Эксплуатация и ремонт главного привода рабочей клети стана 630 х/п ЛПЦ-8 ОАО «ММК»

Проверим, обеспечит ли выбранная посадка передачу заданного крутящего момента. Определим вид контакта для посадки  на вал Ø 230 мм. Находим нижнее и верхнее значение натягов Δmax=113 мкм, Δmin=38 мкм. Определяем величину натяга (Δн), характеризующую условие перехода к ненасыщенному пластическому контакту (ННПК):

 

где Δ – комплексная характеристика шероховатости;

       d – диаметр вала, м;

        НВ – твердость вала (НВ=2700МПа);

        Δн – минимальная допустимая величина натяга;

        θ – упругая постоянная, МПа-1;

 

где Е – модуль упругости, МПа;

       μ – коэффициент Пуассона.

 

,

где

      d – диаметр вала (d=230 мм);

      d2 – наружный диаметр ступицы зубчатой втулки (d2=300 мм).

Определяем величину натяга

 

 

где Δпр – уменьшение натяга при прессовой сборке (Δпр=12 мкм);

       fм – молекулярная составляющая коэффициента трения (fм=0,12).

Определяем величину контурного давления на поверхности контакта вала с полумуфтой

 

Условие реализации ненасыщенного пластического контакта:

 

 

 

То есть, в соединении может реализоваться  ненасыщенный (ННПК).

На основании анализа нагруженности, исходя из того, что условие ненасыщенного пластического контакта выполняется, и в паре трения вал-полумуфта возникают высокие нагрузки, можно сделать вывод о виде изнашивания – это фреттинг-коррозия. Характерным признаком процесса фреттинг-коррозии в соединениях с натягом является то, что в месте контакта появляются продукты окисления отсветло-красно-коричневого до темно-коричневого цвета. Повреждения поверхностей в следствие фреттинг-коррозии служат концентраторами напряжений и снижают предел выносливости.

Для изготовления трущихся поверхностей выбираем материал сталь 40ХН.

Предотвратить или замедлить развитие процесса фреттинг-коррозии возможно путем повышения твердости полумуфты.

3. Определение предельно допустимых  величин износа в           парах трения.

 

3.1 Зубчатое зацепление редуктора.

Определим предельно допустимую величину износа зуба шестерни:

 

где К – коэффициент, равный отношению износостойкости колеса и шестерни;

      n – запас прочности зубьев (n=2,5)

                             =2,5

       Где, -предел выносливости;

-допустимое контактное  напряжение;

      С – жесткость наиболее податливого звена в линии привода, МН/рад;

       r – радиус основной окружности шестерни (r=0,142 м);

      u – передаточное число редуктора (u=1,7);

      Мс – передаваемый крутящий момент (Мс=30 кН∙м).

       Жесткость наиболее податливого  звена – зубчатого шпинделя, найдем  из зависимости:

 

где d – диаметр тела шпинделя (d=190 мм);

       l – длина шпинделя (l=2955 мм).

 

 

При оценке предельно допустимого износа зубьев следует помнить, что при занижении этого значения срок службы деталей используется не полностью, при их завышении возрастает доля аварийных ремонтов из-за отказа деталей в межремонтный период.

      3.2 Зубчатая полумуфта – обойма зубчатой муфты.

По аналогии расчета допустимой величины износа зубчатого зацепления в редукторе определим допустимую величину износа зубчатого зацепления зубчатой муфты:

 

где  u – передаточное число передачи, и = 1;

К = 1 - коэффициент, равный отношению износостойкости зубьевобойм зубчатой муфты;

Мс – крутящий момент,приложенный к валу Мс= 37кН · м;

п = 2,1 – запас прочности зубьев ;

                              =2,1

Где, -предел выносливости;

-допустимое контактное  напряжение;

d – диаметр делительной окружности шестерни, d= 0,54 м;

С – жесткость наиболее податливого узла в линии привода (см. зубчатое зацепление в редукторе), С = 4,25МН / рад;

Uo – начальный зазор в сопряжении, Uo= 0,2.

                                        
мм

 

3.3 Соединение выходного вала  редуктора с зубчатой втулкой  полумуфты.

