- •МИнистерство образования и науки украины
- •Тема 1. Введение
- •Тема 2. Проектирование основного оборудования
- •Тема 3. Проектирование вспомогательного
- •Тема 1. Введение Лекция № 1
- •1.1 Общие требования к оборудованию прокатных цехов
- •1.2 Нормативная документация, регламентирующая
- •1.3 Стадии проектирования и изготовления нового
- •Тема 2 Проектирование основного оборудования Лекция № 2
- •2.1 Исходные данные для проектирования прокатных
- •2.2 Проектирование валкового комплекта
- •2.3 Проектирование подушек
- •Лекция №3
- •1. Расчет подшипников качения на долговечность
- •Лекция №4
- •4.1 Расчет валков на статическую прочность
- •4.2 Расчет валков на выносливость
- •4.3 Расчет валков на деформацию
- •Лекция №5
- •5.1 Расчет деформации валковой системы кварто
- •5.2 Проектирование профилировок листовых станов
- •Лекция № 6
- •6.1 Проектирование станин
- •6.2 Определение основных размеров станины
- •6.3 Определение моментов инерции и моментов
- •6.4 Расчет изгибающих моментов и напряжений
- •Лекция № 7
- •7.1 Проектирование электромеханических нажимных
- •7.2 Определение параметров винтов и гаек
- •Лекция №8
- •8.1 Проектирование привода нажимных механизмов
- •8.2 Определение параметров уравновешивающего устройства
- •Лекция № 9
- •9.1 Расчет модуля жесткости рабочей клети
- •9.2 Определение деформации станин
- •9.3 Установка рабочей клети на фундамент
- •Лекция № 10
- •10.1 Проектирование привода прокатной клети
- •10.2 Расчет шарнира Гука на прочность
- •Лекция № 11
- •11.1 Проектирование шестеренных клетей
- •11.2 Расчет зубчатого зацепления шестеренной клети
- •11.3 Расчет шестеренных валков на прочность
- •Лекция № 12
- •12.1 Проектирование рольгангов
- •12.2 Расчет роликов рольгангов на прочность
- •12.3 Конструкции рольгангов
- •12.4 Расчет мощности двигателей рольгангов
- •Лекция № 13
- •13.1 Определение параметров роликоправильных машин
- •13.2 Элементы теории правки полос
- •13.3 Определение усилий и моментов при правке в рпм
- •Лекция № 14
- •14.1 Ножницы прокатных цехов
- •14.2 Определение усилия резания параллельными ножами
- •14.3 Определение усилия резания гильотинными ножницами
- •14.4 Определение усилия резания дисковыми ножницами
- •Лекция № 15
- •15.1 Конструкции моталок
- •15.2 Расчет барабана моталки
- •15.3 Расчет мощности привода моталки
- •Лекция № 16
- •16.1 Динамические расчеты оборудования прокатных цехов
- •16.2 Составление физической модели машины
- •16.3 Динамические нагрузки в машинах
- •16.4 Динамические нагрузки от ударов в зазорах
- •16.5 Уменьшение динамических нагрузок
Лекция №8
8.1 Проектирование привода нажимных механизмов
Конечной целью этого этапа проектирования ЭНМ является определение мощности двигателей и передаточного числа редукторов, если они предусмотрены.
Мощность электродвигателя, приводящего одну пару "винт-гайка" нажимного механизма равна:
,
где Мдв – общий момент на валу двигателя, МНм;
ωдв – частота вращения вала двигателя, с-1.
В свою очередь:
,
где Мст,Мдин – статический и динамический моменты механизма, приведенные к валу двигателя, МНм.
Если в приводе есть редуктор, то тогда:
, (8.1)
где Мв – момент, прикладываемый к хвостовику нажимного винта;
i – передаточное отношение привода от двигателя к винту;
η – коэффициент полезного действия передачи от двигателя к винту.
Момент Мв, если подпятник скольжения, равен:
, (8.2)
Динамический момент на валу двигателя:
,
где I – момент инерции всех движущихся масс механизма, приведенных к валу двигателя, кгм2;
ε – угловое ускорение вала двигателя при разгоне и торможении, с-2.
Приведение моментов инерции к валу двигателя производится по балансу кинетической энергии. Например, для нажимного механизма с двухступенчатым редуктором:
,
где Iдв – момент инерции якоря двигателя и шестерни 1-й ступени;
I1 – момент инерции деталей на промежуточном валу;
I2 – момент инерции деталей на оси нажимного винта;
ω1 – частота вращения промежуточного вала;
ω2 – частота вращения нажимного винта.
Заменяя отношения частот вращения соответствующими передаточными числами, получаем:
.
Последнее слагаемое не равно нулю только при движении нажимного винта вниз.
Для уменьшения Nдв нужно уменьшать Мст и Мдин. По (8.1) и (8.2) видно, что Мст можно сделать равным нулю, если убирать усилие уравновешивания при вращении винтов, т.к, оно требуется только после их остановки. Для этого нужно иметь соответствующую конструкцию уравновешивающего устройства. Если уравновешивание не убирается, то снижение Мст будет происходить при увеличенгии угла α и уменьшении μп,dп и угла φ. Но это противоречит условиям несамоотвинчивания, если не используется комбинированная конструкция подпятника. Уменьшение dcр, следовательно, диаметра нажимного винта, уменьшит Мст, но увеличит Мдин. Поэтому этот параметр находится посредством оптимизации по критерию минимума общей мощности.
Для уменьшения динамической составляющей мощности нужно увеличивать угол α и средний диаметр резьбы dср. Чтобы при этом не увеличивался момент инерции винта, винт нужно делать полым.
Момент инерции всего механизма можно уменьшить, сделав нажимной механизм безредукторным. Но при этом следует иметь ввиду, что момент инерции якоря тихоходного двигателя существенно больше, чем у быстроходного.
При безредукторном приводе по (8.1) статический момент будет в i раз больше, чем при наличии редуктора. Но и скорость на хвостовике в i раз будет меньше. Поэтому Ncт окажется даже меньшей, на величину к.п.д. передачи. Т.о. безредукторный привод предпочтительнее даже без "отключения" усилия переуравновешивания.
Масса нажимного механизма складывается из массы винтов и гаек, массы зубчатых колес редукторов и их корпусов и массы двигателей. Размеры, следовательно, масса винтов и гаек предопределены нормами прочности и жесткости и существенно уменьшены быть не могут.
Размеры и масса зубчатых колес зависят от величины передаваемых крутящих моментов и уменьшаются при снижении Мст и Мдин. Габариты корпусов редукторов зависят от размеров винтов и гаек. Следовательно, все меры, направленные на уменьшение мощности двигателей, ведущие также к уменьшению энергопотребления, способст-
вуют также снижению метллоемкости нажимных механизмов.