Прокатная клеть

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ длястанЦель а ия и ых он У усттел(57) Изобрет гии, точнводству, и м вал выб ал лур ным:ь ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт черной металлургии11 и Производственное объединение Ново краматорский машиностроительный завод(56) Целиков А.И Зюзин В.И, Современное развитие прокатных станов, М.: Металлургия, 1972, с, 106-108,совершенствования конструкции ов горячей и холодной прокатки, изобретения - повышение качестрокатываемой полосы путем снижекрутильных колебаний, В привод- линии известной клети под дейем возмущений от рабочих и опор- валков возникают крутильные ренснье колебания, состоящие из частот: частоты вращения рабои частоты вращения опорных вал- С наступлением резонансных коле й существенно возрастает амплиту омента сил упругости до 50-707. новившегося момента, что отрицано сказывается на процессе прои и качестве прокатываемой поло- В предложенной клети диаметры ов приводных валов линии привода рают в соответствии с определен- соотношением. 3 ил.Изобретение относится к металлургии, точнее к прокатному производству, и может быть использовано длясовершенствования конструкции становгорячей и холодной прокатки.Цель изобретения - повышение качества прокатываемой полосы путемснижения крутильных колебаний,На фиг. 1 показана линия прокатной 10клети, общий вид, на фиг, 2 - осциллограмма момента сил упругости в линии привода базовой клети при прокатке на рабочей скорости 7,5 м/с ф на.фиг, 3 - расчетная осциллограмма момента сил упругости в линии приводапредлагаемой клети,Прокатная клеть содержит станину1 (нажимные устройства не показань)рабочие 2 и 3 и опорные 4 и 5 валки 20с подушками и индивидуальные приводные линии 6 и 7 верхних 2 и нижних3 рабочих валков, Приводные линиивключают электродвигатели 8 и 9.промежуточные валы 10, редуктор верхней линии с шестернями 11 и 12, редуктор нижней линии с шестернями 13и 14, шпиндели 15 и 16 и соединительные элементы. В прокатной клети размеры валков 10, шпинделей 15 и 16 30и диаметры рабочих и опорных валковвыполнены с соблюдением предлагаемого соотношения,Предлагемая клеть работает следующим образом,35Электродвигатель 8 линии приводаверхних валков 2 и 4 соединен с последним посредством промежуточноговала 10, ведущей 11 и ведомой 12шестерен, вала 10 ведомой шестерни12 и шпинделя 15. Электродвигатель 9линии привода нижних валков 3 и 5соединен с последними посредствомвала 10 ведущей шестерни 13,шестерни 13,находящейся в зацеплениис ведомой шестерней 14, и шпинделя 16,Через указанные элементы вращательноедвижение и крутящий момент от кажцого двигателя 8 и 9 раздельно передаются соответственно рабочим валкам 2 и 3.В динамическом отношении прокатную клеть с индивидуальным приводомвалков можно представить в виде рядной трехмассовой эквивалентной рас 55четной системы: первый двигательвалки ,верхние и нижние рабочие и опорные) - второй двигатель.Такая системаобладает двумя собственными частота Я,= 27 Ф,:(1) (2) ц= 2 ЧЕР где Р и Р - диаметры соответствено рно опорных и рабочих е 3 апко в Условие появления ре.зонансных колебаний, когда при некоторой скорости наступает одновременное совпадение частоты биений опорного валка ио с первой собственной частотой линии привода ( и частоты биений рабочего валка ЕДр с втоРой собственной частотойлинии привода, записывают н виде(1 о 1 )р Полученные выражения объединяют в одно и с учетом (1) и (2) получают условие появления резонансных коле- баний,(3, =и /ы,= Р /Р При выполнении в клети условия (5) резонансные режимы появляются при нескольких скоростях прокатки. Физический смысл этого состоит в том, что каждая гармоника биений валковой системы при своей скорости может вызывать усиление амплитуды колебаний, т.е, резонанс. Например, эксцентриситет бочки валков проявляется при основной скорости прокатки, пропорциональной оборотной частоте валков, вторая гармоника опорных валков и овальность рабочих валков проми, которые опрелелян)тся по известным формулам.Если на данную систему действуют возмущения, содержащие частоть и 5 или кратные им, то в ней появляется резонансный режим, характеризуемый существенным увеличением амплитуд колебаний.В прокатной клети такими возмущениями являются биения рабочих и опорных валков, обусловленные неточностью их изготовления (эксцентриситет, овальность и др.).