Подъёмно-транспортное оборудование

Рис. 36. Трансферкарная тележка

Трансферкарная тележка (рис.36) предназначена для транспорти-рования грузов между пролетами. Привод – электродвигатель 3-х фазного тока напряжением 380 в. Максимальная грузоподъёмность – 120 тонн.

Кран электромостовой металлургического производства (рис.37) предназначен для перемещения грузов. Количество, номера и грузоподъёмность кранов расположенных в пролете стана 2000 указаны в таблице 2.

Рис. 37. Электромостовые краны пролета А-В стана 2000

Таблица 2

Краткая характеристика кранов пролета А-В стана 2000

Номер крана	Грузоподъёмность, тонн
Главный подъём	Вспомогательный подъём
7а		-
7б
		20*
9а
		20*
10а		-

*- предусмотрена работа электромагнитной шайбой

3.	Привод валков: соединительные шпиндели и муфты, шестеренные клети и редукторы

Главный привод клети включает в себя электродвигатель, редуктор, шестеренную клеть (рис.42, рис. 47), шпиндели (рис.43, рис.48), муфты (рис.41).

Рис.38. Электродвигатель и редуктор привода прокатной клети черновой группы стана 2000

Горизонтальные рабочие валки универсальной реверсивной клети №1 приводятся во вращение четырьмя электродвигателями переменного тока с частотным регулированием скоростей общей мощностью 10000 кВт, через редуктор (рис.39). Два верхних двигателя приводят во вращение верхний валок, два нижних – нижний, поэтому скорость вращения верхнего и нижнего валка можно регулировать, это необходимо, для исключения подгибания раската.

Рабочие валки клети № 2 приводятся во вращение электродвигателями переменного тока активной мощностью 5000 кВт, клетей № 3, 4, 5 – от электродвигателей переменного тока активной мощностью 10000 кВт каждый (рис.38).

Муфты (рис. 41) главной линии рабочей клети предназначены для соединения валов главных электродвигателей с шестеренными валками или ведущими валами редукторов, а также для соединения ведомых валов с шестеренными валками.

Рис.39. Редуктор главного привода клети №1

Рис. 40. Зубчатая муфта типа МЗ

По конструкции и назначению муфты подразделяют на глухие, компенсирующие, упругие и предохранительные. Глухие муфты применяют при большом расстоянии между двигателем и станом для соединения

отдельных частей соединительного вала, однако, они не компенсируют перекосов и смещений валов. К компенсирующим муфтам относят зубчатые, шарнирные, кулачковые, они допускают перекосы и смещения соединяемых валов.

Упругие муфты со змеевидной пружиной или резиновым баллоном предохраняют привод от ударных нагрузок и в некоторой степени компенсируют перекосы и смещения валов. Предохранительные муфты применяются на станах с маховиками на быстроходном валу редуктора, они предохраняют детали привода от поломок. Зубчатые муфты (рис. 40)

Рис. 41. Коренная муфта

благодаря простоте своей конструкции и возможности передавать большие крутящие моменты (до 3 МН·м) при некотором перекосе валов получили самое широкое применение в приводе прокатных станов и вытеснили муфты всех остальных типов (кроме упругих). Зубчатые муфты производят коваными и литыми. Муфта типа М3 состоит из двух втулок 1 с зубьями и двух зубчатых полумуфт 2 (обойм), скрепленных между собой болтами 3 и сцепляющихся с соответствующими зубчатыми втулками. В результате эксплуатации были выделены следующие недостатки зубчатых муфт: частая замена смазки, динамические нагрузки (удары) при выборе боковых зазоров в зубьях при реверсивной работе, надежности узлов уплотнения и т. д.

Рис.42. Шестеренная клеть главного привода черновой группы

Рис.43. Шпиндели с системой уравновешивания

Рис.44. Муфта рабочего валка черновой группы

Рис. 45. Шлицевой треф рабочего валка черновой группы

На трефах горизонтальных валков клетей №№ 1-5 и рабочих валках клетей № 6, 7 одеты муфты. На рабочих валках черновой группы в настоящее время эксплуатируются муфты со шлицевым соединением (рис. 44, рис.45), преимущества их перед лопаточными это увеличение крутящего момента, долговечность.

Зазоры в муфтах рабочих валков должны быть не более:

- для клетей №№ 1-3 5 мм;

- для клетей №№ 4-7 2 мм.

Привод рабочих валков чистовой группы осуществляется от двухякорных двигателей постоянного тока мощностью по 11400 кВт для клетей №№ 6-11 и мощностью 8500 кВт для клети № 12 (рис.46).

