Привод силовой машины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (И) АН ОБ НИЯ ЕЛЬСТ в щую дви ат ельюстрое)х СР81. еак- нем взав з электриче ми регули подвешен днигании изгибающего мзмерителя произво торов, на котель 1. Примента по сиг орых о явл л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П 4 НТ ССОР К АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельствоР 1073510, кл. Р 16 Р 15/04,(54) ПРИВОД СИЛОВОЙ МА 1 ПЯЫ (57) Изобретение относится к металлургическому машиностроению и может быть использовано при создании приводов силовых машии, например прокатных станов Цель - повышение долговечности элементов привода путем снижения изгибающих моментов в линии привода.г го 1)5 В 21 В 35/00 Р 16 Р 15/ОПривод силовой машины, преимущесно клети прокатного стана, содержидвигатель 1, редуктор 2, жесткуюмуфту 3, соединяющую и центрируювходной вал 4 редуктора и вал 5теля. Двигатель подвешен на пружиных амортизаторах 11, расположенн плоскости, проходящей через цетяжести двигателя, и Фиксируетсяповорота в результате действия ртивного элемента закрепленной напланкой 18, другой конец которойимодействует с упором 19. Один илов, соединенных муфтой, снабженмерителем 20 изгибающего момента соединенным с привод ния пружинных аморти1632532 15 20 дится автоматическая регулировка пружинных амортизаторов до устраненияизгибающего момента. Упор 19 установлен в плоскости разъема муты, благодаря чему исключается изгибающий момент в плоскости разъема муАты, что Изобретение относится преимущественно к металлургическому машиностроению и может быть использовано при создании приводов силовых машин, например прокатных станов.Целью изобретения является повышение долговечности элементов привода путем снижения изгибающих моментов в линии привода. На Аиг. 1 изображен привод силовой машины, обвей вид; на фиг. 2 - разрез А-А на Аиг, 1; на Аиг. 3 - сечение Б-Б на Аиг1; на Аиг. 4 - элект рическая схема измерителя изгибающего . момента; на Аиг. 5 - схема нагружения валов двигателя и редуктора в гори-зонтальной плоскости и эпюры поперечных сил и изгибающих моментов; на Аиг, 6 - схема изгиба валов при просадке амортизаторов; на Фиг. 7 - граАики изменения сигналов измерителя изгибающего момента в зависимости от угла поворота валов.35Привод силовой машины, преимущественно клети. прокатного стана, содержит двигатель 1, редуктор 2, жесткую муАту 3, соединяющую и центрирующую входной вал 4 редуктора и вал 5 40 двигателя. Редуктор 2 неподвижно закреплен на Аундаменте 6 и связан ва. лом 7 с прокатной клетью не показана), а двигатель 1 через цапАы 8 опирается на штоки 9 амортизаторов 10 45 и 11, смонтированных на основании 12, причем оси амортизаторов расположены в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести двигателя. Каждый амортизатор состоит из корпуса 13, штока 9, пружины 14 регулятора 15 ее натяжения, выполненного в виде резьбовой втулки 16, установленной в корпусе 13. К корпусу 17 двигателя прикреплена планка 18, взаимо 55 действующая своим свободным концом с упором 19, расположенным на Аундаменте в плоскости А-А, являющейся верти" кальной плоскостью разъема муАты 3. устраняет его износ. Изобретениеуменьшает износ элементов линии привода, в том числе жесткой муАты, устраняет динамические нагрузки и повышает долговечность всех элементов линии привода. 7 ил. Упор 19 может быть снабжен упругимиэлементами.На одном из валов, соединенныхжесткой муАтой 3, например на валу 4редуктора, установлен измеритель 20изгибающего момента, включающий отметчик 21 оборотов и датчики 22 и 23 продольной деформации вала, например тензорезисторы, расположенные симметрично относительно оси вала и соединенные в полумост (фиг. 4). Отметчик 21 оборотов состоит из закрепленного на валу кольца, образованного двумя полукольцами - электропроводным 24 и неэлектропроводным 25, и неподвижных .относительно фундамента контактных токоприемников 26 и 27, из которых первый находится в проходящей через ось вала горизонтальной,плоскости, а другой - в вертикальной, При этом полукольца 24 и 25 расположены по разные стороны от плоскости, в которой лежат оси датчиков 22 и 23.Регуляторы 15 натяжения снабжены приводом 28, электрически связанным с измерителем 20 изгибающего момента и состоящим из исполнительных механизмов 29 и системы 30 управления, предназначенной для анализа сигналов от датчиков 22 и 23 и отметчика 21 оборотов и выработки корректирующих воздействий в случае появления иэгибных напряжений. Исполнительный механизм 29 содержит электродвигатель 31, червяк 32 и червячноеколесо 33, установЛенное на хвостовике резьбовой втулки 1 б с возможнос- .тью осевого перемещения,Рассмотрим Аакторы, обусловливающие изгиб валов в зоне соединения их жесткой муфтой. Нагрузки, действующиена валы 4 и 5 в горизонтальной плоскости, определим, используя расчетную схему (Фиг. 5). При Аормировании реактивного момента на планку 18 состороны упора 19 действует усилие Р,в результате чего .