Частоты биений опорного Яо и рабочего и валков пропорциональнырскорости прокатки Ч и определяются по формулам1404127 10 15 20 ЬзК ( - 1р 4, + )р 4 ) де О 1 стная величиот параметров3 некоторая из на, зависяща трехмассовой где исте О 3 в 40 х валков(9 а,/ дуктогд 2 5 ра,расстояние между в терней редуктора л вода нижних валков прокатной клетиф омои шесии при 9, -валка ук являются прп частоте вращения в два раза меньшей основной и т,д,Следовательно, цля избежания резонансных колебаний необходимо, чтобы выполнялось другое соотношение К, Р О с 3 /К 2. Р /О , (6) где коэффициенты К и К 2 характеризуют степень удаления от резонанса, При выполнении размеров валов линии привода и диаметров рабочего и опорного валков, при которых соблюдается соотношение (6), практически полностью устраняются крутильные колебания и за счет этого улучшается качество прокатываемой полосы.Используя известные формулы для расчета собственных частот трехмассовой системы, формулу (6) в преобразованном виде записывают следующим образом: и составляют отношение/ ,: ражение для величины С, имеет 1 1 8,49 д+9 ъе, ед 9, Ог 9 з1 9, +9, 1 Вд+9 э)е, 0 Эд е 9 д 93 приведенная к рабочим валкам податливость линии привода верхних валков;приведенная к рабочим валкам податливость линии привода нижних валков,приведенный к рабочим валкам момент инерции двигателя линии привода верхних валковприведенный к рабочим валкам момент инерции двигателя линии привода нижних валков; 8 - момент инерции валковой снстемы рабочей клети (двухрабочих и двух опорных валков)При дальнейших преобразованиях (9) учитывают, что используются одинаковые электродвигатели, т,е. 6,8 =9 , поэтому получают т Х(2 +%)С, - ( ) (1)д где ш = е/еЪ =9 дЯПодатливости е, и е 2 по известным формулам выражают через геометрические размеры валов и шпинделей на участках двигатель - редуктор и редуктор - валки прокатной клети 1 1 е =Х ( -- .+ ) р 4 Д р 4 )диаметр вала между двигателем линии привода верхнихвалков и ведущей шестернейредуктора;диаметр шпинделя линии привода верхних валков;диаметр вала между двигателем и ведущей шестерней редуктора линии привода нижнихвалков,диаметр шпинделя линии привода нижнихвалков,расстояние между двигателемлинии привода верхни ведущей шестерней рера;расстояние между ведомой.шестерней редуктора линий.привода верхних валков ивалками прокатной клетифрасстояние между двигателемлинии привода нижних валкови ведущей шестерней редуктопередаточное отношение редуктора, одинаковое для верхней и нижней приводных линий. При отсутствии редтора= 1,404127Х - некоторый коэффициент, используемый при расчете податливости,В результате преобразований для отношения ш = ег/е, получают выра- жение 4 Ь 04 + - Ь 4 Ь Ф 1.2Ь 4 Огт1. 04 .2д Ц 4Таким образом, получают окончательное соотношениеК 2 о/Ор.(12) 20 где величина С, зависит от размероввалов и шпинделей и вычисляется позависимости (10) с использованиемзависимости (11). При этом 0 ( С,, П р и м е р. Берут пятую прокатнуюклеть непрерывного стана 1400 холодной прокатки полосы, на которой прокатывают стальную полосу шириной1050 мм, толщиной 035 мм с обжатиемО, 12 мм на скорости 7,5 м/с, Частотысобственных колебаний линии приводаэтой клети , = 25 1/с, 132 = 60 1/сДиаметры валков Оо = 1400 мм и О600 мм.35Длины и диаметры валов 1=10800 мм,Ь = 5500 мм, Ь = 2500 мм,= 04 = 260. мм, х = 0,685, Вг = 2,9,9 = 4,9, При прокатке на рабочей скорости на обоих шпинделях возникаютсущественные крутильные колебания(фиг. 2) с амплитудой 20-50% от среднего значения крутящего момента сдвумя частотами 26 1/с и 62 1/с. Визвестной клети имеет место совпадение удвоенных часотот вращения опорных и рабочих валков соответственнос первой , и второй 2 собственнымичастотами линии привода т.е. выпол 24няется условие (5) 3 / 3, = 224Р /П = 2 33. При этом ш = 0,536о р фС, = 0,134,В предл гаемой клети диаметры ваов 1. 1, и 1, 1, и валков выполнены следующими: Л, = Оз = 360 ммР = Р 4 = 250 мм, И = 1500 мм, П500 мм, При этом ш = 0,749, С,=О 144, (3 /Ъ, = 2,1, 0 /П = 3, К;- 0,8 и выполняется правая часть условия (12):2,1 ( 083 = 2,4,При моделировании на ЗВМ процессапрокатки в предлагаемой клети совместно с крутильной системой линиипривода при указанных обжатиях крутильные колебания практически не возникают (фиг, 3),Диапазоны изменения коэффициентовК, и Кг выбираются с учетом следующих факторов. При К 4 = 0,8 и К 2 =1,2 вынужденные частоты ю, и я исобственные частоты /З,и 13 отличаются не менее чем на 20%. Как показывают результаты исследований, вэтом случае динамическая составляющая крутильных колебаний существенно уменьшается (в 3-5 раз), Возможный диапазон изменения отношениядиаметров валков клети из-за их переточки в процессе эксплуатации составляет 15%, Погрешность расчетасобственных частот по известным методикам может приводить к определениюотношения/ 3, с ошибкой до 15%.