АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Расчет мощности привода моталки

Читайте также:
  1. I. Расчет накопительной части трудовой пенсии.
  2. I. Расчет производительности технологической линии
  3. I. Расчет размера страховой части трудовой пенсии.
  4. II. Расчетная часть задания
  5. VI. По размеру предприятий (по мощности производственного потенциала)
  6. Аккредитивная форма расчетов
  7. АКТИВНО-ПАССИВНЫЕ СЧЕТА РАСЧЕТОВ
  8. Алгоритм расчета
  9. Алгоритм расчета дисперсионных характеристик плоского трехслойного оптического волновода
  10. Алгоритм расчета температуры горения
  11. Амортизация как целевой механизм возмещения износа. Методы расчета амортизационных отчислений.
  12. Анализ использования производственной мощности

Крутящий момент при сматывании ролико-барабанной моталкой складывается из моментов сил натяжения, изгиба листа и трения в опорах:

.

Момент натяжения полосы:

,

где kн – коэффициент натяжения. Равен 0,5÷0,8 для h = 0,3÷1мм; 0,2÷0,5 для h = 1÷2мм; 0,1÷0,2 для h = 2÷4мм;

Dp – диаметр рулона.

Момент изгиба учитывается только при толщине полос > 3мм:

.

Момент трения в подшипниках:

,

где F – результирующая сила на барабане от действия натяжения и сил веса барабана и рулона:

,

где Т – величина натяжения;

Gр, Gб – вес рулона и барабана соответственно.

Для определения динамического момента моталки нужно рассчитать моменты инерции вращающихся масс. Приведенный к валу двигателя момент инерции механизма:

,

где δ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся деталей редуктора; δ = 1,1÷1,4;

J0 – момент инерции якоря двигателя; Jр, Jб – моменты инерции рулона и барабана соответственно:

,

где mр, mб – массы рулона и барабана соответственно.

ip – передаточное число редуктора;

ηм – к.п.д. передачи моталки.

Динамический момент электродвигателя в период пуска:

,

где ε – угловое ускорение привода. Для безредукторного привода:

,

где а – ускорение полосы при смотке; а = 0,75÷1,5м/с2.

Максимальный момент двигателя при пуске:

,

где Мн – номинальный момент двигателя;

ψ – кратность пускового момента электродвигателя.

Величина натяжения при начале сматывания:

Величина натяжения при начале сматывания:

Мощность в начале и в конце сматывания равна:

;

,

где Vсм – скорость смотки.

Расчетная мощность двигателя моталки:

.

 

 

Лекция № 16

 

16.1 Динамические расчеты оборудования прокатных цехов

При работе машин прокатных цехов во многих случаях возникают значительные силы инерции, которые существенно влияют на их прочность и надежность. Пренебрежение динамическими нагрузками, особенно при расчетах приводов, влечет за собой ошибки в определении реальных нагрузок и, как следствие, выход машин из строя при вроде бы нормальных условиях работы. Аварии возникают при небольших статических нагрузках в результате усталостного разрушения деталей от действия переменных нагрузок. Практически 90% разрушений деталей металлургических машин носят усталостный характер. Причем во многих случаях из-за не учета динамических нагрузок, которые обычно являются переменными.

Кроме того, динамические нагрузки могут усложнить или даже нарушить нормальный ход технологического процесса. Например, возникновение крутильных колебаний в линии главных приводов ведет к невозможности отработки двигателями заданных скоростных режимов.

Независимо от назначения и конструктивных особенностей все машины обладают общими свойствами - упругостью звеньев и способностью при определенных условиях к возбуждению в них колебательных процессов. Под действием внешних нагрузок (моментов и сил двигателей, технологических сопротивлений) упругие элементы деформируются, а движущиеся массы машин совершают, кроме основного вращательного движения, крутильные или продольные колебания. Кроме того, при наличии зазоров в сопряжениях деталей, возникают ударные нагрузки, которые генерируют упругие колебаниях в деталях. В результате линия приводов нагружается дополнительными моментами или силами упругости, изменяющимися во времени с частотой собственных колебаний системы. На рис. 16.1 показан характер изменения моментов в главной линии ТЛС с групповым приводом (на рис. б) - в большем масштабе). Видно, что при изменении скорости в проходе возникают колебательные процессы в шпинделях, которые ведут к колебательному характеру отработки скорости.