в точках А,В,С и Е,соответствующих подшипниковым опорам(3 К(2+Ь) Кс 2 где Е тепя, расположенС, до сечения, в еделяется изгибаю опоры двиг ной в точк котором опщий момент том (1) из ыражения (3)С учлучимМ = Р(а).При 2=а мом авенством (4) тому при.расп ости симметри 55 и с.ь по- плоса=Еи т в соответстбращается в ножении упорамуфты т,е. и 5163 редуктора и двигателя, к валам приложены силы реакции КАКЭь,К и К а к корпусу 17 двигателя - Р и К (ие показаны), равные Кс и К и противоположно направленные. Горизонтальные усилия взаимодействия корпуса 17 двигателя с амортизаторами 10 и 11 не возникают, поскольку жесткость последних в этом направлении практически равна нулю, Поэтому из условийравенства нулю моментов сил Р, Кс1и К относительно точек С и ЕК =К =Р(1+а/Ъ); (1)К =К =Ра/Ь,где а - расстояние от плоскости расположения упора до ближайшейподшипниковой опоры двигателя;Ь - расстояние между поднипниковыми опорами двигателя.Аналогично из условий равновесия соединенных муфтой валов под действием системы сил КАКВ,Кс и К полу- чим 1,-аК =Р - -;с 2)1,+с-аК =Р ---В . сгде 1 - расстояние между подшипниковой опорой редуктора и подшипниковой опорой двигателя;с - расстояние между поднипниковыми опорами редуктора., На основании известных рекомендаций с учетом величин сил реакции построены эпюры поперечных сил (поз.34) и изгибающих моментов (поз. 35) в валах 4 и 5. Например, для участка ме)кду точками В и С, на котором находится жесткая муфта, выражение для изгибающего момента имеет вид сстояние от подшипниковой 2532 б где ЕЙ - расстояние между мутой и подшипниковой опорой двигателя, муфта не передает изгибающего момента в го ризонтальной плоскости. Для сравнения приведена эпюра 36 изгибающих мо" ментов на участке ВС при установке упора в плоскости подшипниковой опоры закрепленного на фундаменте редукт тора. В этом случае в зоне установки жесткой муфты формируется изгибающий момент, что снижает работоспособность и долговечность соединения валов и яйляется основным недостатком подобного расположения упора,При просадке амортизаторов (фиг.6) часть веса двигателя уравновешивается за счет изгиба валов 4 и 5, в сечении с координатой 7. которых возника ет изгибающий моментМ)=1 се (2+Ь ) (5) где 1 - коэАиэициент. пропорциональности, зависящий от размеров и условий закрепления валов; 25 е - смещение центра тяжести двигателя вследствие просадки амортизаторов; Ь- расстояние между центром тяжести двигателя и плоскостью 30 его подиипниковой опоры, расположенной со стороны редуктора, Суммарный изгибающий момент с учетом (4) и (5) определяется выражением 55 И,И+И= Ье (2 еЬ )еР(а),(6) Из последнего выражения следует,что для исключения действия изгибающего момента в сечении 2=ЕЙ соответствующем вертикальной плоскости разьема муфты, необходимо обеспечить содной стороны компенсацию просадкиамортизаторов (е=О), а с другой установить упор в плоскости разъема муфты (а=2).Аналогичные рассу)щения можно провести и для случая, когда двигательзакреплен на фундаменте а редуктор.установлен на амортизаторах. О Привод силовой машины работает следующим образом.При действии технологических нагрузок, например при прокатке металла в рабочей клети прокатного стана, в соединительных валах 4,5 и 7 возни- кают крутящие моменты, величича которых изменяется во времени. Одновре 163253220 менно Формируется реактивный момент,воспринимаемый упорОм 19, вследствиечего появляется горизонтальное усилие взаимодействия между упором 19 ипланкой 18, приводящее к изгибу валовпа участке между редуктором 2 и двигателем 1. Однако, благодаря установке упора в вертикальной плоскостиразъема жесткой муФты 3,линия действия этого усилия также находится в ,указанной плоскости, что позволяетустранить изгибающнй момент в зонесоединения валов 4 и 5 муФтой 3.Просадка по крайней мере одной нзпруин 14 амортизаторов 10 и 11, вызванная релаксацией напряжений илималыми пластическими деФормациями от ,действия высоких динамических нагру,зок, приводит к перемещению внизцентра тяжести двигателя, появлениюнесоосности валов 4 и 5 и их изгибув вертикальной плоскости, причем изгибающий момент передается и жесткой муФтой 3. При различии величин не упругих деАормацнй дружин амортизаторов 10 и 11 дополнительно появляется изгиб валов в горизонтальной плоскости, связанный с наличием упора 19,препятствующего повороту корпуса двигателя, В сечении, совпадающем с вертикальной плоскостью симметрии жесткой муФты 3, величина этой составляющей изгибающего момента равна нулю, аналогично тому, как это происходит в процессе Формирования реактивного момента. Наличие изгиба в горизонтальной плоскости вала 4 при отсутствии рабочих нагрузок может быть использовано для обнаружения неравно мерности просадки амортизаторов 10 и 11.