рефераты скачать

МЕНЮ


Дипломная работа: Автоматизация процесса поперечной резки электротехнической стали

Дипломная работа: Автоматизация процесса поперечной резки электротехнической стали

ВВЕДЕНИЕ

Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.

Широкое применение гидроприводов определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости, возможность работ в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий.

К основным преимуществам гидропривода следует отнести также высокое значение коэффициента полезного действия, повышенную жесткость и долговечность.

Гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их использование в станкостроении. Это потери на трение и утечки, снижающие коэффициент полезного действия гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости. Внутренние утечки через зазоры подвижных элементов в допустимых пределах полезны, поскольку улучшают условия смазывания и теплоотвода, в то время как наружные утечки приводят к повышенному расходу масла, загрязнению гидросистемы и рабочего места. Необходимость применения фильтров тонкой очистки для обеспечения надежности гидроприводов повышает стоимость последних и усложняет техническое обслуживание.

Наиболее эффективно применение гидропривода в станках с возвратно-поступательным движением рабочего органа, в высокоавтоматизированных многоцелевых станках и т.п. Гидроприводы используются в механизмах подач, смены инструмента, зажима, копировальных суппортах, уравновешивания и т.д. гидроприводами оснащаются более трети выпускаемых в мире промышленных роботов.

Современное развитие производства технической продукции требует совершенствования её технология изготовления, модернизации технологического оборудования и повышения её качества.

Поэтому вопросы разработки высокоэффективного технологического оборудования резки тонколистовой рулонной стали являются актуальной.

Целью дипломного проектирования является автоматизация процесса поперечной резки электротехнической стали 0,1…0,6х800мм.

Дипломный проект выполняется по заданию ООО НЭВЗ


1. Анализ и обоснование выбранной конструкции

1.1 Обзор аналогов автоматической линии поперечной резки рулонной стали

Линия автоматизированная для поперечной разки рулонной стали предназначена для качественной правки тонколистового материала и поперечного раскроя рулона на карты (листы).

В состав линии входят:

·  Устройство разматывающие.

·  Машина правильная.

·  Подача валковая.

·  Ножницы специальные.

·  Устройство стапелирующие.

Линия автоматизированная для поперечной резки электротехнической стали, включая в себя отдельные машины, устройства и комплекты, указанные выше, предназначена для автоматической правки в пределах заданных величин поперечного раскроя рулонного материала на листы требуемой длины.

Операции, предшествующие технологическому процессу на линии:

·  Транспортировка рулона к линии внутренним транспортом.

·  Предварительная распаковка рулона.

·  Укладка распакованного рулона цеховым краном на платформу подъемника разматывающего устройства.

Описание технологического процесса получения листовой карты.

В устройстве разматывающем, подъем рулона и перемещение на уровень оси шпинделя осуществляется гидроподъемником. Перемещение устройства на позицию загрузки рулона и обратно на рабочую позицию размотки осуществляется гидроцилиндром. Фиксация рулона на поверхности шпинделя осуществляется разжимом секторов гидроцилиндром зажима. Прижим ленты и предохранение от самопроизвольного раскручивания осуществляется роликом прижимным с приводом от гидроцилиндра через систему рычагов. Вращение шпинделя при заправке и торможение в процессе работы осуществляется гидромотором через зубчатое зацепление.

В машине правильной, предварительное устранение кривизны листа, полученной в намотанном рулоне, осуществляется устройством натяжным. Вытягивание ленты и её правка осуществляется валками рамы правильной и механизма правки, имеющих общий привод, состоящий из электродвигателя и редуктора.

Правка листа в ленте осуществляется при помощи изменения перекрытия валков, путём поворота эксцентрикового вала, перемещающего раму правильную. При поднятии вверх величина перекрытия правильных валков уменьшается, что можно визуально отслеживать по шкале, установленной на лицевой стороне машины, и наоборот.

Прижатие правильных валков верхнего ряда и раскрытие правильной рамы осуществляется гидроцилиндрами и тягами привода рамы.

В подаче валковой осуществляется периодическое перемещение ленточного материала на величину шага, в зависимости от заданной ей программы системой управления линией. Перемещение ленты осуществляется при помощи привода и редуктора и валков подающих. Одновременно подаваемая на шаг лента при необходимости может дополнительно правиться при помощи группы валков правильных. Боковое смещение свободной полосы ограничивается роликами направляющими ленту. Лента на период резки карты останавливается, её избыток собирается в компенсаторе петлевом, работа которого осуществляется от гидроцилиндров.