Поэтому наименьшее значение величины К, и наибольшее значение К равны; К =- 08085 = О,бф, К 2 = 1,2 к1,15 115 = 1,6,В практических случаях при проектировании новых станов, а также когда рабочие и опорные валки выполнены с соотношением Ло/П с 2, предпочтительно соблюдать равенство влевой части соотношения (6),. а коэффициент К, принимать равным 1,6. Вэтом случае достигается максимальный развод собственных частот /3, и,Я. что является наиболее благоприятЯным в отношении улучшения динамических свойств клети.Если П В2, рекомендуется соболюдать равенство в правой части соотношения (6), а коэффициент К принимать равным 0,6.В линии привода известной клетипеременная составляющая крутильныхколебаний (момента сил упругости) сучетом наличия двух частотдМ(с = М, а, зз.п/3,++ И аг ЗПР 2"С 2вызывает дополнительную составляющую линейной скорости валков, равнуюд 1(г.) = (МКЗ,/3,соз Э,г. +(2 +Ъ) рио осы имеют дворые соответебаний валкоТ, = 2 Ч/(Э,- 8 м/с пе0.,8 м.азом, при прой клети в рния из-за кров относител по длине Т, и Тчастотам Т = 27 гд+ ш) твуют двум /3, и Ъ При скоро иоды Т,кот кол /р атки 14 .ч. а 1, 04д 4 и пр 2 м,ТТаким ы в изв роскаль ебаний опорных валков; рабочих валков; бр В - диаметр о диаметр 0 - диаметр лем и в дуктора них вал Р - диаметр вода век полотате ст вигатеней ревала между дущей шест линии прив ов;шпинделя л ильных коо полосы в ии пр их валк ених к ов, метр шпиндел а нижних вал линии при д в фдвигате тояние между мичес аключ них ва ерней р линии привода ве ков и ведущей ше ся в том агаемой клеизобретен нии при ведомой шеслиний приыполнены в со ем (12),пракпрокатных валков тствии с соотноше терней редукт о относительные амплитуды колебаний крутящего момента на частотах /3 и (а= О, 3-0,7 а0,1-0,3),собственные частоты линии привода:средняя величина крутящего момента, 1 Ожесткость линии привода,радиус опорного и рабочего валков соответственно.Согласно расчетам для пятой клети 15 стана 1400 холодной прокатки (К- 0,7 м, г = 0,3 м, М = 50 кН м, а = 0,5; а = О, 1, С = 2240 кН,ф м) максимальная величина отклонения скорости валка составляет ДЧ = 0,042 м/с.20В результате появления периоди - ческой составляющей скорости валка происходит проскальзывание между рабочим и опорным валком, что увеличивает их износ, а также проскальзыва ние рабочего валка относительно полосы и появление на последней отпечатков, что ухудшает качество полосы. Кроме того, крутильные колебания приводят к периодическим колебаниям усилия прокатки и, соответственно, к продольной разнотолщинности.Указанные периодические отпечатки на последней образуются поперечные оттеночные полосы, распределенные с шагом 2 и и 0,8 м, которые ухудшают ее качество, влияют на обработку полосы в последующих переделах. В многоклетевых станах отмеченное явление может наступать одновременно в нескольких клетях, в этом случае усугубляется ухудшение качества поверхности полосы,Технико-эконо кие преимущестчто при прокатке в пре ти, где диаметры валов тически устраняются периодическиекрутильные колебания, проскальзываниевалков отсутствует, поэтому на полосе отсутствуют периодические поперечнье полосы, улучшается качествополось, стабилизируется процесс прокатки и снижаются динамические нагрузки в зубчатых передачах линии привода,Формула из обретения Прокатная клеть, содержащая станины, два горизонтально расположенных рабочих и два опорных валка, индивидуальные приводные линии верхних и нижних рабочих или опорных валков, каждая из которых включает последовательно расположенные электродвигатель, промежуточные валы, редуктор и шпиндель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества прокатьваемой полосы путем снижения крутильных колебаний, размеры валов, шпинделей приводных линий и диаметры рабочего и опорного валков выполнены с соблюдением соотношения диаметр вала между двигалем и ведущей шестернейдуктора линии привода н дуктора,1 - расстояние между(орректор О.Кравцов Составитель И. СкоробогаТехред М.Ходанич Редактор И.Булл Заказ 3019 Тираж 4 НИИПИ Государстве по депам иэобре-.35, 11 осква, В,Подписнс:СР ного коний и о Раушска юггета гкрытп д, 4/у и чственнс - полиграфическое прсприятие, г. Укгоргд, ул, Проектная вода верхних валков и валками прокатной клети, 1 - расстояние между двигателемлинии привода нижних валкови ведущей шестерней редуктора- расстояние между ведомой шестерней редуктора линии привода нижних валков и валками прокатной клети,передаточное отношение редуктора,отношение момента инерциивалковой системы клети кприведенному к рабочим вал-.кам моменту инерции злектродвигателяе