Расчет динамических нагрузок колебательного характера в машинах включает:

1. Составление физической модели машины;

2. Определение величины и характера изменения внешних нагрузок, приложенных к системе (машине);

3. Составление дифференциальных уравнений движения системы с учетом упругих свойств ее звеньев;

4. Определение частот собственных колебаний звеньев и всей системы;

5. Расчет упругих сил и моментов в звеньях системы и действительных перемещений и скоростей рабочих органов машины.

Привод любой машины состоит из большого числа сосредоточенных и распределенных масс, из-за чего теоретический расчет такой системы является затруднительным. Поэтому действительную систему заменяют простой приведенной расчетной схемой с небольшим числом масс, но обеспечивающей необходимую точность расчета. Например, групповой привод чистовой клети ТЛС (рис.16.2) заменяется расчетной схемой (рис.16.3). В ней механические инерции отдельных частей, выраженные через моменты инерции ji, изображены прямоугольниками, площади которых пропорциональны этим инерцииям.


a) б)

Рисунок 16.1 – Графики переходных процессов при прокатке на ТЛС с изменяющейся скоростью


 
 

 

 


Рисунок 16.2 – Главная линия чистовой клети толстолистового стана

 

 

Рисунок 16.3 – Расчетная схема привода чистовой клети

 

Кинематические связи между инерциями (вращающимися массами) изображены упруго-диссипативными элементами в виде параллельного соединения коэффициентов жесткости () и рассеяния (диссипации – ). Первые определяются отношением упругих моментов в таких элементах к их деформации, а вторые – уровнем потерь

в них при наличии скорости деформации.

16.2 Составление физической модели машины

Составление физической модели является одним из наиболее ответственных этапов динамических исследований. Обоснованный переход от реальной машины к эквивалентной расчетной схеме и точность определения параметров этой схемы определяют достоверность получаемых результатов.

Основными параметрами линий привода различных машин являются моменты инерции их масс и жесткости отдельных звеньев. Моменты инерции вращающихся масс:

[кг·м2].

В старых справочниках вместо моментов инерции приводятся маховые массы GD2. Переход от технической системы единиц к системе SI осуществляется по соотношению:

.

Жесткостью называется коэффициент, который определяет упругую деформацию при заданном силовом факторе.

При растяжении стержня жесткость равна:

[Н/м].

По закону Гука удлинение стержня:

.

Отсюда:

.

Параметр, обратный жесткости, называется податливостью:

[м/Н].

Жесткость пружины растяжения или сжатия:

,

где G - модуль упругости при сдвиге;

d - диаметр проволоки;

D - средний диаметр пружины;

z - число рабочих витков пружины.

Поперечная жесткость балок (валов у машин) зависит от способа их крепления. Жесткость консольной балки:

,

где W - экваториальный момент инерции сечения балки, м4.

Особый интерес при расчете приводов представляет крутильная жесткость. В этом случае коэффициент С - это крутящий момент Мкр, закручивающий вал на угол θ = 1рад.:

.

Жесткость круглого вала:

,

где Ip - полярный момент инерции сечения вала с круглой формой:

,

L - длина закручиваемого участка вала.

При последовательном соединении звеньев упругой системы общая эквивалентная податливость равна сумме податливостей всех звеньев:

.

При параллельном соединении проще определять общую жесткость, которая равна сумме жесткостей всех звеньев:

.

При параллельно-последовательном соединении трех звеньев:

.

При наличии в приводе зубчатых передач (редукторов) жесткости приводятся к одну из валов. Обычно к валу двигателя или рабочей машины, аналогично приведению масс или моментов инерции:

,

где Сi - жесткость соответствующих линий передач, вращающихся с угловой скоростью ωi;

ω0 - угловая скорость вала, к которому приводится система.

