04 марта 2016г.
Научно-исследовательская работа студента (НИРС), выполняемая на стане дуо-160 (Рисунок 1), помимо изучения конструкции рабочей клети [1] и ее электропривода (основного оборудования), нацелена на формирование у будущего специалиста практических навыков построения в компьютерной среде MathCAD моделей крутильно-колебательных систем для теоретического расчета динамических нагрузок [3].
Одним из этапов выполнения НИРС является
определение осевых моментов
инерции ротора электродвигателя, муфт, шпинделей, зубчатых колѐс редуктора, рабочих валков и других вращающихся деталей, имеющих сложную геометрическую форму, по чертежам
или эскизам.
Эскизы муфт, шпинделей и рабочих валков
выполняются студентами по результатам непосредственных замеров на стане дуо-160. Кроме того, геометрические размеры и осевые моменты инерции стандартных деталей и узлов могут быть найдены
в чертежно-конструкторской документации на них.
Так, в техническом каталоге
электродвигателей, размещенном на сайте Владимирского электромоторного завода (ОАО «ВЭМЗ»), содержатся сведения об осевом
моменте инерции
ротора электродвигателя, частоте вращения и др. Некоторые
из характеристик электродвигателя приведены на заводском щитке (Рисунок 2).
Номинальная мощность, соответствующая продолжительному режиму работы
(S1) Nэд = 30 кВт . Номинальная частота вращения (частота вращения ротора) nр.эд = 735 об мин . Степень
защиты электродвигателя IP 44 соответствует помещению с повышенной влажностью.
Для вычисления осевого момента
инерции, каждую вращающуюся деталь или узел электропривода студентам рекомендуется представить в виде одного или нескольких расположенных друг над другом цилиндров, замерив их диаметры
и высоты, правильно выбрав
коэффициент распределения массы [4].
Приводной конец вала ротора
электродвигателя соединяется с приводным
концом быстроходного вала шестерни редуктора посредством моторной
муфты, а тихоходный вал редуктора соединяется с приводным шестеренным валком посредством коренной муфты. Длины и наружные
диаметры фланцев полумуфт
замеряются с приемлемой точностью при помощи
линеек и рулеток (Рисунок 3).
Студентам запрещена сборка-разборка 2-ступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора РМ- 650. На заводском щитке редуктора
(Рисунок 4) указано только, что его передаточное отношение
равно 23,34, а изготовителем является
Ижевский редукторный завод имени В.И. Ленина, поэтому
геометрические размеры валов, зубчатых
колес и шестерен ищутся
в справочной литературе [2].
Во время ремонта
шестеренной клети были сделаны замеры длин и диаметров участков верхнего и нижнего шестеренных валков
(Рисунок 5), что позволило вычислить их осевые моменты
инерции, примерно равные друг другу. Все отличие
верхнего шестеренного валка от нижнего в том, что верхний валок имеет два приводных конца, а нижний один.
Универсальные шпиндели соединяют приводные концы рабочих и шестеренных валков (Рисунок
6). У студентов всегда возникают
трудности при расчете
осевого момента инерции шарнира, который
имеет сложную геометрию, поскольку
образуется головкой с лопастью, вилкой с цилиндрической расточкой,
бронзовыми сегментными вкладышами скольжения и сухарем
круглого поперечного сечения.
Коэффициент распределения массы для шарнира
шпинделя, состоящего из нескольких деталей, найти не удается.
Осевые моменты
инерции верхнего
и нижнего валков,
установленных в рабочей клети стана дуо-160 (Рисунок 7), могут быть рассчитаны
достаточно точно: рабочий валок имеет цилиндрический приводной
конец, две цилиндрические шейки под подшипники и цилиндрическую бочку.
В ходе выполнения НИРС студенты
могут предложить заменить
моторную и коренную
жесткие фланцевые муфты на податливые эластичные муфты, гидромуфты, установить дополнительные демпферы, которые сведут на нет удары,
вибрации и крутильные колебания на всех участках электропривода, облегчат переход через зону резонанса
при пуске и торможении
прокатного стана. Осевой момент инерции современной эластичной муфты может быть найден по каталогу
наряду с такими техническими характеристиками как передаваемый крутящий
момент, масса, угловая жесткость, максимальная скорость вращения,
осевая нагрузка, несоосность.
Для подтверждения правильности предложения, студентам потребуется еще раз выполнить динамический расчет крутильно-колебательной модели
электропривода прокатного стана дуо-160 с учетом
крутильной жесткости
новой эластичной муфты, чтобы уйти от возможного резонанса.
Список литературы
1.
Колесников А.Г. Технологическое оборудование прокатного производства: учебное пособие
/ А.Г. Колесников, Р.А. Яковлев, А.А. Мальцев.
– М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана,
2014. – 158 с.
2.
Краузе Г.Н., Кутилин Н.Д., Сыцко С.А. Редукторы. Справочное пособие.
Издание 2-е, дополненное и переработанное.
Ленинград. Изд-во «Машиностроение», 1972. 143 с.
3.
Мальцев А.А. Исследование в среде MathCAD крутильных колебаний электропривода стана дуо-160 // Электронный научно-технический журнал «Инженерный вестник». 2014. №09. С.96–102.
4.
Целиков А.И. Машины и агрегаты
металлургических заводов. В 3-х томах. Т.3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. М.: Металлургия, 1988. 680с.
