Дипломная работа: Автоматизация процесса поперечной резки электротехнической стали

 Н

Усилие, необходимое для преодоления инерции ленты рассчитаем по формуле:

,

где G3 = 370 Н – сила тяжести половины петли;

G10 = 1470 Н – сила тяжести ленты, лежащей на горизонтальном участке длиной 10 м;

f = 0,1 – коэффициент трения;

Fин – усилие инерции.

 ,

где g = 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения;

а – ускорение подачи.

 м/с2

Рассчитаем численные значения усилия инерции и усилия, необходимого для преодоления инерции ленты:

 Н,

 Н

Рассчитаем наибольшее потребное тянущее усилие на подающих валках:

 Н

Рассчитаем крутящий момент на подающих валках при перемещении и правке полосы:

 Н×м

Крутящий момент от инерции вращающихся масс на валу гидромотора определяется по формуле:

 ,

где Iд.в.м. – момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу гидромотора;

e - угловое ускорение на валу гидромотора.

Момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу гидромотора определяется формулой:

где I1 = 0,13 кг×м2 – момент инерции подвижных частей гидромотора;

т1, т2, т3, т4, т5, т6, т7 – масса муфты, шестерни, зубчатого колеса, карданов, барабана тормоза и подающих валков;

D2 , D3 , D4 , D5 , D6 , D7 – диаметры муфты, делительных окружностей шестерни и зубчатого колеса, карданных валов, барабанов тормоза и подающих валков.

Рассчитаем численное значение момента инерции вращающихся масс, приведенный к валу гидромотора

 кг×м2

Рассчитаем численное значение углового ускорения на валу гидромотора:

 рад/с2

Тогда крутящий момент от инерции вращающихся масс на валу гидромотора составит:

 Н×м

Рассчитаем момент нагрузки на валу гидромотора:

 Н×м

Рассчитаем число оборотов подающих валков:

 ,

где vнаиб = 1 об/с (60 об/мин) наибольшая паспортная скорость подачи ленты;

D = 0,139 м – диаметр подающих роликов.

 об/с

Число оборотов гидромотора:

 об/с (120 об/мин)

Расчеты показали, что для привода подающих валков подачи валковой необходим гидромотор, обеспечивающий момент Мсопр = 328,6 Н×м и частоту вращения поб = 2 об/с (120 об/мин).

Этим требованиям отвечает высокомоментный радиально-поршневой гидромотор типа МР-0,25/10 с параметрами:

Рабочий объем - 250 см3.

Номинальный вращающий момент - 380 Н×м.

Номинальное давление - 10 МПа.

Максимальное давление - 12 МПа.

Минимальная частота вращения – 8 об/мин.

Максимальная частота вращения – 240 об/мин.

Максимальный расход - 65 л/мин.

КПД:

объемный - 0,94.

полный - 0,89.

Мощность - 9,3 кВт.

Момент инерции - 0,13 кг×м2.

Расчетная долговечность - 5000 ч.

Масса - 70 кг.

Рассчитаем давление перед гидромотором.

 Па

2.4 Расчет параметров и выбор насоса

По скоростям перемещения гидроцилиндров и частоте вращения гидромотора подачи валковой определим требуемые расходы в напорной и сливной гидролиниях.

Гидроцилиндры перемещения валка подающего.

Максимальная скорость перемещения при рабочем ходе

Vраб1 = 0,04 м/с.

Максимальная скорость перемещения при реверсе Vрев1 = 0,04 м/с.

Рабочий ход:

- напорная линия

 м3/с

- сливная линия

м3/с

Реверс:

- напорная линия

м3/с

- сливная линия

 м3/с

Гидроцилиндры перемещения валка правильного.

Максимальная скорость перемещения при рабочем ходе

Vраб2 = 0,05 м/с.

Максимальная скорость перемещения при реверсе Vрев2 = 0,05 м/с.

Рабочий ход:

- напорная линия

м3/с

- сливная линия

м3/с

Реверс:

- напорная линия

м3/с

- сливная линия

 м3/с

Гидроцилиндры тормоза валка.

Максимальная скорость перемещения при рабочем ходе Vраб3 = 0,1 м/с.

Отвод тормозных цилиндров:

- напорная линия

м3/с

Гидромотор привода валков подающих.

Частота вращения при рабочем ходе nраб = 120 об/мин.

Рабочий ход:

Напорная линия.

м3/с

Расчет и выбор насоса проводим по максимальному расходу.

Максимальный из рассчитанных расходов будем в гидролинии гидромотора привода валков подающих.

Qраб.н4 = 5,319×10-4 м3/с.

Найдем подачу и давление в линии гидромотора привода валков подающих.