Рис.46. Электродвигатели главных приводов чистовой группы

В настоящее время проводится модернизация электрооборудования электроприводов чистовой группы и интегрированных систем управления, реконструкция межклетевых промежутков с системами охлаждения валков и полосы стана, что позволит:

- сократить паузы при смене типоразмеров с 46 с до 25 с; - сократить паузу между полосами с 25 с до 15 с;

- увеличить заправочную скорость прокатки в чистовой группе в среднем на 10 %:

- увеличить технологическое ускорение в два раза.

Рис. 47. Шестеренные клети главных приводов чистовой группы

Рис. 48. Шпиндели привода клети №№ 6, 7

4.	Рабочая клеть, тип и основные элементы. Станины. Подшипники. Валковая арматура.

Рабочая клеть

Рабочая клеть – основное устройство прокатного стана, с помощью которого осуществляется прокатка (деформация) металла. Различают прокатные клети по числу валков, их расположению и конструкции (рис.49).

Рис.49. Рабочие клети с различным расположением валков:

а) двухвалковая клеть; б) трехвалковая клеть Лаута листовая; в) трехвалковая клеть сортовая; г) универсальная двухвалковая клеть (слябинг; 1 – горизонтальные валки; 2 – вертикальные валки); д) клеть четырехвалковая листовая нереверсивная (1 – опорные валки; 2 – рабочие валки); е) клеть четырехвалковая реверсивная для прокатки полосы в рулонах (1 – направляющий ролик); ж) клеть шестивалковая; з) клеть двенадцативалковая; и) клеть двенадцативалковая для прокатки тонкой полосы; к – комбинированная многовалковая клеть; л) клеть универсальная для прокатки двутавровых балок с широкими параллельными полками (1 – вертикальные валки (холостые); 2 – горизонтальные валки)

Двухвалковые клети бывают реверсивные и нереверсивные. Клети реверсивные (рис.50), имеющие оба приводных валка и переменное их вращение (металл проходит через валки несколько раз вперед и назад) применяют в основном на мощных обжимных станах (блюмингах и слябингах).

Трехвалковые клети широко используют при сортовой прокатке, поскольку на валках можно расположить больше калибров. Полоса с подъемно-качающихся столов задается между верхним и средним, средним и нижним валками, при этом осуществляется смена направления прокатки. При прокатке толстых и средних листов на трехвалковых станах средний валок делают меньшего диаметра и привод его осуществляется за счет трения попеременно от верхнего или нижнего приводных валков. Вследствие малой производительности и жесткости валковой системы эти клети применяют редко.

Рис.50 Двухвалковая клеть (дуо)

Четырехвалковые клети (рис.51) имеют два валка малого диаметра (рабочие) и два – большого (опорные). Эти клети применяют для листовой прокатки в режиме реверса, для прокатки только в одном направлении и для прокатки в рулонах на непрерывных станах, а также для холодной и горячей прокатки с реверсом на одноклетьевых станах с разматывателями и моталками.

К многовалковым относят шести-, двенадцати-, и двадцативалковые клети. Шестивалковые клети применяются для прокатки узкой и тонкой ленты. Из-за сложности конструкции они не нашли широкого распространения, так как жесткость в вертикальной плоскости и максимально допустимая нагрузка при прокатке на рабочих валках одинакового диаметра, как правило, меньше, чем у четырехвалковых клетей.

Двенадцати- и двадцативалковые клети в настоящее время нашли широкое применение, благодаря большей жесткости и использованию рабочих валков малого диаметра на них можно прокатывать тонкую и тончайшую рулонную ленту с высоким качеством поверхности и с минимальными допусками по толщине. Как правило, приводными являются четыре промежуточных валка, которые опираются на внешний ряд опорных роликов с насаженными на них подшипниками качения. Опорные ролики располагаются в полукруглых выемках моноблочной станины. Применение подшипников качения на оси на опорных валках позволило практически ликвидировать продольное и поперечное колебания толщины прокатываемой полосы.

Универсальные клети позволяют деформировать металл в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью валков, расположенных в клети горизонтально и вертикально. Универсальные клети применяют для производства толстого листа (вертикальные валки обжимают боковые кромки), а также на сортовых и проволочных станах для устранения необходимости кантовки раската.

Рис.51 Четырехвалковая клеть (кварто)

Рабочая клеть большинства прокатных станов состоит из двух станин, валков с валковыми опорами и подшипниками, механизмов для установки и уравновешивания валков, валковой арматуры.

