Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
методичка.doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
7.02 Mб
Скачать
  1. Контрольные работы

Задание I

Вариант

Вопрос 1

1

Выбор диаметра валка и расчет мощности привода стана холодной прокатки труб (ХПТ). Литература: /6, с.525–526/.

2

Процесс прокатки металлов. Параметры очага деформации. Коэффициенты деформации. Уравнение постоянства объема. Общая и средняя вытяжка. Количество проходов. Литература: /5, с.10–12/.

3

Оборудование зоны вторичного охлаждения МНЛЗ. Приводная роликовая проводка. Тянуще–правильная машина. Начертите схему. Литература: /1, с. 389–392; 8, с.131–144/.

4

Момент и мощность двигателя прокатного стана. Литература: /3, с. 82–86/.

5

Жесткость прокатной клети и ее влияние на продольную и поперечную разнотолщинность полосы. Предварительно–напряженные клети. Устройства регулирования поперечной разнотолщинности. Литература: /5, с. 324–329; 6, с. 299–318; 10, с.184–187/.

Вопрос 2

Выполните расчет станины, используя данные таблицы 1 и рисунки 1 – 4. Недостающими данными задаться самостоятельно. Литература: /3, с. 153–160/.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета станины

п/п

Наименование

Обозначение

Вариант

1

2

3

4

5

5*

1

Расчетное усилие, МН

1,7

2,2

3,0

12,5

17,5

12,0

2

Высота проема станины, мм

2180

2500

3175

4570

5200

5200

3

Ширина проема станины, мм

680

740

1000

1420

1650

1510

4

Верхняя поперечина (крышка, вариант 1 и 2): высота сечения, мм

940

700

700

1250

1250

1400

ширина сечения, мм

860/560*

700

840

1380

1900

1800

5

Отверстие под гайку: высота, мм

330

400

380

700

750

820

диаметр, мм

330

400

440

700

850

900

6

Отверстие под винт: высота, мм

110

300

320

550

500

580

диаметр, мм

240

260

300

530

600

580

7

Стойка прямоугольного сечения:

высота сечения, мм

400

900

900

770

ширина сечения, мм

300

500

800

830

8

Стойка таврового сечения:

высота, мм

490

630

460

ширина, мм

500

410

400

9

Стенка сечения: высота, мм

320

430

280

ширина, мм

300

300

250

Продолжение таблицы 1

п/п

Наименование

Обозначение

Вариант

1

2

3

4

5

5*

10

Полка сечения: высота, мм

170

200

180

ширина, мм

500

410

400

11

Нижняя поперечина (с отверстием): высота сечения, мм

750

770

800

ширина сечения, мм

640

690

850

12

Отверстие под гайку: высота, мм

370

400

600

диаметр, мм

330

400

440

13

Отверстие под винт: высота, мм

240

270

200

диаметр, мм

240

260

300

14

Нижняя поперечина (без отверстия) прямоугольник: высота, мм

1300

1400

ширина, мм

800

830

15

Нижняя поперечина таврового сечения: (без отверстия) высота, мм

1150

ширина, мм

900

16

Полка сечения: ширина, мм

900

высота, мм

400

17

Стенка сечения: высота, мм

750

ширина, мм

600

Рисунок 1 – К расчету станины открытого типа. Вариант 1

Рисунок 2 – К расчету станины открытого типа. Вариант 2

Рисунок 3 – К расчету станины закрытого типа. Вариант 5

Рисунок 4 – К расчету станины закрытого типа. Вариант 5*

Задание II

Вариант

Вопрос 1

1

Кинематика стана ХПТ. Уравновешиватели клети. Начертите необходимые схемы. Литература: /5, c. 447–490/.

2

Угол захвата металла валками. Длина зоны деформации. Длина зоны деформаций при упругом сплющивании валка. Литература: /5, с. 14–20/.

3

Устройство и расчет механизма качания кристаллизатора. Литература: /1, с. 387–389; 2, с. 168–173/.

4

Прочность и жесткость станин закрытого типа и открытого типа. Литература: /3, с. 153–159; 9, с.126–130, 106–113/.

5

Универсальные шаровые и роликовые шпиндели. Основы расчета шаровых шпинделей. Литература: /3, с. 201–205/.

