменяется скачком. Минимальное возможное задание на перемещение составляет 0,01-0,00001% полного хода механизма. Желаемая точность отработки – основной параметр, определяющий как структуру позиционного САУ, так и состав элементов.

Система управления нажимными устройствами реверсивных станов является весьма сложной. В реверсивном стане металл прокатывается по заданной программе обжатий, которые определяются положением верхнего валка в каждом пропуске. Качество готового проката во многих случаях определяется точностью установки валков, за которой оператор должен непрерывно наблюдать.

Таким образом, изучив техническую литературу, сделаем следующие выводы. В связи с большой частотой включений механизма необходимо уменьшить момент инерции привода. По этой причине применяем двухдвигательный привод. По этой же причине на обжимных станах существует тенденция к снижению передаточного отношения редуктора нажимного устройства с заменой червячной передачи цилиндрической и с применением двигателей вертикального исполнения.

Тип системы управления – векторная, выбор связан с требованиями к приводу, регулятор положения – параболический, что позволит отработать все виды перемещений с точным позиционированием.