Подачу (производительность) насоса рассчитываем по уравнению:

,

где  - суммарные потери в гидроаппаратуре;

Qкл - расход масла через предохранительный клапан, необходимый для обеспечения устойчивой работы привода. Qкл=3-5 л/мин.

 м3/с

Объемные потери в гидроаппаратах определяются по уравнению:

Qн.га = r га i× р ц i

где r га i - удельная утечка (ориентировочно для гидроаппаратуры r га = 0.017 см3/(МПа с), для гидромотора r м = 0,8 – 1,2 см3/(МПа с));

р м - максимальное рабочее давление в гидромоторе.

В гидролинии, соединяющей насос с гидромотором привода правильных валков и механизма правки установлены обратный клапан, фильтр и гидрораспределитель.

 м3/с

Потребное наибольшее давление, развиваемое насосом, рассчитывают по уравнению:

 ,

где  - суммарные потери давления в гидроаппаратуре;

 - суммарные потери давления в трубопроводе;

рпр - противодавление на сливе гидромотора рпр = 0,3 – 0,8 МПа.

Потери давления в проточной части гидроаппаратов принимаем из справочной литературы [3]: для обратных клапанов - Dрн.кл = 0,05 МПа, для распределителя - Dрн.р = 0,2 МПа, для фильтра Dрн.ф = 0,15 МПа.

Суммарные потери давления в гидролиниях  на этом этапе расчета

принимаем ориентировочно равным (0,1-0,2)× .

  Па

Мощность источника питания

N = Qн × рн = 6,062×10-4 × 9,773×106 = 5,9 ×103 Вт

В результате расчета получены значения расхода и давления гидростанции Qн = 6,062×10-4 м3/с (36,4 л/мин) и рн = 9,773×106 (9,77 МПа).

Для гидростанции по выбираем нерегулируемый аксиально-поршневой насос типа НПА 32/32-01 ТУ2-053-1826-87 с параметрами:

Рабочий объем насоса - 32 см3.

Частота вращения:

номинальная - 1450 об/мин.

максимальная - 1800 об/мин.

минимальная - 1000 об/мин.

Номинальная подача - 48 л/мин.

Мощность номинальная, не более - 27 кВт.

Номинальное давление на выходе - 32 МПа.

Давление на входе - 0,02 - 0,15 МПа.

КПД:

объемный - 0,87

полный - 0,7

Средний уровень звука, не более - 68 дБ(А).

Масса, не более - 48 кг.

2.5 Выбор гидроаппаратуры

По величинам расхода и давления выбираем типоразмеры регулирующей, управляющей и вспомогательной аппаратуры, устанавливаемой в напорной и сливной гидролиниях.

Для управления гидроцилиндрами перемещения валка подающего, валка правильного и гидромотора привода валков подающих выбираем распределители типа ВЕ10.574А 41/ОФ. В220-50. НД ГОСТ 24679-81 с параметрами:

Диаметр условного прохода – 10 мм.

Расход масла:

номинальный – 33 л/мин.

максимальный – 80 л/мин.

минимальный – 25 л/мин.

Давление:

номинальное – 32 МПа.

в сливной линии, не более – 15 МПа.

Потери давления - 0,25 .

Масса – 3,4 – 6,5 кг.

Для управления гидроцилиндрами отвода тормозных колодок от барабана выбираем распределитель типа ВЕ10.573 41/ОФ. В220-50. НД ГОСТ 24679-81. Он отличается от распределителя ВЕ10.574А 41/ОФ. В220-50. НД только типом гидросхемы. Все остальные характеристики этих распределителей одинаковы.

Для разгрузки гидравлической схемы после остановки выбираем гидрораспределитель типа ВЕ6.542 41/ОФ. В220-50. НД ГОСТ 24679-81 с параметрами:

Диаметр условного прохода – 6 мм.

Расход масла:

номинальный – 16 л/мин.

максимальный – 30 л/мин.

минимальный – 10 л/мин.

Давление:

номинальное – 32 МПа.

в сливной линии, не более – 6 МПа.

Потери давления - 0,15 .

Масса – 1,3 – 2,2 кг.

Регулирование скорости всех гидроцилиндров происходит с помощью регулируемых дросселей с обратными клапанами.

Для регулирования скорости гидроцилиндров перемещения валка подающего и валка правильного по справочнику выбираем сдвоенные гидродроссели с обратным клапаном типа ДКМ 102 ТУ 2-053-1446-79Е с параметрами:

Диаметр условного прохода – 10 мм.

Расход масла: номинальный – 40 л/мин.

максимальный – 60 л/мин.

Номинальное давление – 20 МПа.

Давление: открытия обратного клапана - 0,08 МПа.

в сливной линии, не более – 20 МПа.

Перепад давления при номинальном потоке, не более

через полностью открытый дроссель - 0,4 МПа.

через обратный клапан - 0,55 МПа.