Вопрос 2

Выполните расчет ножниц с наклонным ножом по данным табл. 2 /3, с. 227–233/.

Задание III

Вариант

Вопрос 1

1

Станы холодной прокатки труб. Приведите схемы. Литература: /5, с. 439–447/.

2

Опережение и уширение при прокатке. /5, с. 20–23/.

3

Тележка и столы для промежуточных ковшей. Приведите схемы. Литература: /2, с. 165–166; 7, с. 209–214/.

Таблица 2 – Исходные данные для расчета ножниц с наклонным или дуговым ножами

п/п

Наименование

Обозначение

Вариант

1

2

3

4

5

5*

1

Тип ножниц:

гильотинные

с дуговым ножом

с дуговым ножом

гильотинные

рез

верхний

нижний

привод

с маховиком

без маховика

механизм

кривошипный

эксцентриковый

подшипники кривошипного вала

скольжения

качения

станина

открытая

закрытая

форма ножа

прямой

дуговой

прямой

2

Перекрытие ножей

8

8

10

8

10

2

3

Размеры разрезаемого листа:

толщина, мм

40

40

50

25

25

10

ширина, мм

600

2600

2600

2600

2800

2000

4

Предел прочности материала листа, МПа

700

800

800

900

880

500

5

Радиус дугового ножа, м

40

50

6

Число резов в минуту,

6

12,8

13

25

21

36

7

Ход ножа, мм

270

360

360

156

156

135

8

Уклон ножа, градус

5

5,6

6

2

2

2

4

Прочность и жесткость прокатных валков. Литература: /5, с. 59–67; 9, с. 76–83/.

5

Литейно-прокатные агрегаты (ЛПА). Общее устройство слябовых и листовых ЛПА. Начертите схемы. Устройство отдельных узлов агрегатов. Конструкции планетарных станов. Литература: /10, с. 52–55, 152–156; 11, с. 457–459/.

Вопрос 2

Выполните расчет механизмов подъемно–поворотного стенда сталековша, используя данные таблицы 3 и расчетную схему на рисунке 5. Литература: /1, с. 385–387; 2, c. 163–168/.

Расчет механизмов подъемно–поворотного стенда сталековша

Усилие , развиваемое гидроцилиндрами при подъеме и удерживании ковша с металлом:

где – диаметр цапфы рамы; – вес ковша с металлом; – вес несущей рамы; – коэффициент трения в цапфе,  = 0,1.

Диаметр гидроцилиндра при давлении масла в гидросистеме  = 10…20 МПа:

где – диаметр поршня гидроцилиндра; – количество гидроцилиндров с одной стороны цапфы качания рамы.

Для расчета стенда на опрокидывание следует определить нагрузку на ходовую часть от веса ковшей и поворотной части стенда:

где – усилие предварительной затяжки упорного узла; – вес поворотной части стенда.

Рисунок 5 – Расчетная схема поворотного стенда

Из условия равновесия сил, определяем положение равнодействующей

где – расстояние от оси качания до оси подвески ковша (рис. 5).

Для исключения возможности опрокидывания стенда должно выполняться следующее условие:

.

Таблица 3 – Исходные данные для расчета стенда сталековша поворотного типа

п/п

Наименование

Обозначение

Вариант

1

2

3

4

5

1

Вес ковша с металлом, кН

1500

2000

2500

3000

3500

2

Вес несущей рамы (качающейся), кН

300

350

460

560

680

3

Вес платформы, кН

1500

2000

2500

3000

3500

4

Вес порожнего ковша, кН

300

400

500

600

700

5

Расстояние от оси качания рамы

до оси гидроцилиндра, м

2,45

3,0

3,5

3,8

4,0

до оси подвески ковша, м

4,25

4,5

4,75

5,0

5,5

6

Усилие предварительной затяжки, кН

1000

1200

1280

1550

1800

7

Диаметр опорного рельса, м

5,25

5,5

5,8

6,0

6,5

8

Диаметр опорного катка, м

0,25

0,28

0,30

0,32

0,34

9

Диаметр цапфы качания рамы, м

0,48

0,50

0,50

0,52

0,56

10

Угловая скорость поворота несущей рамы, рад/с

0,20

0,18

0,16

0,14

0,12

11

Диаметр упорного подшипника, м

0,20

0,22

0,25

0,28

0,30

Для расчета момента поворота стенда следует определить нагрузку на ходовую часть от веса ковшей и поворотной части стенда:

где – вес металла, ; – вес порожнего ковша;  – вес поворотной платформы.

