Автоматизация стана холодной прокатки аллюминия

 h = 0,5-10‘³ м - толщина полосы;

у = 7,8-10³ кг/м³ - удельная масса металла;

  D_H - наружный диаметр рулона, определяемый по формуле:

 

 

5. Время замедления от рабочей до скорости выпуска определяем по формуле:

t₅ = t₃ = 5,16 с.

6. Участок выпуска аналогичен по длительности участку заправки, который также разбивается на 2 отрезка, равных по длительности 
   
7. Время на участке торможения до остановки:

где V_e = V_3an = 1 м/с - скорость выпуска.

Время цикла находим путем суммирования времен всех участков:

= 0,4 + 7,5 + 7,5 + 5,16 + 367,09 + 5,16 + 7,5 + 7,5 + 0,4 = 408,2 с.

На  непрерывных станах холодной прокатки процесс прокатки ведут с натяжением. На полосу со стороны входа металла  в валки действует заднее натяжение  и со стороны выхода металла из валков действует переднее натяжение. Поэтому момент прокатки на этих станах определяют по формуле,

Mnp=M0-TnDp/2+T3(Dp/2)(hi+l/hi), (Нм)

где МО- момент свободной прокатки и сил  трения, (Нм);

ТЗ - заднее напряжение, (Н);

Тп - переднее напряжение, (Н);

hi - толщина полосы на входе клети, (м);

hi+1 - толщина полосы на выходе клети, (м).

Вращающий момент двигателя главного привода  стана холодной прокатки в общем  случае складывается из трех составляющих,

м=мпр+мхх+мд,

где мпр - момент прокатки и добавочных сил  трения;

Мхх - момент, необходимый для привода  стана на холостом ходу;

Мд - динамический момент.

Момент прокатки и момент холостого  хода составляют статический момент.

КПД редуктора =0,95-0,98 для  каждой ступени;

КПД шестеренной клети =0,92-0,95;

КПД шпинделей  и муфт =0,99.

При прокате на заправочной скорости момент двигателя равен статическому моменту: м1=МСТ.

При ускорении привода добавляется  динамический момент:

M2= МСТ+ Мд,

При прокатке на скорости выше номинальной  скорости двигателя определяют скорректированный  момент:

М"СТ= МСТ (Vp /Ун);

М"д=Мд(Ур/Ун)

Вращающий момент Мз =М"СТ+М"Д. При прокатке на рабочей скорости, М4=М"СТ.

При замедлении привода вращающий  момент определяют по формулам:

при vp>vH м5=м"ст+м"дз,;

при vp<vH м5 =МСТ+МДЗ;

где Мдз- динамический момент привода при  замедлении,

Mд3=-GD2b/375

b-замедление, об/мин/с.

Усилие  перемещения полосы:

Fxx =( mс + mд) g ϻ, где

mс - масса клети (тс = 15000 кг);

mд - масса валков (тд = 23000 кг);

g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с );

ϻ - коэффициент трения стола о направляющие (ϻ = 0,06).

Fxx = (15000 + 23000) • 9,81 • 0,06 = 22366,8 (Н) = 22,37 (КН)

Усилие перемещения полосы при  резании: Fp = Fz + Fp, где

Fz - усилие резания (Fz = 170000 Н).

Fp = 170000 + 22366,8 = 192366,8 (Н) = 192,37 (КН)

Момент статического сопротивления при перемещении полосы, приведенный к валу двигателя:

Величину момента холостого хода принимают равной 5% от значения статического момента:

М_хх =0,05- М_с =0,05 -120;7 = 6,035 кН • м.

Динамический момент определяем по формуле:

Теперь вычислим величины моментов на всех участках нагрузочной диаграммы.

