МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»
КАФЕДРА
МОМЗ ИМ. 50-ЛЕТИЯ МГМИ
Оценка
Утверждаю:
«______»____________
Зав. кафедрой Корчунов А.Г.
дата
и подпись «______»____________2012 г.
Курсовой
проект
по
дисциплине: «Надежность, эксплуатация
и
ремонт металлургических машин»
Эксплуатация и ремонт главного привода
рабочей клети стана 630 х/п ЛПЦ-8 ОАО «ММК»
Выполнил: студент группы
Проверил: профессор кафедры МОМЗ Жиркин
Ю.В.
Магнитогорск
2012
Содержание
Аннотация3
Введение4
1. Условия эксплуатации
линии привода клети №16
2. Обеспечение износостойкости
пар трения линии привода10
2.1 Зубчатое
зацепление редуктора10
2.2 Зубчатая
полумуфта-зубчатая обойма муфты.11
2.3 Соединение
выходного вала редуктора с
зубчатой втулкой полумуфты14
3. Определение предельно
допустимых величин износа в
парах трения линии привода16
3.1 Зубчатое
зацепление редуктора16
3.2 Зубчатая
полумуфта-зубчатая обойма17
3.3 Соединение
выходного вала редуктора с
зубчатой втулкой полумуфты18
4. Ремонт линии привода
1-ой клети21
4.1 Ремонт
редуктора главного привода21
4.2 Обоснование
восстановления изношенной детали23
5. Выбор системы смазывания
и смазочных материалов в узлах
трения привода клети26
5.1 зубчатое
зацепление в редукторе26
5.2 зубчатая
муфта28
5.3 зубчатое
шпиндельного соединение28
5.4 Роликовый
подшипник качения на ведомом
валу редуктора28
5.5 Подшипник
качения рабочих валков29
5.6 Подшипники
жидкостного трения опорных валков30
Заключение33
Список используемых источников
Аннотация
В процессе выполнения курсового проекта
решаются задачи по обеспечению работоспособного
состояния заданного механизма в течении
всего жизненного цикла,включающего проектирование,изготовление
и эксплуатацию.Также разрабатывается
технологический процесс ремонта специального
редуктора.Выбор типа системы смазывания
и марки смазочного материала.
В качестве
объекта разработки принимается
главная линия клети №1 стана
630 холодной прокатки ЛПЦ-8 ОАО
“ММК”.В пояснительной записке произведены
расчеты по обеспечению износостойкости
пар трения в зубчатом зацеплении редуктора,зубчатой
полумуфте шпинделя с зубчатой обоймой
муфты, соединенинии выходноного вала
редуктора с зубчатой втулкой.Установлен
вид изнашивания и упрочняющей обработки
в парах трения.
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время в металлургической
промышленности наметились определенные
тенденции развития производства,
обеспечение которых выдвигает ряд
новых требований. В первую очередь
необходимо отметить преимущественный
рост производства листового проката.
Этот рост непосредственно связан
с изменением структуры потребления
металлопроката, прежде всего в машиностроении.
Значительно увеличивается потребление
специальных сталей в виде холоднокатаного
листа и ленты — динамной, трансформаторной,
нержавеющей и высокопрочной.
ЛПЦ-8 выпускает
ленту из высокоуглеродистых и легированных
марок стали толщиной от 0,5мм до 4 мм, шириной
от 10 мм до 475 мм. Ежемесячно до 16 тысяч
тонн продукции отгружается на экспорт.
Продукция экспортируется в Румынию, Болгарию,
Корею и Кубу. Углеродистую ленту применяют
в бытовой технике и военной продукции.
Холоднокатаные
листы и полосы (ленты) толщиной от 5 до
0,001 мм широко применяют в разных отраслях
промышленности благодаря широкому сортаменту
и высокому качеству. Эта продукция характеризуется
высокой степенью точности размеров, плоскостностью,
чистотой поверхности, повышенными механическими
и технологическими свойствами металла.
Одновременно
с увеличением объема производства существенно
повысились требования к качеству готовой
продукции. Современные высокопроизводительные
агрегаты в машиностроении рассчитаны
на использование металла, обладающего
строго постоянными свойствами и бездефектной
поверхностью.
В области производства холоднокатаного
листа и ленты до сих пор имеет место
значительное технологическое отставание,
не до конца используются возможности
существующих агрегатов по скорости прокатки
и ширине прокатываемой полосы. Качество
холоднокатаного листа по отделке поверхности
и разнотолщинности еще не всегда находится
на уровне лучших зарубежных образцов.
В этой области использование имеющихся
разработок по подбору технологических
смазок, обеспечению необходимого охлаждения
должно существенно повлиять на технико-экономические
показатели
производства и качество продукции.