Статический момент сил трения:

где – диаметр опорного рельса; – диаметр опорного катка;  – коэффициент трения качения,  мм, – коэффициент трения упорного подшипника.

Статическая мощность двигателя:

где – кпд привода механизма поворота стенда; – угловая скорость поворота стенда.

По статической мощности выбирают электродвигатель по каталогу.

Динамический момент:

где – время пуска двигателя; – приведенный момент инерции стенда.

Проверка двигателя на перегрузку:

где – допустимый коэффициент перегрузки двигателя; – номинальный момент двигателя по каталогу.

Задание IV

Вариант

Вопрос 1

1

Агрегаты для изготовления спиральных шовных труб большого диаметра. Формовочные устройства. Приведите схемы. Литература: /5, c. 410-425/.

2

Давление и усилие металла на валки при прокатке. Литература: /5, с. 23-25; 28-30/.

3

Сталеразливочные стенды. Расчет механизмов сталеразливочного стенда. Приведите кинематическую и расчетную схему. Литература: /1, с. 383-387; 2, с. 163-165, 168; 7, с. 204-209/

4

Подушки и подшипники прокатных валков. Литература: /5, с. 67-72; 9, с. 84-86/.

5

Устройство заготовочных и сортовых ЛПА. Трубозаготовочный ЛПА конструкции ВНИИМетмаш. Литейно-прокатный проволочный агрегат конструкции ВНИИМетмаш. Устройство отдельных узлов агрегатов. Сортовой планетарный стан. Литература: /2, с. 192-199; 10/.

Вопрос 2

Выполните расчет механизма качания кристаллизатора, используя данные таблицы 4 и рисунок 7. Литература: /2, с. 168-173/.

Расчет механизма качания кристаллизатора

Усилие при вытягивании заготовки из радиального кристаллизатора зависит от степени приработки кристаллизатора и химического состава разливаемой стали. Расчетное усилие с учетом этих факторов составит:

где – коэффициент, учитывающий степень приработки кристаллизатора ( = 1,5...2); – коэффициент, учитывающий химический состав стали (зависит от содержания углерода и составляет  = 1,75...1,8; – плотность жидкой стали, ; – ускорение свободного падения; – коэффициент трения затвердевающего металла о стенки кристаллизатора,  = 0,47...0,53 – при смазке хлопковым маслом;  = 0,24...0,36 – при защите зеркала металла шлакообразующей смесью (ШОС);  – периметр сечения заготовки ; – радиус кривизны технологической оси машины; – центральный угол между мениском жидкого металла, нижним торцом кристаллизатора и центром кривизны, рад.

где – высота жидкого металла в кристаллизаторе.

Если уровень металла выше центра кривизны машины на , то определяется как сумма углов

где , – высота столба металла выше, ниже центра кривизны соответственно.

Усилие, действующее на качающуюся раму (звено АВ) рисунок 6

– при подъеме кристаллизатора

;

– при опускании кристаллизатора

.

Усилие в шарнире A четырехзвенного шарнирного механизма ОАВС определяем графоаналитическим методом выделения двухповодковой группы. На выделенную двух поводковую группу ABC (см. рисунок 6) действует одна внешняя сила , приложенная к звену АВ. Неизвестные силы в шарнирах A и С представляем силами, направленными вдоль и перпендикулярно звеньям. Нормальные и тангенциальные силы для шарнира А, для шарнира С.

Рисунок 6 – Пример определения полной реакции в шарнире А графоаналитическим методом

Плечи приложения сил относительно шарнира В: для силы ; для тангенциальной силы в шарнире А – .