1. На первом участке момент складывается из момента холостого и динамического момента:

М,=М_ХХ+ М_дин = 6,035 + 77,2 = 83,235 кН • м

2. На заправочной скорости имеем 2 участка.
1. Интервал, на котором момент равен моменту холостого хода:

М^’ ₂= М_xx = 6,035 кН • м

2. Интервал, на котором момент равен статическому моменту:

М^”₂=М_с=120,7 кН • м

3. На участке разгона до установившейся скорости к статическому моменту добавляется динамический момент:

М_Ъ=М_С+ М_дин = 120,7 + 77,2 = 197,9 кН • м,

4. На участке установившейся скорости момент равен статическому:

М₄= Мс=120,7 кН • м,

5. На участке замедления с рабочей скорости до скорости выпуска суммарный момент равен разности статического и динамического моментов:

М₅ = М_с - М_дин = 120,7 - 77,2 = 43,5 кН • м,

6. Участок выпуска разбит на 2 отрезка.
1. Интервал, на котором момент равен статическому:

M^’₆ =М_С =120,7 кН • м

2. Интервал, на котором момент равен моменту холостого хода:

M^”₆=M_xx= 6,035 кН • м

7. На участке торможения момент равен разности момента холостого хода и динамического момента:

М₇ = M_xx - M_дин= 6,035-77,2 = -71,165 кН • м

 

 

 

,

1.6 Предварительный  выбор двигателя рабочих валков клети

При расчете мощности двигателя  полагаем, что номинальной скорости двигателя соответствует скорость обратного хода (наибольшая скорость механизма), т.к. принято однозонное регулирование скорости, осуществляемое вниз от номинальной скорости. Ориентируемся  на выбор двигателя серии Д, рассчитанного  на номинальный режим работы S1 и имеющего принудительную вентиляцию.

Эквивалентное статическое усилие за цикл:

 

 

 

Расчетная мощность двигателя:

КЗ - коэффициент запаса (примем КЗ = 1,2);

η_nN- КПД механических передач при рабочей нагрузке.

Выбираем двигатель серии 2МП 6500, мощностью 2400 кВт.

Номинальные данные двигателя:

1. PN = 2400 кВт - номинальная мощность;
2. MN= 142 кН-м - номинальный момент;
3. UЯN= 750 В - напряжение номинальное на якоре;

4.LЯN= 3400 А - номинальный ток якоря;

5. nN= 330 об/мин - номинальная частота вращения двигателя;
6. nмах= 600 об/мин - максимальная частота вращения двигателя;
7. Jдв = 9000 кг-м2 - момент инерции якоря;
8. IBN= 44,0 А - ток возбуждения;

9. Кп.я= 0,04 - допустимое действующее значение основной гармоники тока якоря;

10. ip=0,622.

Вентиляция двигателя - принудительная; соединение ветвей обмотки  возбуждения - параллельное.

Применение в приводе ДПТ  обеспечивает большую производительность труда, что экономически оправдывает  дополнительные затраты, связанные  с использованием электрооборудования  на постоянном токе. Развитие отраслей промышленности, в которых находят  применение мощные ДПТ, приводит к необходимости  непрерывного повышения их мощности и вращающего момента, улучшению  динамических показателей. В настоящее  время питание крупных ДПТ  осуществляется от тиристорных преобразователей.

Для питания мощных прокатных ДПТ  применяют тиристорные преобразователи. Тиристорное питание из-за пульсации  напряжения и тока якоря ухудшает коммутацию ДПТ, вызывает появление  добавочных потерь от переменных составляющих тока и потока и дополнительную вибрацию. Применение тиристорных преобразователей обеспечивает возможность использования быстродействующих систем регулирования для форсировки напряжения якоря. В связи с этим к изоляции обмоток якорной цепи и коллектора ДПТ, питаемых от тиристорных преобразователей, предъявляются дополнительные требования: она должна допускать нормальную эксплуатацию с амплитудным значением напряжения

вентильной обмотки трансформатора преобразователя. Для ДПТ с номинальным  напряжением 750 В это напряжение составляет 1500 В. Такое напряжение оказывает  неблагоприятное влияние на потенциальные  условия на коллекторе.

Для ограничения вредного воздействия  тиристорного преобразователя ДПТ  выполняют с шихтованным магнитопроводом  и применяют 12-фазные схемы выпрямления (реже 6-фазные полностью управляемые).

При проектировании ДПТ задаются допустимыми  пульсациями тока якоря, как правило, в пределах от 2 до 7 %. В большинстве  случаев индуктивность якорной  цепи оказывается достаточной для  ограничения жданного значения пульсации. В противном случае применяют  дополнительные сглаживающие реакторы.