Станины – основные детали рабочей клети ­– предназначены для восприятия усилий, возникающих при прокатке. Узел из двух станин служит соединительным элементом для установки всех механизмов рабочей клети, обеспечивающих заданную точность прокатки и производительность стана. При конструировании станин особое внимание уделяется их прочности и жесткости. Жесткость характеризуется модулем жесткости C (МН/мм), показывающим усилие, при котором упругая деформация составит 1 мм.

Станины по конструкции подразделяются на две группы: закрытого и открытого типа (рис.52). Существенно по конструкции от этих двух типов отличаются станины рабочих клетей многовалковых станов.

Рис.52 Станины рабочей клети:

а) открытого типа; б закрытого типа

Станины открытого типа состоят из двух частей (рис.52, а): собственно станины 1 и крышки 2, которую скрепляют со станиной болтами и клиньями.

Эти станины характеризуются меньшей жесткостью, но они дешевле в изготовлении и позволяют осуществлять перевалку валков вверх с помощью крана при снятой крышке. Станины этого типа применяют в сортовых и рельсобалочных станах.

Станины закрытого типа (рис.52, б) представляют собой литую массивную жесткую раму 1 с окном 2 для установки в них опорных и рабочих валков. Масса крупных станин превышает 100 т. Станины закрытого типа применяют в блюмингах, слябингах, на всех листовых и некоторых сортовых станах.

Размеры станин рабочих клетей определяют расчетным путем исходя из условий прочности и требуемой жесткости. При конструировании станин прежде всего определяют размер окна, который зависит от величины подъема валков и их диаметра. Верхнюю и нижнюю часть станин называют верхней и нижней поперечинами. В качестве верхней поперечины у станин открытого типа применяется крышка. Боковые части станин называются стойками.

Стойки станин в сечении имеют форму двутавра, прямоугольника, квадрата. По бокам станин снизу делают приливы (лапы) с отверстиями для крепления с помощью болтов к плитовинам.

В верхних поперечинах станин сделаны расточки для нажимных винтов. Диаметр болтов d_б, скрепляющих станины с плитовинами и плитовины с фундаментом, выбирают из соотношения

d_б = (0,09-0,15)D_р+10 мм, где

D_р – диаметр рабочих валков, мм.

Подшипники

Подшипники скольжения закрытого типа, или жидкостного трения (ПЖТ), получили широкое распространение. При всех условиях работы (малые скорости вращения шейки валка в подшипнике, большие усилия) между телом шейки и материалом подшипников всегда сохраняется масляная пленка, благодаря чему шейка валка как бы плавает в масляном слое подшипника. Состояние жидкостного трения обеспечивается герметичностью конструкции подшипникового узла с весьма тщательно обработанными (до зеркального блеска) поверхностями трущихся деталей.

Рис.53. Виды трения скольжения:

а) сухое; б) идеальное жидкостное; в) действительное жидкостное; г) граничное (полусухое); д-е) гидродинамическое жидкостное трение в подшипниках с вращающейся цапфой (d – положение покоя; е – положение цапфы при ее вращении)

Коэффициент трения в этих подшипниках весьма мал (0,001-0,005), а износа трущихся поверхностей практически нет, срок эксплуатации ПЖТ –10-20 лет. Указанные показатели значительно выше, чем для роликовых

подшипников, кроме этого, подшипники жидкостного трения способны воспринимать большие удельные давления и сохранять высокую точность при высоких скоростях прокатки.

Рассмотрим основы теории гидродинамического эффекта (эффекта масляного клина), на котором основан принцип работы ПЖТ. Трение возникает при взаимном перемещении соприкасающихся тел в месте контакта и вызывает износ трущихся поверхностей. Различают три основных вида трения скольжения: сухое, жидкостное и граничное (полусухое). Сухое трение (рис.53, а) возникает при зацеплении неровностей трущихся поверхностей при отсутствии смазки. При сухом трении наблюдается большой износ трущихся поверхностей. На основании многочисленных экспериментов установлено, что при сухом трении коэффициент трения µ = 0,2÷0,4. Трение этого вида недопустимо в подшипниках.