Полумуфта посажена на вал-шестерню с гарантированным натягом, это соединение должно гарантировать фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание. Это реализуется за счет назначения соответствующих натягов. Посадка полумуфты на вал Ø230 мм Находим нижнее и верхнее значение натягов Δmax=113 мкм, Δmin=38 мкм.

Определим вид контакта.

При сборке соединений с натягом, как правило реализуется между контактирующими поверхностями либо ненасыщенный пластический контакт (ННПК), если:

 

где Δ – комплексная характеристика шероховатости;

       d – диаметр вала, м;

       НВ – твердость менее твердого  тела (HB=2700 МПа);

       Δн – минимально допустимая величина натяга;

        θ – упругая постоянная, МПа-1;

 

где Е – модуль упругости, МПа;

       μ – коэффициент Пуассона.

 

 

где ;

       d2 – наружный диаметр ступицы зубчатой втулки  (d2=300 мм);

       d – диаметр вала (d=230 мм).

 

либо насыщенный пластический контакт (НПК), если:

 

где α=0,5 при прессовой сборке.

Определим минимально допустимую величину натяга:

 

 

где fm – молекулярная составляющая коэффициента трения (fm=0,12);

       Δпр – уменьшение натяга при прессовой сборке (Δпр=12 мкм).

Определяем величину контурного давления на поверхности контакта и вала с полумуфтой

 

Условие реализации ненасыщенного пластического контакта:

 

 

 

То есть, в соединении может реализовываться ненасыщенный (ННПК).

Определим момент, не вызывающий изменения прочности соединения с натягом в условиях пластического ненасыщенного контакта при заданных натягах (Δmax=113 мкм, Δmin=38 мкм).

 

где fm – молекулярная составляющая коэффициента трения (fm=0,12);

       l – длина посадочной поверхности, м;

Определяем момент для максимального натяга (Δн=Δmax=113 мкм)

 

 

Определяем момент для минимального натяга (Δн=Δmin=38 мкм)

 

 

Максимальное  значение момента, не вызывающего изменения прочности соединения вала редуктора с полумуфтой равны Мmax=33 кН∙м  превышает значение момента, передаваемого валом редуктора (М=30 кН∙м), Минимальное значение момента Мmin=11кН∙м, не обеспечивает гарантированную фиксацию.

Таким образом, посадка полумуфты на вал Ø230 мм обеспечит гарантированную фиксацию контактирующих поверхностей.

                     4. Ремонт линии привода клети №1.

В процессе ремонта металлургических агрегатов восстановление их работоспособности и соответствующего уровня надежности может осуществляться несколькими методами:

- заменой  или восстановлением непосредственно  отказавшей детали;

- заменой  узла, в состав которого входит  поврежденная деталь;

- заменой  всего механизма или крупного  блока, включающего несколько узлов, содержащих поврежденные детали.

           4.1 Ремонт редуктора главного привода.

Для восстановления работоспособности узлов трения редуктора в главном приводе замене, без последующего восстановления, подлежат: зубчатая муфта и подшипники передачи привода валкам, подшипники редуктора, а также подшипники опоры шпинделей.

Восстановлению подлежат: посадочные места подшипников на вал в редукторе и посадочные места полумуфт на вал шпинделей в линии привода, а также зубчатые колеса редуктора.

Посадочные места подшипников вала передачи восстанавливают ручной электродуговой наплавкой с последующей термообработкой.

Для восстановления зубьев зубчатого колеса редуктора специального применяют наплавку износостойкими сплавами.

После износа подшипники качения редуктора специального просто заменяют на новые.

Разборка редуктора.

При замене поврежденной детали редуктора ремонтным персоналом цеха производится разборка редуктора специального. Разборку редуктора следует начинать с отсоединения редуктора от электродвигателя и шпинделей (со стороны прокатного стана). Для этого необходимо разъединить обоймы зубчатых муфт, снять промежуточный вал и полумуфты шпинделей с выходных концов редуктора. Съём осуществляется гидропрессовым методом.

При помощи гаечных ключей отворачиваются болты крепления крышек подшипниковых узлов. После чего отворачивается крышка корпуса редуктора. Вынимаются быстроходный и тихоходный валы. Для снятия подшипников и втулок с вала применяются специальные съёмники, обеспечивающие съём детали (при необходимости снятия зубчатых колёс с вала применяется гидропрессовый способ).

