Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Назначение и область применения колёсопрокатного стана

1.1 Краткая характеристика

1.2 Конструктивные особенности

1.3 Технические характеристики

2. Расчёт редуктора привода коренного валка

2.1 Исходные данные

2.2 Выбор электродвигателя

2.3 Передаточные числа и нагрузки ступеней

2.4 Расчет основных размеров зубчатых передач на контактную выносливость

2.5 Геометрический расчет быстроходной ступени

2.6 Проверочный расчет зубьев быстроходной ступени на выносливость и выбор материалов

2.7 Геометрический расчет тихоходной ступени

2.8 Проверочный расчет зубьев тихоходной ступени на выносливость и выбор материалов

2.10 Подбор муфты и предварительное определение расчетных длин валов

2.11 Усилия в зацеплении и консольные нагрузки

2.12 Расчет быстроходного вала

2.13 Расчет тихоходного вала

2.14 Подшипники качения

2.15 Шпоночные соединения

2.16 Проверка запасов выносливости валов

2.17 Основные размеры корпусных деталей и компоновка редуктора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект - самостоятельная конструкторская работа. При выполнении проекта нужно проявить максимум инициативы и самостоятельности. колёсопрокатный редуктор электродвигатель стан

Цель курсового проекта - углубить теоретические и практические навыки и знания, полученные в процессе обучения, а также закрепить необходимые навыки конструирования, расчета и эксплуатации роликоопор, предназначенных для поддерживания вращающегося ротора вагоноопрокидывателя.

Надежность технологического процесса штамповки и прокатки колеса зависит от точности формы исходной заготовки. Для повышения точности раскроя непрерывнолитой заготовки, при изготовлении, используют оборудование, обеспечивающие точность раскроя по массе ±1,5 кг.На следующем этапе изготовления заготовку разогревают и подвергают ковке и штамповке. После штамповке заготовка подается на колесопрокатный стан.

На колесопрокатном стане деформацию осуществляют за три прохода: в первом проходе раскатные валки формируют диск колеса по толщине; во втором коренной валок совместно с раскатными формирует поверхность катания и гребень колеса; в третьем нажимные валки формируют высоту обода. После достижения диаметра колеса заданного значения стан работает в режиме калибровки, при этом автоматически снижается скорость прокатки. В процессе прокатки осуществляется мониторинг основных технологических параметров: диаметр колеса; сила и момент прокатки, которые передаются в систему управления станом и преобразуются в управляющие сигналы на серво- и гидрораспределители для корректирования положения инструмента. Пакет программ управления включает в себя технологически ориентированные программы, обеспечивающие автоматическое регулирование и компьютерное управление процессом прокатки.

После изготовления, железнодорожное колесо проходит контроль качества. Ультразвуковое сканирование позволяет выявлят внутриние дефекты изделия

В данном курсовом проекте необходимо решить следующие задачи:

1.Расчитать редуктор привода коренного валка

2. Найти нагрузки в зубчатом зацеплении.

3. Рассчитать на срок службы:

- подшипники валов;

- зубчатого зацепления.

4. Проверить прочность осей.

1. Назначение и область применения колёсопрокатного стана

Колёсопрокатный стан предназначен для раскатки заготовки колеса до заданных размеров, выкатки поверхности катания и формирования обода и реборды для окончательной обработки на штамповочном прессе. Выпуск цельнокатаных железнодорожных колес и заготовок колес для подвижного состава и кранового машиностроения.

1.1 Краткая характеристика

Основное оборудование состоит из одной или нескольких главных линий, в каждой из которых располагается 3 вида устройств: рабочие клети (одна или несколько) - к ним относятся прокатные валки с подшипниками, станины, установочные механизмы, плитовины, проводки; электродвигатели для вращения валков; передаточные устройства от электродвигателей к прокатным валкам, состоящие большей частью из шестерённой клети, шпинделей и муфт.

Между шестерённой клетью и электродвигателем часто устанавливают ещё редуктор. Если каждый валок имеет свой электродвигатель, передаточные устройства состоят лишь из шпинделей. Наибольшее распространение получили станы с горизонтальными валками: двухвалковые (дуо), трёхвалковые (трио), четырёхвалковые (кварто) и многовалковые (рис.3). Для обжатия металла по боковым поверхностям используют клети с вертикальными валками, называемые эджерами. Станы, у которых вблизи горизонтальных валков расположены вертикальные, называются универсальными. Они служат для прокатки широких полос и двутавровых балок с широкими полками. В станах винтовой прокатки валки располагаются в рабочей клети косо - под углом подачи. Такие станы применяют для прокатки труб, осей, шаров и т.д.