Длина карты определяется роликом отсчетным через систему управления линией.

В ножницах специальных осуществляется прижим полосы листа и периодическая рубка по команде системы управления, транспортировка отрезанной карты транспортёром до стапелера.

Привод ножниц осуществляется от электродвигателя, ременную передачу, шкив – маховик и муфту – тормоз.

Верхняя балка ножевая перед каждым резом в верхнем положении удерживается при помощи двух уравновешивателей. Периодической работой ножниц управляют выключатели бесконтактные, работающие от экранов.

Привод транспортёра осуществляется от электродвигателя рольганга стапелера.

Для периодической смазки трущихся частей ножниц использована импульсивная система смазки с собственным электроприводом.

В устройстве стапелирующем карта, нарезанная из ленты, попадает на рольганг, имеющий общий приводной электродвигатель с ленточным транспортёром ножниц специальных. Для лучшего контакта карты с роликами применяются наддув воздухом сверху от вентилятора. Часть воздуха этого вентилятора используется на создание воздушной подушки под картой при укладке с стопу. Распределение объемов воздуха осуществляется распределителем воздуха. Кроме воздушного прижима карты к рольгангу предусмотрен прижимной ролик с приводом имеющий три скорости: равную скорости рольганга, замедляющую и быстрого противовключения. Прижимной ролик имеет пневмоприжим двумя цилиндрами. Карта, прошедшая рольганг, укладывается в стопу на тележку между стенками механизма боковых ограничителей и упором передним. По мере роста высоты стопы тележка опускается вниз при помощи подъемников, а затем выкладывается за счет собственного привода по рельсам для разгрузки стопы заготовок краном.

Аналогом является автоматическая линия поперечной резки рулонной стали выпускаемая ООО «Аркада-Инжиниринг» г. Смоленск.

Компоновка линии автоматическая поперечной резки рулонного материала на листы

Рисунок 1. Схема автоматической линии поперечной резки рулонной стали.

Обозначения на схеме:

1 Разматыватель

2 Устройство загрузочное

3 Устройство гидравлическое

4 Кромкоотгибатель

5 Устройство базирующее

6 Машина правильная

7 Петлеобразователь

8 Устройство электрическое

9 Устройство подающее

10 Узел счётчика

11 Ножницы поперечной резки

12 Стол приёмный

Рисунок 2. Общий вид автоматической линии поперечной резки рулонной стали.


1.2 Анализ валковой подачи

Известны аналогичные подачи, выпускаемые зарубежными фирмами например: фирма «Шулер» Германия, линия поперечной резки рулонной стали 0,65..2х1600мм в которую входит валковая подача эксплуатируется на ВАЗ г. Тольятти.

Фирма «Комацу» Япония поставила на КАМАЗ г. Набережные челны автоматическую линию для поперечной резки рулонной стали 0,8..4х2000 в которую также входит валковая подача.

Азовское ОАО «Донпессмаш» с 1979г. изготавливает валковую подачу модели ВП-41 (по типу валковой подачи фирмы «Шулер») для ленты 0,6..2х1600. Данные подачи входят в состав линии поперечной резки рулонной стали модели Л116, которые эксплуатируются «Комбайновый завод» г. Тула, Красноярский комбайновый завод и др.

Конструкция и компоновка механизмов разрабатываемой подачи валковой, в основном принята аналогичной подаче валковой модели ВП-41 за исключением следующих особенностей:

·  в разрабатываемом проекте изменены диаметры правильных и подающих валков.

·  изменён шаг валков для обеспечения качественной правки.

·  изменена конструкция мерительного ролика и применен серийно выпускаемый датчик ВЕ-178

Все составные части и отдельные детали подачи не представляют затруднений при изготовлении их на машиностроительных заводах.

Аналогичная валковая подача использовалась в автоматической линии поперечной резки рулонной стали 0,6..1.5х1250. Листы стали изготовленные этой линией использовались для производства холодильников, стиральных машин. Электротехническая сталь используемая в моей автоматической линии предназначена для производства трансформаторов.

В состав валковой подачи, входящей в автоматическую линию поперечной резки рулонной стали 0,6..1.5х1250, входят следующие узлы и механизмы:

·  Станина.

·  Привод.

·  Тормоз.

·  2 гидроцилиндра.

·  Мерительные ролики.

