SU1404127A1 - Прокатна клеть - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метал- лургии, точнее к прокатному производству , и может быть использовано дл  совершенствовани  конструкции станов гор чей и холодной прокатки. Цель изобретени  - повышение качества прокатываемой полосы путем снижени  крутильных колебаний. В приводной линии известной клети под действием возмущений от рабочих и опорных валков возникают крутильные резонансные колебани , состо щие из двух частот: частоты вращени  рабочих и частоты вращени  опорных валков . С наступлением резонансных колебаний существенно возрастает амплитуда момента сил упругости до 50-70% установившегос  момента, что отрицательно сказываетс  на процессе прокатки и качестве прокатываемой полосы . В предложенной клети диаметры валков приводных валов линии привода выбирают в соответствии с определенным соотношением. 3 ил. в сл

Description

Изобретение относитс  к металлургии , точнее к прокатноьгу производству , и может быть использовано дл  совершенствовани  конструкции станов гор чей и холодной прокатки.

Цель изобретени  - повьшение качества прокатываемой полосы путем снижени  крутильных колебаний.

На фиг. 1 показана лини  прокатно клети, общий вид} На фиг. 2 - осциллограмма момента сил упругости в линии привода базовой клети при прокатке на рабочей скорости 7,5 м/с, на. фиг. 3 - расчетна  осциллограмма мо- мента сил упругости в линии привода предлагаемой клети.

Прокатна  клеть содержит станину 1 (нажимные устройства не показаны), рабочие 2 и 3 и опорные 4 и 5 валки с подушками и индивидуальные приводные линии 6 и 7 верхних 2 и нижних 3 рабочих валков. Приводные линии включают электродвигатели 8 и 9. промежуточные валы 10, редуктор верх ней линии с шестерн ми 11 и 12, редуктор нижней линии с шестерн ми 13 и 14, шпиндели 15 и 16 и соединительные элементы. В прокатной клети размеры валков 10, шпинделей 15 и 16 и диаметры рабочих и опорных валков выполнены с соблюдением предлагаемого соотношени .

Предлагема  клеть работает следующим образом.

Электродвигатель 8 линии привода верхних валков 2 и 4 соединен с последним посредством промежуточного вала 10, ведущей 11 и ведомой 12 шестерен, вала 10 ведомой шестерни 12 и шпиндел  15, Электродвигатель 9 линии привода нижних валков 3 и 5 соединен с последними посредством вала 10 ведущей шестерни 13, шестерни 13,наход щейс  в зацеплении с ведомой шестерней 14, и шпиндел  1 Через указанные элементы вращательно движение и крут щий момент от каткдо- го двигател  8 и 9 раздельно передаютс  соответственно рабочим валкам 2 и 3.

В динамическом отношении прокатную клеть с индивидуальным приводом валков М07КНО представить в виде р д ной трехмассовой эквивалентной расчетной системы: первый двигатель - валки .верхние и нижние рабочие и опорные ) - второй двигатель.Така  система обладает двум  собственными частота

ми, которые определ ютс  по извегл- ным формулам.

Если на данную систему действуют возмущени , содержап1ие частоты ji, и jij или кратные им, то в ней по вл етс  резонансный режим, характеризуемый существенным увеличением амплитуд колебаний.

В прокатной клети такими возмущени ми  вл ютс  биени  рабочих и опорных валков, обусловленные леточнос- тью их изготовлени  (эксцентриситет, овальность и др.).

Частоты биений опорного COf, и рабочего со о валков пропорциональны скорости прокатки V и определ ютс  по формулам

2 /о„:

2V/Dp

(1) (2)

где Dg и Dp - диаметры соответственно опорных и рабочих валков.

Условие по влени  резонансных колебаний , когда при некоторой скорости наступает одновременное совпадение частоты биений опорного валка сОд с первой собственной частотой линии привода Ь и частоты биений рабочего валка Up с второй собственной частотой Ь линии привода, записывают в виде

о р- J WP ,% .

(3) (4)

Полученные выражени  объедин ют в одно и с учетом (1) и (2) получают условие по влени  резонансных колебаний

45 Uo/Dp,

(5)

0

5

При выполнении в клети услови  (5) резонансные режимы по вл ютс  при нескольких скорост х прокатки. Физический смысл этого состоит в том, что кажда  гармоника биений валковой системы при своей скорости может вызывать усиление амплитуды колебаний , т.е. резонанс. Например, эксцентриситет бочкн валков про вл етс  при основной скорости прокатки, пропорциональной оборотной частоте валков, втора  гармоника опорных валков и овальность рабочих валков про 1404127

 вл ютс  при частоте иращени  в два раза меньшей основной и т.д.