Внутренние утечки при номинальном

авлении через полностью закрытый дроссель - 80 см3/мин.

Масса – 2,1 кг.

Для регулирования скорости отвода гидроцилиндров тормоза валка и регулирования подачи масла в поршневые камеры гидроцилиндров перемещения валка подающего и валка правильного от аккумуляторов по авочнику выбираем сдвоенные гидродроссели с обратным клапаном типа ДКМ 6/3 ТУ 2-053-1397-78Е с параметрами:

Диаметр условного прохода – 6 мм.

Расход масла: номинальный – 12,5 л/мин.

максимальный – 30 л/мин.

Номинальное давление – 32 МПа.

Давление: открытия обратного клапана - 0,15 МПа.

в сливной линии, не более – 32 МПа.

Перепад давления при номинальном потоке, не более

через полностью открытый дроссель - 0,15 МПа.

через обратный клапан - 0,25 МПа.

Внутренние утечки при номинальном

давлении через полностью закрытый дроссель - 300 см3/мин.

Масса – 1,3 кг.

Для создания потока масла только в одном направлении выбираем по справочнику обратный клапан типа КОМ-102 ТУ2-053-1533-80Е с параметрами:

Диаметр условного прохода – 10 мм.

Давление: номинальное – 20 МПа.

открытие клапана – 0,05 МПа.

Расход масла: номинальный – 40 л/мин.

максимальный – 70 л/мин.

Внутренние утечки в сопряжении клапан-седло, не более – 0,5 см3/мин.

Перепад давления при номинальном потоке, не более – 0,3 МПа

Масса – 1,65 кг.

Для установки в линии слива гидромотора выбираем по справочнику клапан давления типа КЕМ 102-2 1 УХЛ 4 ТУ 2-053-1679-84Е с параметрами:

Диаметр условного прохода – 10 мм.

Давление настройки – 0,6-7 МПа.

Внутренние утечки, не более - 65 см3/мин.

Давление на входе: номинальное – 20 МПа.

максимальное – 23 МПа.

Расход масла: номинальный – 40 л/мин.

минимальный – 1 л/мин.

Номинальный перепад давлений – 0,5 МПа.

Масса, не более – 3,3 кг.

Для защиты линии нагнетания от перегрузки выбираем по справочнику предохранительный клапан непрямого действия типа 10-20-1-132 ТУ 2-053-1748-85 с параметрами:

Диаметр условного прохода – 10 мм.

Расход масла: номинальный – 40 л/мин.

максимальный – 56 л/мин.

минимальный – 3 л/мин.

Суммарные утечки, не более – 200 см3/мин.

Давление настройки – 1-20 МПа.

Максимальное давление – 25 МПа.

Установленный ресурс - 2400 час.

Для очистки масла в линии нагнетания выбираем по справочнику фильтр напорный типа 20-25-КВ ГОСТ 16026-80 с параметрами:

Диаметр условного прохода – 20 мм.

Номинальный расход – 63 л/мин.

Номинальный перепад давлений – 0,12 МПа.

Номинальное давление – 20 МПа.

Номинальная тонкость фильтрации – 25 мкм.

Перепад давлений: срабатывания сигнализатора – 0,3 ±0,02 МПа.

открытия перепускного клапана – 0,36±0,03 МПа.

Масса – 6,8 кг.

очистки масла в линии слива выбираем по справочнику фильтр типа  с параметрами:

Диаметр условного прохода – 32 мм.

Номинальный расход – 100 л/мин.

Номинальная тонкость фильтрации – 25 мкм.

Номинальное давление – 0,63 МПа.

Перепад давлений: номинальный – 0,1 МПа.

срабатывания сигнализатора – 0,3 ±0,03 МПа.

открытия перепускного клапана – 0,38±0,03 МПа.

Масса – 4,5 кг.

2.6 Расчет параметров и выбор сортамента гидролиний

Параметры всасывающих, напорных, сливных и управляющих гидролиний определяются по максимальному расходу, давление, скорости движения потока на рассчитываемом участке магистрали.

Максимальный расход в гидравлической системе подачи валковой будет в гидролиниях гидромотора привода валков подающих.

Диаметр гидролинии определяется выражением:

 ,

где скорость потока жидкости рекомендуется принимать

- для всасывающих линий vжв = 1,2 м/с.

- для сливных линий vжс = 2 м/с.

- для напорных линий vжн = 5 м/с.

Толщину стенки гидролинии (трубопровода) определяем из выражения

 ,

где k3 - коэффициент запаса, учитывающий возможные пульсации давления; k3 = 1,3;

рн - давление в гидролинии;

рнв = 0,2 МПа - давление во всасывающей гидролинии;

рнс = 0,2 МПа - давление в сливной гидролинии;

sр - допускаемые напряжения на разрыв сечения гидролинии,

sр = 500 МПа.