·  Конечный выключатель.

·  Валки правильные верхние.

·  Валок подающий.

·  Валки нижние.

·  Прижим.

·  Петлевой компенсатор.

·  Направляющие ленты.

Процесс работы валковой подачи происходит следующим образом:

Перемещение ленточного материала осуществляется при помощи пары подающих валков.

Вращение этих валков осуществляется от двух индивидуальных электродвигателей асинхронных через зубчатые шестерни и карданный вал. Перемещение ленты на шаг от двигателя производится по программе заданной системой управления линии. Для затормаживания подающих валков предусмотрены колодочные тормоза.

Под нижним подающим валком и над верхним подающим валком

установлены охватывающие их с двух сторон опорные ролики регулируемые при помощи резьбовых штоков и винтов. По длине этих валков расположено по пять комплектов опорных роликов, которые воспринимают нагрузку при зажатии ленты между верхним и нижним валками и не допускают большого прогиба этих валков.

Два верхних валка и три нижних предназначены для правки ленты, также как и подающие валки они опираются на регулируемые опорные ролики. Каждый верхний правильный валок установлен на траверсе, которые размещены в направляющих станины. Траверсы соединены со штоками гидроцилиндров, при помощи которых верхние валки перемещаются вверх и вниз. В нижнем положении траверсы опираются на регулируемые по высоте штыри, которые опираются на клинья, регулируемые при помощи винтовой передачи. Этой регулировкой выставляется зазор между верхними и нижними валками правильными.

Прижим ленты балкой к валку при помощи пружины обеспечивает предохранение ленты от сползания под собственным весом. Подъем прижимной балки, т.е. освобождение ленты, осуществляется гидроцилиндрами.

Мерительные ролики вращаются от перемещения ленты, зажатой при помощи гидроцилиндра. Нижний мерительный ролик соединён с датчиком, который через каждые 0,3мм пройденного пути выдаёт сигнал в систему управления линией.

Горизонтальные ролики служат для поддержания ленты на уровне подачи, а ролики для направления её в петлевом компенсаторе при движении ленты от машины правильной. От смещения ленты относительно оси подачи предусмотрены две пары вертикальных роликов, которые регулируются в поперечном направлении в зависимости от ширины ленты вращением ходовых винтов при помощи маховиков.


2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет силовых гидроцилиндров подачи валковой

Выполним расчет гидроцилиндров привода валка подающего, валка правильного и тормоза барабана.

Рабочее давление рц =10 МПа.

Расчет гидроцилиндров валка подающего.

Нагрузка на шток гидроцилиндров привода валка подающего при рабочем ходе составляет Fнм1 = 60 кН.

Ход гидроцилиндров привода валка подающего составляет L1 =0,5 м.

Нагрузка на шток при опускании валка подающего определяется силой вредных сопротивлений:

Fнр1 = 0,2× Fнм1 = 0,2×60 =12 кН

Для перемещения валка подающего применяем два гидравлических цилиндра. Для того, чтобы их поршни двигались одновременно, штоки гидроцилиндров соединяем механически. Эффективная площадь поршня одного гидроцилиндра:

 м2

где hм = 0,88 - механический КПД цилиндра.

Диаметр поршня цилиндра:


 м

По ГОСТу 12447-80 принимаем стандартное значение диаметра поршня D1 = 0,07 м.

Уточним максимальное рабочее давление в цилиндре:

 Па

Диаметр штока гидроцилиндра перемещения валка подающего:

dш1 = 0,5×D1 = 0,5×0,07 = 0,04 м

Рассчитанное значение диаметра штока гидроцилиндра является стандартным по ГОСТу 12447-80.

Давление в штоковой камере цилиндра при реверсе.

Па

Расчет гидроцилиндров перемещения валка правильного.

Нагрузка на шток гидроцилиндров перемещения валка правильного при рабочем ходе составляет Fнм2 = 75 кН.

Ход гидроцилиндров перемещения валка правильного составляет

L2 =0,5 м.


Нагрузка на шток при реверсе определяется силой вредных сопротивлений:

Fнр2 = 0,2× Fнм2 = 0,2×75 = 15 кН

Для перемещения валка правильного применяем два гидравлических цилиндра. Для того чтобы их поршни двигались одновременно, штоки гидроцилиндров соединяем механически.

Эффективная площадь поршня одного гидроцилиндра:

 м2

Диаметр поршня цилиндра:

 м

По ГОСТу 12447-80 принимаем стандартное значение диаметра поршня D2 = 0,08 м.