Следовательно, дл  избежани  резонансных колебаний необходимо, чтобы выполн лось другое соотношение

K,.D,/Dp-p,/p,K2., (6)

где коэффициенты К, и К характеризуют степень удалени  от резонанса. При выполнении размеров валов линии привода и диаметров рабочего и опорного валков, при которых соблюдаетс  соотношение (6), практически полное- тью устран ютс  крутильные колебани 

и за счет этого улучшаетс  качество прокатываемой полосы.

Использу  известные формулы дл  расчета собственных частот трехмас- совой системы, формулу (6) в преобразованном виде записывают следующим образом:

8., - момент инерции валковой системы рабочей клети (двух рабочих и двух опорных влл- ков) .

При дальнейших преобразовани х (9) учитывают, что используютс  одинаковые электродвигатели, т.е. Q 9 9 , поэтому получают

С,

m

(1 + m)

AiLlAl.

(1 +9)

(10)

где m e,, ,

9г/9. .

Податливости е и ej по известным формулам выражают через геометрические размеры валов и шпинделей на участках двигатель - редуктор и редуктор - валки прокатной клети

25

где а - некотора  известна  величина , завис ща  от параметров трехмассовой системы,

и составл ют отношение (т. PI

Р,

1 + 41 - 4С,

-л|1 - с;

(8)

Выражение дл  величины С, имеет

вид:

(9)

приведенна  к рабочим валкам податливость линии привода верхних валков;

приведенна  к рабочим валкам податливость линии привода нижних валков; приведенный к рабочим валкам момент инерции двигател  линии привода верхних валков;

приведенный к рабочим валкам момент инерции двигател  линии привода нижних валков;

30

35

40

45

м м

50

55

где D, - диаметр вала между двигателем линии привода верхних валков и ведущей шестерней редуктора-,

Dj - диаметр шпиндел  линии привода верхних валков;

DJ - диаметр вала между двигателем и ведущей шестерней редуктора линии привода нижних валков

D. - диаметр шпиндел  линии привода нижних валков J

L, - рассто ние между двигателем линии привода верхних валков и ведущей шестерней редуктора;

L - рассто ние между ведомой шестерней редуктора линий привода верхних валков и валками прокатной клетиJ

L - рассто ние между двигателем линии привода нижних валков и ведущей шестерней редуктора ,

L4 - рассто ние между ведомой шестерней редуктора линии привода нижних валкбв и валками прокатной клети i - передаточное отношение редуктора , одинаковое дл  верхней и нижней приводных линий. При отсутствии редуктора i 1 i

5I40A1

% некоторый коэффициент, используемый при расчете податливости .

В результате преобразований дл  , отношени  m - . получают выражение

m

L4

(11)

Таким образом, получают окончательное соотношение

К п /п -11 к,- о„/Вр -г

- .

K.DjDp,

(12)

где величина С, зависит от размеров валов и шпинделей и вычисл етс  по зависимости (10) с использованием зависимости (11). При этом О С,. 0,25.

.Пример. Берут п тую прокатну клеть непрерывного стана 1400 холодной прокатки полосы, на которой прокатывают стальную полосу шириной 1050 мм, толщиной 0,35 мм с обжатием 0,12 мм на скорости 7,5 м/с. Частоты собственных колебаний линии привода зтой клети J5i 25 1/с, /3 60 1/с. Диаметры валков DQ 1400 мм и Dp 600 мм.

Длины и диаметры валов L,10800 мм L - 5500 мм, L, 2500 мм, L 6900 мм, D, Dj 300 мм, D.. D 260. мм, i 0,685, Q 2,9, 9 4,9, При прокатке на рабочей ско рости н а обоих шпиндел х возникают существенные крутильные колебани  (фиг. 2) с амплитудой 20-50% от среднего значени  крут щего момента с двум  частотами 26 1/с и 62 1/с. В известной клети имеет место совпадение удвоенных часотот вращени  опорных и рабочих валков соответственно с первой /i, и второй З. собственными частотами линии привода, т.е. выпол

н етс  условие (5) PI//3| 2,24 -D./D 2 - С, 0,134.

DO/DP 2,33. При этом m 0,536,

В предл- таемой клети диаметры валов L, , L и Lj, 1.4. и валков выполнены следуюи1ими: D ( Dj 360 мм 250 мм, DO 1500 мм, D 500 мм. При этом m 0,749, С, 0,144, fi,/|3, 2,1, De/D 3, К.

,

0

5

0

5

Q

д .

0

276

0,8 и выполн етс  права  часть услови  (12):2,1 0,8i3 2,4.

