126140 (Разработка автоматизированного электропривода барабана закалочной машины)

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра автоматизированного электропривода и промышленной электроники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА БАРАБАНА ЗАКАЛОЧНОЙ МАШИНЫ

Новокузнецк, 2010г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА В ОБЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

1. Краткое описание технологического процесса (ТП)

2. Кинематическая схема и ее описание

3. Место проектируемого электропривода в технологическом комплексе

4. Требования, предъявляемые ТП к ЭП

5. Литературный обзор систем ЭП механизма по теме проекта

6. Разработка функциональной схемы САУ ЭП

Раздел 2. ВЫБОР СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

1. Исходные данные к расчету нагрузок и режимов работы

2. Расчет статических и динамических нагрузок

3. Проверка двигателя

Раздел 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРОВ САУ

3.1Расчет параметров регуляторов САУ ЭП

3.2Разработка принципиальной схема САУ ЭП и составляющих ее основных блоков

3.3Разработка технологических и защитных блокировок

Раздел 4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САУ ЭП

4 Математическая модель САУ ЭП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

За последнее время на ОАО "НКМК" наметился рост темпов производства. Немалую часть проката составляет рельс типа Р-65, подлежащий далее процессу закалки в масле, чем и обеспечивается повышенная прочность и износоустойчивость данного типа продукции, Повышение объемов выпуска, продукции, связанное с увеличением заказа, требует стабильной и безаварийной работы всего закалочного комплекса, а значит и барабана закалочной машины. Тем более что, от безаварийной и безошибочной работы электропривода барабана зависит производительность всего термоотделения РБЦ.

Необходимо отметить, что неточная работа данного электропривода, в лучшем случае, приводит к так называемым "сколам пера", и в худшем, к загибу рельса в барабане. Наличие "скола пера" наносит экономический ущерб предприятию, так как рельс с таким дефектом подлежит в дальнейшем отбраковке. Загиб рельса в барабане вызван тем, что рельс не успел вовремя окунуться в масло или окунулся не полностью, из-за чего в процессе остывания, изгибаясь, застревает в каретке. Для извлечения рельса из барабана необходимо: сливать масло, вскрывать барабан и разрезая по частям вытаскивать рельс. В это время, нагреваемые в печи рельсы теряют "температурный режим", что приводит к снижению их качества, а значит и к выпуску второсортной продукции, имеющую намного меньшую стоимость на рынке.

За последнее время работа электропривода барабана не отмечалась, как стабильностью, так и безаварийностью. В связи с этим возникла необходимость в модернизации, а также в более детальном изучении особенностей работы электропривода.

РАЗДЕЛ 1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА В ОБЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

1.1 Краткое описание технологического процесса (ТП)

После нагрева в закалочной печи до необходимой температуры (850-880°С) пакет рельсов в положении «на боку» поступает к окну выдачи из печи. Оператор поста управления №2 (ПУ-2) перемещает шлеппер выдачи в печь, поднимает дорожки шлеппера, захватывает один рельс и включает привод перемещения шлеппера на ход из печи. Рельс транспортируется на кантователь. При подходе к кантователю скорость шлеппера снижается, начинается дотягивание, затем следует остановка и опускание дорожек шлеппера. Происходит кантовка рельса в положение «на подошве». После этого шлеппер реверсируется, устанавливается в исходное положение, включается система охлаждения дорожек шлеппера.

Если температура рельса, выданного на рольганг, превышает заданную, то рельс некоторое время остывает на нем, а если ниже заданной, то такой рельс сталкивается шлеппером на стеллаж брака.

По окончании кантовки включается рольганг перед закалочной машиной при условии, что прижим задающих роликов поднят, барабан закалочной машины (БЗМ) находится в исходном положении, в каретках закалочной машины на линии задачи отсутствует рельс. Срабатывает упор перед ЗМ, рельс на малой скорости устанавливается под гибочные машины. После обработки концов рельса на гибочных машинах начинается задача рельса в барабан закалочной машины.

Одновременно с перемещением рельса по рольгангу осуществляется автоматическое клеймение. Клеймитель включается дважды: при прохождении мимо него переднего и заднего конца рельса.

Как только рельс ушел за последний рычаг кантователя, осуществляется возврат его в исходное положение.