Возникновение изгибающего момента в месте установки измерителя 20 сопровождается деФормацией вала 4, которая Фиксируется датчиками 22 и 23 и пропорциональна составляющей момента в плоскости, проходящей через их оси, Вследствие вращения датчиков вместе с валом угловое положение этой плоскости меняется и измеряются величины различных составляющих изгибающего момента. В результате при работе привода на холостом ходу сигнал от датчиков 22 и 23 изменяется55 по синусондальному закону в зависимости от угла поворотавала 4 (Фиг.7)". Положительному направлению оси ординат соответствует деФормация растяжения в месте размещения датчика 22.Определить в какой плоскости производится измерение изгибающего моментав каждый конкретный момент времени,позволяет наличие отметчика 21 оборотов. Последний эа каждый оборот ва"ла 4 в течение определенного отрезкавремени Формирует сигнал постоянногоуровня (Фиг. 7, поз. 37). Например,при вращении по.часовой стрелке началу этого сигнала соответствует положение датчиков в горизонтальной плоскости, при котором датчик 22 и токоприемник 26 находятся по одну сторону от вала, а концу - положение датчиков в вертикальной плоскости,Оба электрических сигнала от измерителя 20 изгибающего моментапоступают к приводу 23 регуляторов натяжения, а именно на вход системы 30управления, которая осуществляет иханализ. Гсли в момент появления сигнала отметчика 21 оборотов датчикипоказывают наличие изгибающего момента (Фиг, 7, кривые 33 и 39), этоозначает, что просадка пружин неодинакова. Для указанного взаимного расположения амортизаторов и элементовизмерителя изгибающего момента получение системой управления в укаэанный момент положительного сигнала датчиков (кривая 38) свидетельствует обольшей величине просадки амортизатора 10, а отрицательного (крнвая 39)амортизатора 11. Следовательно, еслисигнал имеет вид, представленный кривой 30, система 30 управления приводит в действие исполнительный механизм амортизатора 10. Для этого онавключает соответствующий электродвигатель 31, приводящий во вращение через червячную пару (32,33) резьбовуювтулку 16, перемещающуюся по резьбе,нарезанной в корпусе 13, и поджимаю"щую пружину 14. При этом хвостовикрезьбовой втулки перемещается относительно установленного на нем червячного колеса 33.По мере устранения неравномерностипросадки пружин центр тяжести двигателя поднимается, а изгибающий момент в вертикальной плоскости уменьшается. Одновременно снижается и момент в горизонтальной плоскости, приобращении которого в нуль (кривая 40)заканчивается компенсация большейпросадки одного иэ амортизаторов. Если после этого продолжает действоватьизгибающий момент в вертикальной плоскости, дальнейшая компенсация осуще-. ствляется путем синхронного вращения электродвигателей 31 обоих исполни 5 тельных механизмов. При отсутствии сигнала о наличии изгибных деФормаций вала 4 (кривая 4 1) система 30 управления отключает электродвигате" ли. В результате устранения просадки 10 и обеспечения соосности валов 4 и 5 вес двигателя полностью воспринимается амортизаторами, и муФта 3 не подвергается действию изгибающего момента. 15Предлагаемое выполнение привода позволяет разгрузить жесткую муфту и места ее посадки на валы двигателя и редуктора от изгибающих моментов и уменьшить ее износ. Это способствует 20 уменьшению зазоров в линии привода на участке между редуктором и двигателем и, следовательно, снижению динамических нагрузок на этом участке, а также в зубчатых зацеплениях и корпусных деталях редуктора. В ре-зультате повышается долговечность элементов привода, Возможность обнаружения и компенсация даже небольшой просадки амортизаторов также уменьшает нагрузки в валах и дополнительно повьппает их долговечность.формула и з обр ет енияПривод силовой машины, преимущественно клети прокатного стана, содержа" щий редуктор или двигатель, корпус которого закреплен на Фундаменте по" средством пружинных амортизаторов с регуляторами натяжения пружин и снабжен планкой, взаимодействующей с упором для восприятия реактивного момента, соединенные жесткой разъемной муфтой валы, связывающие редуктор или двигатель с машиной, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью повышения долговечности привода путем снижения изгибающих моментов в линии привода, он снабжен измерителем изгибающего момента, установленным на одном из соединенных муФтой валов, и приводом регуляторов натяжения пружин амортизаторов, электрически связанным с измерителем изгибающего момента, а упор расположен в вертикальной плоскости разъема муФты.а роизводст Ужгород, ул. Гагарина,аказ 574 Тираж 336 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб нно-издательский комбинат "Патент ткрытиям при ГКНТ ССС д. 4/5