Рост мощности
агрегатов приводит к необходимости
отвода большого количества тепла и обеспечения
минимальных потерь на трение. Процесс
трения непосредственно определяет состояние
и качество обрабатываемых поверхностей.
Все эти требования обеспечиваются применением
различных смазок и охлаждающих средств
или жидкостей, совмещающих эти функции.
1.
Условия эксплуатации линии привода клети
№1
Стан предназначен
для холодной прокатки полос толщиной
от 1,8 до 4,0 мм, шириной 250-465 мм из исходной
полосы толщиной 3,5-8,0 мм.
Размеры рулонов: до прокатки после
прокатки
- внутренний
диаметр, мм
750 280
-наружный
диаметр, мм от 1200 до 2200 от 500 до 1000
- масса рулона,
т
до 12 до 12
Наибольшая
скорость прокатки в первой клети – до
8,5 м/с.
Рис.1.Кинематическая схема главного
привода
1-электродвигатель,2-промежуточный
вал,3-зубчатая муфта,
4-специальный редуктор,5-зубчатый
шпиндель,6-рабочая клеть.
Исходные данные:
Зубчатое
зацепление:
Передаваемый
крутящий момент М=30 кН·м;
Частота вращения
двигателя n=315 об/мин;
Передаточное
число редуктора клети №1 u=1,7;
Начальный зазор
в зацеплении U0=0,175 мм (при А=560 мм);
Межосевое расстояние
А=560 мм;
Ширина зубчатого
венца b=610 мм;
Модуль зацепления
m=10 мм;
Число зубьев
шестерни z1=34;
Число зубьев
колеса z2=60;
Угол зацепления
α=32°;
Радиус основной
окружности шестерни R1=142 мм;
Радиус основной
окружности колеса R2=250 мм;
Радиус делительной
окружности шестерни r1=170 мм;
Радиус делительной
окружности колеса r2=300 мм;
Материал зубчатых
колес – Сталь 40Х;
Длина шпинделя
l=2955 мм;
Диаметр тела
шпинделя d=190 мм;
Материал шпинделя
– Сталь 35ХМ;
Зубчатая
полумуфта:
Передаточное
число передачи u=1
Начальный зазор
в сопряжении u0=0.2
φ – угол перекоса соединяемых валов,
φ= 17= 0,017 рад;
l – длина сопряжения, l = 65 мм;
Н - высота контакта зубьев, Н = 15 мм.
Зубчатая
обойма:
m-модуль m=10
z-число зубьев
z=32
материал-сталь
40XH
Промежуточный
вал:
Передаваемый
крутящий момент М=30кН·м;
Длина промежуточного
вала l=5300 мм;
Диаметр промежуточного
вала d=300 мм;
Материал промежуточного
вала – Сталь 40Х;
Подшипники
промежуточного вала - №700144 – шариковые
радиальные однорядные, D=370 мм d=220 мм.
Зубчатая
муфта МЗ-5:
Диаметр посадочной
поверхности вала-шестерни d=230 мм;
Длина посадочной
поверхности l=270 мм;
Посадка полумуфты
- ;
Передаваемый
крутящий момент М=30 кН·м;
Материал зубчатой
муфты – Сталь 40.
Подшипник
качения рабочих валков:
Подшипник №
36-64442 144ХМ – четырехрядный с цилиндрическими
роликами;
Наружный диаметр
подшипника D=350 мм;
Внутренний
диаметр подшипника d=210 мм;
Количество
рядов роликов в подшипнике i=4.
Подшипник
качения опорных валков:
Подшипник жидкостного
трения гидростатодинамический с d=650 мм;
Длина подшипника
l=500 мм;
Скорость прокатки
v=8,5 м/с;
Давление металла
на валки Р=10МПа;
Посадка подшипника .
Подшипник №
2097748 – радиально-упорный с коническими
роликами, двухрядный;
Наружный диаметр
подшипника D=400 мм;
Внутренний
диаметр подшипника d=240 мм;
Количество
роликов в ряду z=20;
Количество
рядов роликов в подшипнике i=2;
Посадка подшипника
– .
2. Обеспечение износостойкости
пар трения линии привода
2.1 Зубчатое зацепление редуктора
Определим нормальное
контактное напряжение для шевронного
зацепления:
где u – передаточное
число (u=1,7);
А – межосевое расстояние (А=0,56
м);
b – ширина зубчатого венца (b=0,61 м);
k – коэффициент, равный 1,3…1,5;
M – крутящий момент на колесе (М=0,03 МН∙м).
