Моталки с намоточно-натяжным барабаном

Барабанные моталки (рисунок 95) применяются для сматывания в рулоны длинных полос и лент при холодной прокатки. Эти моталки не только наматывают или сматывают полосу, но и одновременно сообщают ей натяжение, что необходимо для устойчивого процесса прокатки, получения плотного бунта и правильного направления полосы при входе и выходе её из валков. Создание переднего и заднего натяжения желательно также и потому, что за счёт этого снижается давление прокатки.

На нереверсивных станах данное натяжение создаётся специальным тормозным устройством, а рулон устанавливается на специальном разматывателе, оборудованным отгибателем полосы.

На реверсивных станах заправка переднего конца полосы производится без обжатия, затем устанавливается обжатие и начинается прокатка, причём одна из моталок работает в тормозном режиме для создания натяжения. Затем их режим меняется.

Так как рулон полосы после прокатки снимается с моталки, то очевидно, что барабан должен быть только консольного типа. При больших натяжениях на моталках устанавливают отводную опору барабана. Ввиду постоянной скорости прокатки, угловая скорость барабана с рулоном должна постоянно уменьшаться, а натяжение полосы между валками прокатного стана и моталкой должно быть всегда постоянным.

Рабочим органом моталок с намоточно-натяжным барабаном является барабан с устройством для уменьшения его диаметра для облегчения снятия рулона. Привод вращения барабана осуществляется непосредственно от двигателя постоянного тока или через редуктор. Диаметр барабанов принимается по эмпирическим зависимостям:

- при смотке сталей; - для цветных металлов,

где h – толщина прокатываемого металла.

Длина рабочей части барабана равна или несколько больше длины бочки валка.

На рисунке 95 представлена схема размещения оборудования для механизации работ на моталке и собственно моталка. В состав оборудования моталки устройства для подачи и снятия рулона, отгибатели конца полосы, захлестыватели, направляющие линейки. При смотке широких листов применяются специальные дополнительные опоры барабана.

1 2 3 4 5 6 7

1- гидроцилиндр передвижения тележки; 2-тележка; 3-гидроцилиндр подъема рулона; 4- барабан моталки; 5-опоры; 6 вал приводной; 7-электродвигатель.

Рисунок 95– Схема моталки с намоточно-натяжным барабаном

Наиболее ответственной частью моталок являются барабаны. Барабаны подвержены сжатию, испытывают высокие силовые и температурные нагрузки. Конструкции барабанов весьма разнообразны, отличаются, в основном, устройствами для уменьшения диаметра. Барабаны (рисунок 96,97) выполняют из отдельных сегментов, количество которых равно трем или четырем. При трех сегментном барабане (рисунок 96) один из сегментов неподвижен и закреплен на приводном валу, а два других шарнирно к нему присоединены. Поворот их относительно шарниров с помощью кулачков или клиньев образует правильную цилиндрическую поверхность, формирующую необходимый внутренний диаметр рулона.

1 5 2 6 2 3 4

3

1-подвижный сегмент; 2- неподвижный сегмент; 3- пружина; 4- подвижный клин; 5-язык; 6-кулачок.

Рисунок 96– Поперечное сечение барабанов.

При четырех сегментном барабане (рисунок 97) все сегменты подвижные, крутящий момент от приводного вала к ним передается с помощью клиньев, установленных нижней частью в пазах вала, а верхней – в пазах сегментов.

1-подвижный сегмент; 2-приводной вал; 3-пружины; 4-шток; 5-пневмоцилиндр; 6-сальниковое устройство; 7-траверса; 8-болт.

Рисунок 97–Четырехсегментный барабан

Сегменты через закрепленные в них болты стягиваются между собой пружинами и прижимаются к клиновидным частям приводного вала. При движении штока пневмоцилиндра происходит продольное движение сегментов и увеличение перед смоткой диаметра барабана, или уменьшение- после окончания смотки.

5.8.3. Расчет мощности привода моталки

Для получения качественной смотки и уменьшения усилия прокатки необходимо, чтобы было постоянное натяжение полосы при постоянной линейной скорости полосы. При сматывании полосы в рулоны она по всей длине испытывает напряжения изгиба близкие к пределу текучести. Таким образом момент на валу барабана, создаваемый приводом, состоит из двух составляющих:

М=М_нат + М_из ,

где М_нат – момент отнатяжения:

М_из -момент, необходимый для деформации полосы.

Момент отнатяжения определяется:

М_нат =ТR =σ_нFR = σ_н Rbh,

где σ_н – удельное натяжение полосы;

R – текущее значение радиуса рулона;

b и h – соответственно ширина и высота полосы.

Удельное натяжение полосы принимается в зависимости от толщины сматываемой полосы.

При h≥1мм σ_н = (0.1 – 0,35) σ_s,

при h≥ 1мм σ_н = (0.3 – 0,8) σ_s.

Максимально возможный момент, необходимый для деформации полосы равен величине пластического момента. Так как он действует в плоскости перпендикулярной оси барабана, то он и является моментом на оси барабана:

М_из = _.

Тогда мощность двигателя равна:

,

где ω –угловая скорость вращения барабана, ,

v – скорость смотки.

После подстановки значений моментов в уравнение мощности получим:

.

Как видно из формулы потребная мощность двигателя зависит от радиуса рулона и будет максимальной в начале смотки.

Так как время смотки значительно превышает время разгона и торможения, выбранный двигатель проверяется только на перегрузку.