Крупные ДПТ работают в системе  автоматизированного привода, и  основное требование, предъявляемое  к ним со стороны эксплуатации, — надежность работы. Поэтому ДПТ  комплектуются вспомогательными устройствами, обеспечивающими, с одной стороны, работу в автоматизированном приводе, с другой — контроль за параметрами ДПТ во время эксплуатации. Комплектно с ДПТ поставляются тахогенератор ы типа ПТ-32 или ПТ-42, реле скорости типа РМН7011, воздухоохладители типа ВО-100-2 или ВО- 50А, ящик резисторов.

Для контроля температуры входящего  и выходящего из ДПТ воздуха поставляются два термометра сопротивления, для контроля работы подшипников — термометр манометрический сигнализирующий и указатель уровня масла. Обмотки возбуждения и компенсационная снабжены термоэлектрическими преобразователями, которые позволяют производить контроль температур этих обмоток. Термометры сопротивления, заложенные в обмотку якоря, выводятся на контактные кольца и траверсу, что позволяет следить за температурой обмотки якоря при работе. К каждому крупному ДПТ постоянного тока завод-изготовитель поставляет запасные части комплекты катушек главных и дополнительных полюсов, секции обмотки 1коря, щетки, щеткодержатели, вкладыш подшипника и др.), а также наборы специальных

приспособлений, устройств и инструмента, необходимых для монтажа, эксплуатации и ремонта.

Реверсивные и нереверсивные ДПТ, предназначенные для электроприводов прокатных станов, выпускаются ЛПЭО «Электросила» им. М. Кирова, заводом «Электротяжмаш» (г. Харьков) и ПО ХЭМЗ.

Условия эксплуатации двигателей:

Высота над уровнем моря, м, не более 1 ООО Температура охлаждающего воздуха, °С: исполнение УХJI4 .... 1—40 исполнение 04 1—45

Температура охлаждающего воздуха, °С 5-40

Относительная влажность воздуха  при 25 °С (исполнение УХЛ4), %, не более.... 80

То же при 35 °С (исполнение 04), %, не более 98

Запыленность охлаждающего воздуха, мг/мЗ, не более .... 0,2 Количество охлаждающего воздуха на 1 кВт фактических потерь, м /мин, не более 3,5—4,0

Охлаждающий воздух не содержит химически  агрессивных и токопроводящих примесей. Окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая агрессивных примесей и токопроводящей пыли в концентрациях, снижающих параметры двигателей ДПТ. Степень защиты ДПТ горизонтальных: IP20 — выше перекрытия фундаментной плиты, IPOX ниже перекрытия фундаментной плиты по ГОСТ 14254-80.

 

 

 

 

 

 

1.7 Проверка двигателя  по нагреву и перегрузке

Проверка по нагреву производится по нагрузочной диаграмме таким образом, чтобы потери энергии при работе двигателя не приводили к недопустимому перегреву.

Один из способов проверки - метод эквивалентного момента, т.к. имеет место линейная зависимость между током и моментом.

Таблица 3

Временной интервал, с	Величина момента, кН-м
t1 = 0,4	Mj = 83,235
t2 = 7,5	M2 - 6,035
t2 =7,5	M2 = 120,7
t3 = 5,16	М3 = 197,9
t4=367,09	М4= 120,7
t5 = 5,16	М5 = 43,5
t6 = 7,5	М6 = 120,7
t6 =7,5	М6 =6,035
t7=0,4	М7 = - 71,165

 

Эквивалентный момент для режима работы, где скорость двигателя выше номинальной М_экв1 равен:

Эквивалентный момент не должен превышать номинальный момент М_экв1 < М_N, т.е. 113,9 кН • м < 142 кН • м

Рассчитаем коэффициент запаса по нагреву:

Значение является оптимальным, учитывая необходимый запас из-за наличия  пульсаций преобразователя.

Проверяем двигатель по перегрузке:

Так как двигатель допускает  и больший коэффициент перегрузки (2,5), то можно сделать вывод, что  двигатель проходит по перегрузке.

Эквивалентный момент для режима работы, где скорость двигателя не превышает  номинальную М_жв2 равен:

~

Рассчитаем коэффициент  запаса по нагреву:

 

Проверяем двигатель по перегрузке:

Так как  двигатель допускает и больший  коэффициент перегрузки (2,5), то можно  сделать вывод, что двигатель  проходит по перегрузке.