При моделировании на ЭВМ процесса прокатки в предлагаемой клети совместно с крутильной системой линии привода при указанных обжати х крутильные колебани  практически не возникают (фиг. 3),

Диапазоны изменени  коэффициентов К , и К выбираютс  с учетом следующих факторов. При К, 0,8 и К 1,2 вынужденные частоты ODo Р и собственные частоты р, и отличаютс  не менее чем на 20%. Как показывают результаты исследований, в этом случае динамическа  составл юща  крутильных колебаний существенно уменьшаетс  (в 3-5 раз). Возможный диапазон изменени  отношени  диаметров валков клети из-за их переточки в процессе эксплуатации составл ет 15%. Погрешность расчета собственных частот по известным методикам может приводить к определению отношени  Рг ошибкой до 15%. Поэтому наименьшее значение величины К | и наибольшее значение Kj равны: К, О,В «0,85 0,6 Kj 1,2и- л 1,15-1,15 1,6.

В практических случа х при проектировании новых станов, а также когда рабочие и опорные валки выполнены с соотношением Dg/Dp 2, предпочтительно соблюдать равенство в левой части соотношени  (6) а коэффициент К, принимать равньм 1,6. В этом случае достигаетс  максимальный развод собственных частот , и ft, что  вл етс наиболее благопри тным в отношении улучшени  динамических свойств клети.

Если Du/Dp 2, рекомендуетс  соблюдать равенство в правой части соотношени  (6), а коэффициент К принимать равным 0,6.

Б линии привода известной клети переменна  составл юща  крутильных колебаний (момента ciin упругости) с учетом наличи  двух частот

5

uM( , .t + .а.,. sin,e,t

.вызывает дополнительную составл ющую линейной скорости валков, равную

uV(t) (,p, cos3,t + + V,o ra,piCosB t)/C,

a,, ; - относительные амплитуды к олебаний крут щет о момента на частотах В, и f5(a, 0,3-0,7; а . 0,1-0,3);

. собственные частоты линии привода:

М

J. - средн   величина крут  Р

щего моментаJ С - жесткость линии привода R, г - радиус опорного и рабочего валков соответствено .

Согласно расчетам дл  п той клети стана 1400 холодной прокатки (R 0,7 м, г 0,3 м. Мер 50 кН м; а, 0,5; а 0,1; С 2240 кН/ м) максимальна  величина отклонени  скорости валка составл ет ДУ 0,042 м/с

В результате по влени  периодической составл ющей скорости валка происходит проскальзывание между рабочим и опорным валком, что увеличивает их износ, а также проскальзыва- ние рабочего валка относительно полосы и по вление на последней отпечатков , что ухудшает качество полосы . Кроме того, крутильные колебани  привод т к периодическим колебани м усили  прокатки и, соответственно, к продольной разнотолщинности.

Указанные периодические отпечатки по длине полосы имеют два периода Т, и Tj , которые соответствуют двум частотам колебаний валков р, и j, Т, 2irV//b, , Т, 2irV/ 3j. При скорости прокатки V 8м/с периоды Т, 2 м, Tj. 0,8 м.

Таким образом, при прокатке поло- сы в известной клети в результате проскальзывани  из-за крутильных колебаний валков относительно полосы на последней образуютс  поперечные оттеночные полосы, распределенные с шагом 2 м и 0,8 м, которые ухудшают ее качество, вли ют на обработку полосы в последующих переделах. В мно- гоклетевых станах отмеченное  вление может наступать одновременно в нескольких клет х, в этом случае усугубл етс  ухудшение качества поверхности полосы.

Технико-экономические преимущества Изобретени  заключаютс  в том, что при прокатке в предлагаемой кле ти, где диаметры валов линии привода и прокатных валков выполнены в соответствии с соотношением (12),прак

.-

тически устран ютс  периодические крутильные колебани , пpocкaльзывaF и валков отсутствует, поэтому на полосе отсутствуют периодические поперечные полосы, улучшаетс  качество полосы, стабилизируетс  процесс прокатки и снижаютс  динамические нагрузки в зубчатых передачах линии привода .

Claims (1)

1. - рассто ние между ведомой шестерней редуктора линий при9 .1404127

вода верхних валков и вал- i - ками прокатной клети,

- рассто ние между двигателем Tv - линии привода нижних валков и ведущей шестерней редуктора-;

- рассто ние между ведомой шестерней редуктора линии привода нижних валков и валка- д К ми прокатной клети К

ta сг

11

LZ

Г И «

j- ijiJll

Фиг.

Редактор И.Шулла

Фиг,3

Составитель И.Скороборатский

Техред М.ХоданичКорректор О.Кравцова

1 О

передаточное отношение редуктора;

отношение момента инерции валковой системы клети к приведенному к рабочим валкам моменту инерции электродвигател 

1,2-. 1,5, 0,6 - 0,8.

«

.-

.«

0УЗ./

м