После съёма узлов верхней части редуктора раскручиваются с помощью гаечных ключей болты крышек подшипниковых узлов нижней части редуктора и отворачиваются болты, соединяющие среднюю часть корпуса с картером.

Для снятия узлов с картера используются операции описанные выше.

Сборка редуктора.

Сборка редуктора после ремонта осуществляется в соответствии со схемой, производя регулировку зубчатых зацеплений и осевого зазора в подшипниках.

Боковой зазор в зацеплении определяют с помощью щупа, вводимого между зубьями по линии делительной окружности.

Для выявления пятна контакта на боковые поверхности зубьев шестерни наносят тонким слоем краску и поворачивают её на несколько оборотов. Поверхность зубьев колеса покрываются следами краски, характеризующими размеры пятна и его расположение. Регулировка пятна контакта осуществляется изменением набора прокладок под крышками подшипников.

После сборки редуктора производится соединение его с валами электродвигателей и полумуфтами шпинделей, передающих крутящий момент на рабочие валки.

Соединение с натягом собирается тепловым методом. При этом охватывающая деталь нагревается до определённой температуры, в масляной ванне происходит расширение детали, и натяг в соединении ликвидируется.

 

4.2 Обоснование способа  восстановления изношенных деталей.

Обоснование способа восстановления вала-шестерни:

Ремонтопригодность - важнейшее свойство металлургических машин, определяющие трудозатраты и длительность восстановления узла.

ГОСТ 27002 - 83 определяет ремонтопригодность как свойство узла, заключающееся в предупреждении и обнаружении причин возникновения отказов и повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

На сборочном чертеже представлена технологическая схема сборки редуктора специального привода рабочих валков. Такая конструкция удовлетворяет принципам ремонтопригодности.

При обосновании способа восстановления изношенной детали решающее значение имеет экономическая эффективность. Целесообразным является тот метод, который полностью восстанавливает техническую характеристику восстанавливаемой детали и при этом стоимость восстановления ниже стоимости вновь изготовленной.

Восстановление зубчатых колес может осуществляться различными способами. Выберем наиболее экономически эффективный способ восстановления изношенных зубьев методом наплавки.

Наплавка осуществляется электродами марки Т – 620, Наплавляемый металл:Э - 320Х23С2ГТР.

                           

                            

                               

 

 

 

 

 

 

                                   Карта дефектации и ремонта.

           Редуктор специальный и посадка зубчатой полумуфты на вал.

    

                       Подшипник 97168 ГОСТ 3189-90                              1

                       Корпус редуктора                                                         2

                       Вал шестерня                                                                 3

                       Зубчатая муфта                                                              4

                       Полумуфта                                                                      5     

                   ______________                                                      __________

                    Наименование                                                     Номер позиции

 

                     

              

 

5.Выбор системы смазывания и  смазочных материалов в              узлах трения привода клети.

 

     5.1 Зубчатое зацепление в редукторе.

В узлах трения с большим тепловыделением, работающих с большими контактными нагрузками и скоростями скольжения, рекомендуется применять минеральные масла. Так как зубчатое зацепление в редукторе относится именно к таким узлам трения, то для его смазки будем выбирать марку минерального масла. Но при этом следует учитывать следующие особенности:

• при температурах выше 150С0 происходит деструкция масла;

• при незначительном изменении температуры происходит значительное изменение вязкости масла;

• необходимо большое количество единовременно используемого масла.

На выбор марки минерального масла для зубчатого зацепления оказывают влияние температурный режим, окружная скорость, нормальное контактное напряжение в зоне контакта, твердость и состояние поверхностей.

Определим параметр χ:

 

где HV – твердость по Виккерсу, МПа;

       – максимальное нормальное контактное напряжение, МПа;

       v – окружная скорость, м/с.

Определим окружную скорость:

 

где d – диаметр делительной окружности шестерни (d=0,34 м);

       n – частота вращения вала шестерни (n=315 об/мин).

Наибольшее нормальное контактное напряжение для шевронных зацеплений:

 

где u – передаточное число (u=1,7);