Тангенциальная сила в шарнире А определяется из уравнения моментов сил для звена АВ относительно шарнира В при подъеме (опускании ) кристаллизатора:

Из уравнения моментов для звена ВС следует

Нормальные силы и определяем построением многоугольника сил для двухповодковой группы AВС (рисунок 6), откладывая последовательно известные по величине и направлению силы , и и проводя через начало и конец крайних векторов направления сил и . Так как двухповодковая группа находится в равновесном состоянии под действием всех приложенных к ней сил, то многоугольник сил должен быть замкнутым. Полное усилие в шарнире А определяем по силовому многоугольнику, графически складывая силы и . На несущую раму (звено ОА) будет действовать сила , направленная в противоположную сторону. В результате переноса силы на механизм становится известным ее плечо . Поскольку перемещения звеньев рычажного механизма ОABC в процессе работы незначительны, то для дальнейшего расчета можно принять среднее положение механизма и определить два значения сил , соответствующих двум значениям силы для случаев подъема и опускания кристаллизатора.

Конструктивно четырехзвенный механизм ODEF выполнен так, что угол между коромыслом и шатуном близок к 90° и изменяется незначительно при повороте кривошипа EF (эксцентрика) вследствие большого отношения длины шатуна к эксцентриситету.

Из плана механизма качания кристаллизатора определяем расстояния: , , . При вышеуказанных условиях равновесия усилие в шатуне будет постоянным и из условия равновесия рычага OD

– при подъеме кристаллизатора

– при опускании кристаллизатора

где – плечо приложения силы ; – плечо приложения силы .

Крутящие моменты (максимальные) на валах эксцентрика для полупериодов подъема и опускания кристаллизатора будут определяться:

где – эксцентриситет вала; – коэффициент полезного действия механизма.

Эквивалентный момент электродвигателя при синусоидальном законе изменения крутящих моментов по полупериодам подъема и опускания кристаллизатора

Рисунок 7 – Расчетная схема механизма качания кристаллизатора МНЛЗ.

Таблица 4 – Исходные данные для расчета механизма качания кристаллизатора

п/п

Наименование

Обозначение

Вариант

1

2

3

4

5

1

Размера поперечного сечения заготовки: высота, м

0,3

0,3

0,3

0,25

0,25

ширина, м

1,9

1,8

1,7

1,9

1,8

2

Активная высота кристаллизатора, м

1,1

1,0

1,15

1,1

1,05

3

Радиус кривизны МНЛЗ, м

10

12

10

12

10

4

Эксцентриситет, м

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

5

Угловая скорость эксцентрикового вала

12,5

12,5

13,6

13,6

13,6

6

Плотность жидкой стали,

7000

7000

7000

7000

7000

7

Весовые характеристики:

кристаллизатора с водой, кН

110

100

120

110

130

звена ОД, кН

70

70

80

80

90

звена АО, кН

50

50

60

60

70

8

Высота кристаллизатора, м

1,3

1,2

1,3

1,3

1,2

Задание V

Вариант

Вопрос 1

1

Схема технологического процесса производства труб диаметром 1020-1220 мм с двумя швами. Описание процесса и оборудования. Приведите схемы. Литература: /6, с. 549-556/.

2

Влияние натяжения полосы при холодной прокатке. Влияние упругого сплющивания валков. Давление металла при прокатке сортовых профилей. Литература: /5, с. 31-37/.

3

Сущность способа непрерывного литья и его преимущества. Типы машин непрерывного литья заготовки (МНЛЗ). Устройство МНЛЗ. Приведите схемы. Литература: /2, с. 155-161; 7, с.190–204/.

4

Механизмы и устройства для установки, уравновешивания и смены валков. Литература: /5, с. 72-87; 9, с. 86-95/.

5

Машины для резки и уборки непрерывнолитой заготовки в МНЛЗ. Ножницы с параллельными ножами открытого и закрытого типа. Гильотинные ножницы с катящимся резом. Сдвоенные кромкообрезные ножницы. Литература: /8, с. 144–150; 7, с. 238–244; 5, с. 119–123; 290–291; 9, с. 320–325, 366–367/.

Вопрос 2

Выполните расчет роликовой проводки, используя данные таблицы 5 и расчетную схему на рисунке 8.