В зависимости от расположения рабочих клетей прокатные станы разделяются на следующие группы: одноклетеевые линейные многоклетевые, последовательные, полунепрерывные, непрерывные.

Наиболее простыми являются одноклетевые станы. К этой группе относятся блюминги, слябинги, толстолистовые двухвалковые, трехвалковые и четырехвалковые станы, универсальные станы.

Многие профилеразмеры по ряду причин невозможно получить в валках одной клети. Поэтому гораздо чаще применяются многоклетевые станы, которые строят главным образом с последовательным, а иногда и с линейным расположением клетей.

Рабочие клети линейных станов располагают в одну, две, три и более линий, каждая из которых обычно приводится от отдельного электродвигателя. Линейные станы нереверсивные, их применяют как заготовочные, рельсо-балочные, сортовые и проволочные. Существенным недостатком этих станов является одинаковая частота вращения валков во всех клетях отдельной линии, что препятствует увеличению скорости прокатки по мере роста длины раскатов. Это приводит к потере температуры металла, ограничивает массу заготовки и производительность станов.

Значительного увеличения производительности прокатных станов можно достичь при последовательном расположении клетей, число которых равно числу проходов при обжатии заготовки с доведением ее до готового профиля. С целью сокращения длины цеха и лучшего использования его площади клети располагают в несколько параллельных линий. На станах с последовательным расположением клетей раскат одновременно находится только в одной клети. В связи с этим расстояние между клетями увеличивается от первой к последней, так как длина раската увеличивается. Соответственно увеличивается и частота вращения валков. Станы данной группы широко применяют для прокатки сортовых профилей.

Полунепрерывные станы состоят из двух групп клетей: непрерывной и линейной. Полунепрерывные станы применяют для: прокатки мелкосортной стали и катанки (черновая группа клетей -- непрерывная, чистовая -- линейного типа и прокатка в ней может осуществляться только при наличии петли между клетями); прокатки широких полос (черновая клеть -- реверсивная, чистовая группа клетей --непрерывная).

Непрерывные станы являются Дальнейшим развитием полунепрерывных станов и отличаются высокими технико-экономическими показателями. На этих станах клети расположены последовательно, в каждой клети осуществляется один проход и раскат одновременно находится в нескольких клетях. Непрерывные станы применяют как заготовочные, листовые (горячей и холодной прокатки), сортовые и проволочные. Привод валков непрерывных станов может быть групповым или индивидуальным, что значительно лучше.

Общие схемы производства в современных прокатных цехах предусматривают прокатку слитков в полупродукт, а затем полупродукта в готовые профили. Там, где нет разливки слитков по изложницам, полупродукт получают на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Число и расположение рабочих клетей прокатных станах определяются его назначением, требуемым числом проходов металла между валками для получения данного профиля и заданной производительностью. По этому признаку прокатные станы подразделяются на 8 типов (рис.4). К одноклетевым станам относится большинство блюмингов, слябинги, шаропрокатные станы, станы для холодной прокатки листов, ленты и труб.

В случае, когда в одной рабочей клети не удаётся расположить необходимое число калибров когда требуется высокая производительность, применяют станы с несколькими рабочими клетями. Наиболее совершенный многоклетьевой стан - непрерывный, в котором металл одновременно прокатывается в нескольких клетях. Непрерывные станы служат для горячей прокатки заготовки, полос, сортового металла, проволоки, труб, а также для холодной прокатки листов, жести, ленты и др. профилей.

Характерной особенностью развития прокатного производства в последние годы, в том числе и холодной прокатки металла, является значительное развитие механизации и автоматизации технологических процессов. Использование механизации и автоматизации в прокатном производстве направлено на увеличение производства прокатной продукции, снижение ее себестоимости, улучшение качества, повышение надежности работы прокатного оборудования, устранение вредных для человека условий труда и повышение его безопасности, а также осуществление таких процессов, управление которыми человеку недоступно.

Переход к полностью механизированному и автоматизированному прокатному производству осуществляется через ряд последовательных этапов развития, каждый из которых обеспечивает более высоких уровень производительности труда, улучшение качества продукции и ликвидацию тяжелого физического труда рабочих.