Уточним максимальное рабочее давление в одном цилиндре:

 Па

Диаметр штока гидроцилиндра перемещения валка правильного:

dш2 = 0,5×D2 = 0,5×0,08 = 0,04 м

Рассчитанное значение диаметра штока является стандартным по ГОСТу 12447-80.

Давление в штоковой камере цилиндра при реверсе:

Па

Расчет гидроцилиндров привода тормоза валка.

Привод тормоза валка состоит из двух гидравлических цилиндров одностороннего действие. Давление масла используется в них только при отводе тормозных колодок от барабана. В режиме торможения прижим тормозных колодок к барабану и перемещение поршней гидроцилиндров осуществляется пружинами.

Для обеспечения жесткости при перемещениях тормозных колодок диаметр штока гидроцилиндров привода тормоза валка принимаем по ГОСТу 12447-80 dш3 =0,025 м.

Ход гидроцилиндров привода тормоза валка составляет L3 =0,05 м.

Нагрузка на шток гидроцилиндра при отводе тормозных колодок зависит от силы упругости пружины и сил трения. Для расчета принимаем Fнр3 = 1 кН.

Диаметр поршня гидроцилиндра привода тормоза:

 м

Так как при работе тормоза валков на поршень действует сжатая пружина, то по ГОСТу 12447-80 принимаем D3 = 0,032 м.

авление в штоковой камере цилиндра при отводе колодок от барабана:

Па

В справочной литературе нет стандартных гидроцилиндров на давление питания 10 МПа с диаметрами поршня, штока и ходом поршня как требуется для привода механизмов подачи валковой. Поэтому для ее гидропривода гидроцилиндры должны быть изготовлены.

2.2 Расчет нагрузок на привод валков подающих и выбор гидромотора

Перемещение ленты валковой подачи происходит с помощью валков подающих. Привод валков подающих в валковой подаче разработанной ООО «Спецпроект» осуществляется двумя электрическими двигателями через двухступенчатый редуктор. В дипломной работе предлагается заменить электрический привод валков подающих на гидравлический. Для привода валков используем один гидромотор.

Для выбора конкретной модели гидромотора надо знать момент нагрузки и частоту вращения его вала.

Момент на валу гидромотора:

,

где М1 – крутящий момент на подающих валках при перемещении и правке полосы наибольших размеров;

– крутящий момент от инерции вращающихся масс на валу гидромотора;

iр = 1 – передаточное число редуктора;

h = 0,9 – КПД редуктора.

Крутящий момент на подающих валках при перемещении и правке полосы:

,

где Fп – наибольшее потребное тянущее усилие на подающих валках;

r = 0,08 м – радиус подающих валков.

Наибольшее потребное тянущее усилие на подающих валках:

 ,

где Fпр – усилие, необходимое для протягивания ленты через валки правильного устройства;

Qп - усилие, необходимое для преодоления инерции ленты.

Усилие, необходимое для протягивания ленты через валки правильного устройства:

 ,

где dв = 0,060 м – диаметр правильного валка;

 - суммарный момент нагрузки на подающих валках.

Суммарный момент нагрузки:

,

где М1 – момент, затрачиваемый на упругую и пластическую деформацию материала листа;

М2 – момент сил трения качения валков по ленте;

М3 – момент сил трения в опорах валков.

Момент, затрачиваемый на упругую и пластическую деформацию материала прокатываемого листа:

,

где Ми2 – момент, затрачиваемый на пластическую деформацию под 2-м и 3-м валком;

Ми4 – момент, затрачиваемый на упругую деформацию под 4-м и 3-м валком;

rпл – минимально допустимый радиус кривизны при пластическом изгибе;

rупр – минимально допустимый радиус кривизны при упругом изгибе.

Момент, затрачиваемый на пластическую деформацию:

 ,

где ss = 260×106 Па – предел текучести материала листа;

s – пластический момент сопротивления.

 м3 ,

где b = 0,08 м – максимальная ширина ленты;

h = 0,0006 м – максимальная толщина ленты.

Момент, затрачиваемый на пластическую деформацию:

 Н×м

Момент, затрачиваемый на упругую деформацию:

 ,

где W – упругий момент сопротивления.

 м3

Рассчитаем момент, затрачиваемый на упругую деформацию:

 Н×м

Минимально допустимый радиус кривизны при пластическом изгибе:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.