Всасывающая линия

 м

 м

По сортаменту [ выбираем для линии всасывания стальную бесшовную холоднодеформированную трубу по ГОСТ 8734-75: внутренний диаметр трубопровода dтр в = 0,025м, наружный диаметр трубопровода Dтр в = 0,028 м, толщина стенки трубопровода dв = 0,0015 м.

Напорная линия.

 м

 м

По сортаменту выбираем лля линии нагнетания стальную бесшовную холоднодеформированную трубу по ГОСТ 8734-75: внутренний диаметр трубопровода dтр н = 0,01м, наружный диаметр трубопровода Dтр н = 0,014 м, толщина стенки трубопровода dн = 0,002 м.

Сливная линия

Давление на сливе принимаем рсл = 0,2×106 МПа.

 м

 м

По сортаменту выбираем для линии слива стальную бесшовную холоднодеформированную трубу по ГОСТ 8734-75: внутренний диаметр трубопровода dтр с = 0,017м, наружный диаметр трубопровода Dтр с = 0,02 м, толщина стенки трубопровода dс = 0,0015 м.

Уточним скорости движения жидкости в гидролиниях гидромотора привода валков подающих:

- всасывающая линия.

 м/с

- линия нагнетания

 м/с

- линия слива

 м/с

Уточним скорости движения жидкости в гидролиниях гидроцилиндров перемещения валка подающего при рабочем ходе:

- линия нагнетания

 м/с

- линия слива

 м/с

Уточним скорости движения жидкости в гидролиниях гидроцилиндров перемещения валка правильного при рабочем ходе:

- линия нагнетания

 м/с

- линия слива

 м/с

Уточним скорости движения в гидролиниях гидроцилиндров привода тормоза валка при рабочем ходе:

- линия нагнетания

 м/с

2.7 Выбор марки рабочей жидкости

В соответствии с рекомендациями справочной литературы выбираем марку рабочей жидкости - масло индустриальное И-30А ГОСТ 20799-74.

Вязкость кинематическая при 50 0 С n = 28×10-6 - 33×10-6 м2/c

Температура вспышки, не ниже 1900 С.

Температура застывания, не выше - 150 С.

Рекомендуемый предел рабочих температур - -5 - + 600 С.

Плотность при 200 С - 900 кг/м3.

Определим режим движения жидкости во всасывающей, сливной и напорной гидролиниях по числу Рейнольдса.

В линиях гидромотора привода валков подающих.

Во всасывающей гидролинии

 < 2300

Режим движения - ламинарный.

В напорной гидролинии

 > 2300

Режим движения - турбулентный.

В сливной гидролинии

 < 2300

Режим движения – ламинарный.

Определим режимы течения в гидролиниях гидроцилиндров перемещения валка подающего.

В напорной гидролинии

 < 2300

Режим движения - ламинарный.

В сливной гидролинии

 < 2300

Режим движения – ламинарный.

Определим режимы течения в гидролиниях гидроцилиндров перемещения валка правильного.

В напорной гидролинии

 < 2300

Режим движения - ламинарный.

В сливной гидролинии

 < 2300

Режим движения – ламинарный.

Определим режимы течения в гидролиниях гидроцилиндров привода тормоза валка.

В напорной гидролинии

 < 2300

Режим движения – ламинарный.

2.8 Уточненный расчет потерь давления в гидромагистралях привода

Расчет ведут по уравнениям

 ;

 ,

где Dрн , Dрс - суммарные потери в напорной и сливной линиях;

Dрс.га , Dрс.тр, Dрс.мс - потери давления от сопротивлений гидроаппаратуры, трения жидкости о стенки гидролинии, местных сопротивлений.

Найдем потери в напорной линии гидромотора привода валков подающих.

В напорной линии гидромотора привода валков подающих установлены обратный клапан, фильтр и распределитель.

Потери давления на обратном клапане Dрн.ко = 0,3 МПа.

Потери давления на фильтре Dрн.ф = 0,12 МПа.

Потери давления на распределителе Dрн.р = 0,25 МПа.

В сливной линии гидромотора установлены распределитель, клапан давления и фильтр.

Потери давления на распределителе Dрс.р = 0,25 МПа.

Потери давления на клапане давления Dрс.кд = 0,5 МПа.

Потери давления на фильтре Dрс.ф = 0,1 МПа.

Потери давления от местных сопротивлений выражаются через суммарный коэффициент местных сопротивлений и скоростной напор.

 ,

где xi - коэффициент местных потерь.

В напорной гидролинии находятся местные сопротивления с коэффициентами сопротивлений [4]: 8 штуцеров - xн1 = 0,15, 4 прямоугольных тройника - xн2 = 0,1, 13 плавных колен - xн3 = 0,12.

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