Определим скорость
скольжения для вала шестерни:
где - угловые скорости
колеса и шестерни, рад/с;
Угловая скорость
шестерни:
Угловая скорость
колеса:
r1, r2 – радиусы делительной окружности
шестерни и колеса (r1=170 мм; r2=300 мм);
u – передаточное число(u=1,7);
m – модуль зацепления (m=10 мм);
А – межосевое расстояние, мм
α - угол зацепления (α=32°);
n – частота вращения двигателя (n=315 об/мин).
На основании
анализа нагруженности наиболее вероятным
видом изнашивания будет адгезионное
изнашивание. При Vск=2,1 м/с и Pmax=335 МПа развивается процесс схватывания
2-го рода. В этом случае поверхность становится
грубошероховатой с отчетливыми следами
течения и размазывания материала. Для
предотвращения схватывания применяется
поверхностное пластическое деформирование
(ППД).
Для зубчатых
колес наиболее используемыми являются
марки сталей: 40Х и 40ХН.Для обеспечения наибольшей
износостойкости пары трения необходимо
обеспечить наибольшую твердость поверхности
зубьев. Этим параметрам отвечает сталь
40Х (хромированная).
Основным смазочным
материалом для зубчатых зацеплений являются
минеральные масла. Вид смазки – эластогидродинамическая.
2.2
Зубчатая полумуфта – обойма зубчатой
муфты
Расчет наибольшей удельной нагрузки,
передаваемой шпинделем:
где Мкр – крутящий момент, приложенный
к валу; кН · м
d0 – делительный диаметр окружности
зубьев вала, d0= 0,32м;
пшп – число оборотов зубчатого
шпинделя, об/ мин;
пшп= n /и = 315 / 1,764 = 179 об/мин
Мкр = Мk · u = 21·1,764 = 37кН·м
Скорость скольжения:
υск = π ·d ·nшп/ 60 = 3,14·0,32·179 / 60 = 2,9 м/с
Критерий больших скоростей:
υск>4 · а / r,
где а – коэффициент температуропроводности, а
= 0,11 · 10-4м2 / с;
r – радиус микронеровностей,r
= 15 · 10-6м.
Определим вид контакта:
Контурное давление:
где φ – угол перекоса соединяемых валов, φ=
1̊ = 0,017 рад;
l – длина сопряжения, l = 65 мм;
Н - высота контакта зубьев, Н
= 15 мм.
Условие
ненасыщенного пластического контакта:
14,5· Δ-2·НВ5· θ4<рс<0,06· НВ,
где НВ
- твердость менее твердого тела, НВ = 900 МПа;
Δ – комплексная характеристика шероховатости,
Δ =0,16;
θ - упругая постоянная, МПа-1.
(3.8)
где μ
– коэффициент Пуассона, μ = 0,3;
Е – модуль упругости, Е = 2,1 ·105МПа.
14,5 · 0,16-2 · 9005 · (4,33·10-6)4<рс<0,06·900
1,2 ·10-4<0,116<54.
В
данном узле трения выполняется условие
ненасыщенного пластического контакта,
для которого характерны высокие нагрузки.
На
основании анализа нагруженности наиболее
вероятным видом изнашивания будет окислительное
изнашивание.Которое характеризуется
постепенным разрушением поверхностей
при трении в результате взаимодействия
активных, пластически деформированных
слоев, слоев металла с атомами кислорода,
содержащегося в воздухе или в смазочном
материале.
Окислительное
изнашивание проявляется при нормальных
условиях эксплуатации узлов трения и
протекает при нормальных и повышенных
температурах при трении без смазочного
материала или недостаточном его количестве.
Заготовки втулок и обойм делают коваными
или литыми. Изготовляются из сталей марок:
35ХМ по ГОСТ 4543 - 71 или 40 и 45 по ГОСТ 977 - 75.
Для данного шпиндельного соединения
используется сталь 40ХН.
Термическую
обработку зубьев осуществляют закалкой
с нагревом токами высокой частоты. При
этом твердость рабочих поверхностей
достигается не менее 50HRC. Для повышения
противозадирной стойкости перепад твердости
зубьев втулок и обойм делают не менее
5HRC.
В
данном узле трения затруднительно применение
жидкостной смазки, поэтому рекомендуется применять
ПСМ (пластичный смазочный материал), который
обеспечивает режим граничной смазки,
удерживает смазочный материал в слабо
герметизированных узлах трения.
2.3 Соединение выходного вала
редуктора с зубчатой втулкой
полумуфты.
Полумуфта посажана
на вал-шестерню с гарантированным натягом,
это соединение должно гарантировать
фиксацию контактирующих поверхностей,
предотвращающих относительное проскальзывание.
Это реализуется за счет назначения соответствующих
натягов.