Таблица 5 – Исходные данные для расчета роликовой проводки МНЛЗ

п/п

Наименование

Обозначение

Вариант

1

2

3

4

5

1

Размеры поперечного сечения отливаемой заготовки: толщина, м

0,30

0,25

0,30

0,25

0,30

ширина, м

1,9

1,9

1,7

1,8

1,6

2

Шаг роликов, м

0,88

0,32

0,88

0,88

0,36

3

Диаметр цапфы ролика, м

0,368

0,205

0,368

0,368

0,245

4

Диаметр ролика, м

0,48

0,27

0,48

0,48

0,32

5

Радиус кривизны технологической оси МНЛЗ, м

10

12

10

12

10

6

Скорость вытягивания, м/мин

1,4

1,8

1,6

1,7

1,8

7

Угол положения пары роликов МНЛЗ, градус

75

40

65

62,5

60

Расчет роликовой проводки

Длина слитка от мениска до оси ролика:

Толщина корочки отливаемого слитка:

где – коэффициент кристаллизации; – для слябов, – для квадратной заготовки.

Нагрузки на ролики определяются ферростатическим давлением жидкой фазы, массой слитка и усилиями при разгибе (правке) слитка. Для определения этих нагрузок выделим в зоне вторичного охлаждения участок, равный шагу роликов (рис. 8).

Рисунок 8 – К расчету усилий в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ

Среднее гидростатическое давление:

где – плотность жидкой стали,  = 7000 .

Если не учитывать несущую способность корки, то реакция роликов от давления на нижние и верхние ролики:

.

Определяем вес слитка, приходящийся на ролики:

где – усредненная плотность,  = 7300 ; – соответственно ширина и высота слитка; – шаг правящих роликов.

Реакция нижнего ролика от силы тяжести слитка (нормальная и тангенциальная):

Температура корочки в районе ролика (толщину корочки следует подставлять в см):

Предел текучести материала:

Пластический момент сопротивления изгибу затвердевшего слитка:

Пластический момент сопротивления изгибу для коробчатого сечения слитка с жидкой сердцевиной:

Момент пластического изгиба:

При разгибе или правке слитка на верхнем ролике появляется дополнительная реакция:

Суммарное сопротивление движению слитка в паре роликов при правке:

Приведенный коэффициент трения:

где – коэффициент трения в подшипниках,  = 0,005..0,008; – коэффициент трения качения ролика по слитку,  = 0,0017м; , – соответственно диаметр бочки ролика и диаметр трения в подшипнике ролика.

Суммарная мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений в парах роликов:

где – скорость вытягивания; – количество пар роликов.

Мощность, необходимая для правки (разгиба):

где – количество роликов участвующих в правке.

Мощность двигателя приводного ролика

где – коэффициент полезного действия привода роликов; – количество приводных роликов.

Список рекомендуемой литературы

1. Расчет металлургических машин и механизмов. / В.М. Гребенник, Ф.К. Иванченко, В.И. Ширяев – К.: Вища шк. 1988.– 448 с.

2. Механическое оборудование конверторных и мартеновских цехов; Учебник / В.М. Гребенник, Ф.К. Иванченко, Б.Д. Павленко и др.– К.: Вища шк., 1990.– 288 с.

3. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: 2–е изд. / А.А. Королев – М.: Металлургия, 1985– 376с.

4. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3–х т. Т3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др.– М.: Металлургия,1988.– 680 с.

5. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. / А.А. Королев – М.: Металлургия. 1987.– 480 с.

6. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3–х т. Т.3. Машины и агрегаты производства и отделки проката / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др.– М.: Металлургия,1981.– 576 с.

7. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3–х т. Т2. Машины е агрегаты сталеплавильных цехов / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник к др.– М.: Металлургия, 1988.– 432 с.

8. Механическое оборудование сталеплавильных цехов / М.З. Левин, В.Я. Седуш, В.И. Мачякин и др.– Киев; Донецк: Вища шк. Головне изд–во. 1985.– 165 с.

9. Розрахунок машин і механізмів прокатних цехів. / Ф.К. Iванченко, В.М. Гребеник, В.І. Ширяев – К.: Вища шк. 1995.– 455 с.

10. Целиков А.И. и др. Современное развитие прокатных станов./ А.И. Целиков, В.И. Зюзин – М.: Металлургия. 1972. – 399с.

11. Прокатное производство. Учебник для вузов. 3–е изд. / П.И. Полухин, Н.М. Федосов, А.А. Королев – М.: Металлургия, 1982. – 380с.

8