Приведение моментов инерции масс с учетом к.п.д. передачи осуществляется по соотношению:

.

16.3 Динамические нагрузки в машинах

Самой простой динамической моделью любой машины является т.н. двухмассовая эквивалентная схема (рис.16.4), в которой J1 - момент инерции первой массы привода; J2 - момент инерции второй массы механизма, приведенный к валу двигателя; С12 - приведенная жесткость линии передач привода; τ - время; θ1, θ2 - угловые перемещения масс, рад.

Рисунок 16.4 - Схема двухмассовой системы механизма

 

На рис.16.4 - М1 - момент двигателя; М2 - момент технологического сопротивления рабочей машины, приведенный к валу двигателя со знаком минус).

Для двухмассовой системы уравнения движения в переходной период имеют вид:

(16.1)

(16.2)

В уравнениях 16.1..16.2 первые слагаемые - моменты сил инерции соответствующих масс; вторые - моменты сил упругости в связях привода; правые части - моменты внешних сил (двигателя и технологического сопротивления в рабочем звене машины).

Характер динамических процессов и величины амплитуд колеба-

ний зависят от параметров системы, закона нагружения привода сила-

силами технологического сопротивления М2 и действия двигателя М1. Решение системы уравнений, которое и дает графики изменения моментов и скоростей во времени, в настоящее время осуществляется моделированием среде Simulink пакета MATLAB.

16.4 Динамические нагрузки от ударов в зазорах

Обычно в приводах машин прокатных цехов имеются большие зазоры в соединениях (в зубчатых муфтах и передачах, универсальных шпинделях и т.д.). В период неустановившегося движения в момент упругого замыкания зазоров в приводных линиях возникают ударные нагрузки, вызывающие колебательные процессы.

Ударные нагрузки увеличивают напряжения в деталях сверх полученных расчетами на статическую прочность. Это увеличение учитывается коэффициентом динамичности Кд. Для двухмассовой системы он может определятся по выражению:

,

где n2 = J1/(J1+J2);

τв - продолжительность действия внешних сил.

Уменьшения динамических нагрузок от ударов при выборе зазоров достигается качественным изготовлением деталей и монтажом механизмов, применением специальных устройств для уменьшения или исключения зазоров, введением предпусковых ступеней сопротивления в цепях управления электродвигателями, снижающих скорость выбора зазоров.

16.5 Уменьшение динамических нагрузок

Снижение динамических нагрузок в машинах прокатных цехов является весьма актуальной задачей вследствие их уникальности и большой стоимости. Решение этой задачи осуществляется целым комплексом мероприятий. Главными из них являются:

1. Выбор рациональных кинематических схем механизмов без пассивных связей;

2. Определение действительных физических процессов, происходящих в машинах с учетом жесткости деталей, зазоров в соединениях, характеристик двигателей в различных режимах эксплуатации;

3. Определение оптимальных кинематических и динамических параметров машин на стадии проектирования путем математического моделирования;

4. Улучшение динамических характеристик машин посредством расчета оптимальных соотношений распределения масс жесткостей системы, обеспечивающих минимальные динамические нагрузки и их быстрое затухание;

5. Повышение качества материалов и технологии изготовления деталей машин, точности обработки и монтажа машин, уменьшение зазоров в соединениях;

6. Создание конструкций с рациональным расположением приводов без длинных и сложных трансмиссий; применение индивидуальных приводов, установка в тяжелых машинах многодвигательных приводов, а также безредукторных и гидравлических приводов, обладающих лучшими динамическими свойствами;

7. Введение демпфирующих устройств, поглощающих энергию колебаний - упруго-демпфирующих муфт с нелинейными характеристиками, гидравлических амортизаторов с дискретно-меняющимися характеристиками;

8. Создание специальных устройств для выбора зазоров в соеди-

нениях; применение уравновешивающих устройств в механизмах циклического действия.

Применение всех этих способов не исключает опасных перегрузок при возникновении случайных нагрузок, не поддающихся теоретическому расчету. Поэтому в машинах устанавливаются механические защитные устройства от аварийных поломок машин.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.013 сек.)