Рис.54. Подшипник жидкостного трения конструкции ЭЗТМ диаметром 450-1320 мм:

1 – передняя насадка; 2 – узел передней крышки; 3 – втулка; 4 – шпонка-фиксатор; 5 – шпонка; 6 – кольцо-насадка; 7 – узел задней крышки с манжетным и торцевым текстолитовым уплотнениями; 8 – втулка-вкладыш; 9 – втулка-цапфа; 10 – упорный узел с роликовым коническим подшипником; 11 – стакан; 12 – фиксирующая крышка; 13 – фиксирующая гайка; 14 – кольцо; 15 – разъемные полукольца; 16 – крышка-кожух

Жидкостное трение (рис. 53, в) возникает при полном разделении трущихся поверхностей. Поверхности тщательно обрабатываются, смазка прилипает к ним и, скорость перемещения ее горизонтальных слоев будет переменной по толщине слоя смазки: наибольшая – у движущейся поверхности и равна нулю у неподвижной поверхности.

В реальных условиях, даже при самой тщательной (по 10-12 классу чистоты) обработке поверхностей, чтобы обеспечить жидкостное трение, толщина слоя смазки должна быть больше суммарной высоты шероховатостей трущихся поверхностей.

Граничное трение (рис. 53, г) возникает тогда, когда шероховатости трущихся поверхностей контактируют в некоторых точках. Если число точек мало, то такое трение называют полужидкостным; если их много, а толщина слоя смазки незначительна, то возникает полусухое трение.

Рис. 55. Валковая опора опорного валка с подшипником ПЖТ 1180	Рис. 56. Втулка-вкладыш и втулка-цапфа подшипника ПЖТ

Подшипник жидкостного трения состоит из двух основных частей:

1. Сменной втулки-цапфы (рис.56), насаженной (на шпонке) на коническую шейку валка и вращающейся вместе с ним. Наружный диаметр цапфы является номинальным диаметром подшипника. Согласно ГОСТ 7999-70 предусмотрено изготовление подшипников диаметром 0,14-1,18 м при l / d = 0,6 и 0,75.

2. Втулки-вкладыша (рис.56) с заливкой слоя (центробежным способом) толщиной 3-5 мм из высокооловянистого баббита марки Б83. Номинальный внутренний диаметр втулки d_в = d_п+2δ, где δ – радиальный зазор, δ = 100÷200 мкм.

Шейки валков изготавливают коническими (см. рис.54, д), чтобы можно было легко снять подшипники, кроме того, коническая шейка в сечении около бочки прочнее цилиндрической, так как ее диаметр больше.

В качестве смазки для большинства тяжелонагруженных подшипников прокатных станов применяют хорошо очищенное вязкое масло П-28 (брайт-сток). Масляная пленка выдерживает давление до 25 МПа.

ПЖТ имеют свою отдельную масляную систему. Масло из резервуара засасывается шестеренчатым насосом, поступает в фильтр, проходит через охладитель и при давлении 1 МПа подается в подшипник. Электродвигатели насосов сблокированы с регулятором давления; если давление в сети недостаточно, то автоматически включается в работу дополнительный насос. Если же совместная работа насосов не обеспечивает необходимого давления масла в системе смазки ПЖТ, то система блокировок останавливает главные двигатели рабочих клетей. Подшипники жидкостного трения бывают двух типов – горизонтальные и вертикальные. Для восприятия возможных осевых усилий они имеют на концах шеек радиально-упорные шариковые или роликовые подшипники.

Подшипник полностью герметизирован уплотнителями с передней и задней сторон. В крупных ПЖТ (рис. 55) двухрядный конический роликоподшипник внутренним кольцом установлен на втулке, опирающейся высоким фланцем в торец втулки-вкладыша с баббитовой заливкой; по наружным кольцам роликоподшипник установлен в специальном стакане, передающем осевые усилия на переднюю крышку, зафиксированную в окне станины упорными планками.

По принципу нагнетания смазки подшипники делят на гидродинамические и гидростатодинамические. Гидродинамические ПЖТ при высоких скоростях вращения обеспечивают образование в подшипнике масляного клина. При переходных же режимах (при пуске, реверсе, при заправочной скорости, под полным усилием на валки) масляный клин выдавливается, увеличивается коэффициент трения, ухудшаются условия эксплуатации.

При изменении скорости вращения валков меняется толщина масляного клина в подшипниках, что отражается, в свою очередь, на толщине прокатываемой полосы.

Гидростатодинамические ПЖТ – это подшипники комбинированного типа. Смазка подается в подшипник под высоким давлением только в период переходных режимов работы. При установившемся режиме работы стана высокое давление смазки автоматически отключается, так как жидкостное трение обеспечивается благодаря образованию масляного гидродинамического клина при подаче смазки под обычным давлением.