К первому этапу относится частичная механизация отдельных операций, при которой часть работы выполняется На втором этапе осуществляется комплексная механизация всего процесса труда, в результате которой рабочий только управляет машинами и механизмами прокатного стана. На третьем этапе осуществляется автоматизация контрольных и простейших операций управления технологическим процессом производства Четвертый этап это комплексная автоматизация, которая характеризуется тем, что функции управления производственными процессами выполняет комплекс машин и механизмов, а функции рабочего сводятся к наладке машин и контролю за их работой. В настоящее время в прокатном производстве применяют многомашинные системы, решающие комплексы задач как по управлению производством (планирование и контроль оптимальной загрузки всего цеха, участков, отдельных его агрегатов; сопровождение продукции; сбор и хранение производственно-экономической информации и т. п.), так и технологическим процессом (расчет оптимальных технологических режимов, их обработка, регулирование технологических параметров в процессе работы, диагностика состояния оборудования и т. п.). Основой управления любым технологическим процессом является использование данных об отдельных физических величинах и технологических параметрах процесса. Этими величинами являются сила и напряжение тока, мощность, скорость, температура, давление, расход жидкости газа и ряд других. Для измерения этих величин необходимы специальные приборы и устройства, без которых невозможно создание механизированных и автоматизированных производственных процессов, а также создание автоматизированных систем.

1.2 Конструктивные особенности

· Состав оборудования стана: собственно стан, устройство для загрузки заготовок и выгрузки раскатанных колёс, устройство для уборки недокатов, устройство для смены инструмента деформации, гидропневмоуправление с насосно-аккумуляторной станцией, оборудование смазки и охлаждения инструмента деформации, плитные настилы и площадки обслуживания.

· Заготовка колеса на стане прокатывается в горизонтальном положении тремя парами валков: наклонными, нажимными и коренными.

· Наклонные валки осуществляют осадку обода по высоте и его раскатку. Нижний валок выполнен стационарным, верхний - нажимным. Верхний валок снабжён механизмом регулировки, позволяющим настраивать его положение относительно нижнего.

· В составе стана предусмотрено устройство для смены инструмента деформации, которое наряду с использованием приспособления для съёма головок наклонных валков, позволяет производить перевалку за 20 минут.

· Устройство для загрузки заготовок и выгрузки раскатанных колёс, выполненное в виде шарнирного параллелограмма и снабжённое эксцентриковым настроечным механизмом, позволяет загружать и выгружать со стана колёса в широком диапазоне диаметров.

· С целью повышения ремонтопригодности наклонные валки с подшипниковыми узлами смонтированы в гильзах, которые фиксируются в станине с помощью гидрозамков. Для извлечения гильз предусмотрены выдвижные от привода направляющие. Это позволяет все операции по замене гильз с наклонными валками, кроме строповочных, производить с пульта управления, при этом время на замену наклонных валков не превысит 2 часов.

· Диаметр колеса в течение всего процесса прокатки измеряется мерительными роликами, положения всех валков и усилия на них контролируются электронными датчиками, что позволяет реализовать на стане любые технологические режимы и прокатывать колёса с высокой точностью.

1.3 Технические характеристики

2. Расчёт редуктора привода коренного валка

2.1 Исходные данные

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора

T₃=41кНм.

Частота вращения тихоходного вала

n₃=110 об/мин.

Быстроходный вал соединен муфтой с электродвигателем с синхронной частотой вращения

n_1C=700 об/мин.

Консольная нагрузка тихоходного вала

U₃=2150 кН.

Режим работы редуктора непрерывный, нереверсивный. Нагрузка близка к постоянной, срок службы не ограничен.

Быстроходная ступень редуктора - косозубая, с эвольвентным зацеплением, исходный контур по ГОСТ 13755-81.

Твердость зубьев быстроходной ступени после улучшения:

шестерни - 270…300 НВ, колеса - 220…250 НВ.

Твердость зубьев тихоходной ступени после улучшения:

шестерни - 250…280 НВ, колеса - 200…230 НВ.

2.2 Выбор электродвигателя

Требуемая мощность двигателя

.

Здесь P - в Вт, Т₃ - в Нм, n₃ - в об/мин.

Принимаем ориентировочно КПД одной ступени=0.97 ,

тогда

Принят электродвигатель МПС 640-700

P=640 кВт, n1=700 об/мин.

2.3 Передаточные числа и нагрузки ступеней

3.1. Передаточное число редуктора .

По ГОСТ 21426-75 выбираем стандартное значение передаточного числа - 7.1.

Принимаем передаточное число быстроходной ступени

,

2.4 Расчет основных размеров зубчатых передач на контактную выносливость

Определяем допускаемые контактные напряжения по средней твердости зубьев НВ_ср более мягкого колеса при коэффициенте запаса S, равным 1.1 (ГОСТ 21354-87). Для быстроходной ступени

, МПа

Для тихоходной ступени

, МПа

Быстроходная ступень выполняется в виде косозубых колёс с эвольвентным зацеплением. Межосевое расстояние

,

Принимаем коэффициент нагрузки

K=1.2

Получаем

мм.