При проходе переднего конца рельса через ось задающих роликов включается механизм прижима задающего ролика. Одновременно с этим скорость вращения рольганга перед ЗМ и скорость вращения задающих роликов повышается, и рельс задается в БЗМ с большой скоростью. Снижение скорости происходит, когда от оси задающих роликов до конца задаваемого рельса остается около 2-х метров. При подходе конца задаваемого рельса к оси задающих роликов дается команда на подъем прижима задающих роликов и одновременно с ней команда на ход доталкивателя вперед. Доталкиватель толкает рельс в каретки барабана. При достижении переднего положения доталкиватель автоматически реверсируется, возвращается в исходное положение и отключается. БЗМ готов к повороту.

Одновременно с задачей очередного рельса осуществляется выдача закаленного рельса из БЗМ. После остановки БЗМ и фиксации его в заданном положении происходит включение выталкивателя. Он толкает рельс из кареток барабана на рольганг за закалочной машиной.

При выдаче рельса из закалочной машины на 50-100 мм за ось выдающих тянущих роликов даются команды на опускание прижима выдающих роликов и на работу устройства для сброса масла и окалины с рельса. Выталкиватель автоматически реверсируется и возвращается в исходное положение. Подъем прижима происходит при выходе заднего конца выдаваемого рельса за габарит закалочной машины.

В случае если рельс не был выдан выдающими роликами на достаточное расстояние от БЗМ, включается рольганг за закалочной машиной и транспортирует рельс в позицию для кантовки.

Происходит отключение устройства для сброса масла и одновременно дается команда на включение кантователя за БЗМ. Происходит кантовка рельса в положение «на бок». После кантовки включается рольганг за ЗМ, кантователь в это время возвращается в исходное положение. Рольганг прижимает рельс к упору за БЗМ, после чего отключается.

Команда на поворот барабана закалочной машины подается по возвращении доталкйвателя в исходное положение после загрузки рельса в каретки барабана при соблюдении ряда прочих условий.

Барабан закалочной машины состоит из 12 групп кареток для рельсов. Если барабан изначально пустой, то они последовательно заполняются, пока не будет заполнено 10 кареток. При заполнении 11-й каретки из 1-й каретки будет производиться выгрузка, т.е. загрузка и выгрузка рельса осуществляются одновременно. В этом случае поворот осуществляется с 10-ю рельсами в барабане. Каждый поворот барабана ЗМ осуществляется на 30°. Если загрузка рельсов не происходит, то выполняется только выгрузка рельсов.

1.2 Кинематическая схема и ее описание

Закалочная машина состоит из следующих основных узлов:

1. Закалочного бака, наполненного маслом;

2. Вращающегося барабана с подвешенными к лучам его звездочек двенадцатью группами кареток.

Каретки представляют собой устройства, предназначенные для приема и удержания рельса в барабане в положении «стоя на подошве». Рельс, как заходящий в барабан, так и выходящий из него, катится по роликам каретки как по направляющим.

На секции каретки, расположенные на концах барабана (т.е. на 1-ю и 5-ю), приварены опоры пяты. В эти пяты упираются шатуны толкателей направляющих устройств и приводят каретки, находящиеся на линии выдачи после поворота барабана в вертикальное положение.

3. Направляющих устройств, предназначенных для удержания концов закаленного рельса на линии выдачи.

Нагретый до нужной температуры рельс задающими роликами подается в барабан (в 1-ю каретку).

После того, как задний конец рельса минует ролики, доталкиватель доводит рельс до упора. После поворота барабана включается выталкиватель, который, выталкивая рельс из барабана, доводит передний конец находящегося в 11-й каретке закаленного рельса до выдающих роликов. Эти ролики выдают рельс из барабана на рольганг.

Таблица 1 – Технические данные барабана закалочной машины

Кинематическая схема машины приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Кинематическая схема машины.

Момент инерции загруженного барабана рельсами:

Моменты инерции всей системы

где J_дв = 7 – момент инерции двигателя (тип двигателя Д812), кг·м²;

J_ред = 1,15 - момент инерции редуктора, кг·м²;

δ= 1,2 – коэффициент, учитывающий момент инерции звеньев редуктора;

η_м—0,93-0,87-0,81 -коэффициент полезного действия механизма.

1.3 Место проектируемого ЭП в технологическом комплексе

Участок объемной закалки рельсов входит в состав рельсобалочного цеха. Участок предназначен для осуществления объемной закалки производимых в цехе рельсов с целью обеспечения им заданных технологическими процессами качеств. Закаливание осуществляется посредством погружения нагретых рельсов в масло в барабане закалочной машины.

В состав участка входит ряд механизмов и устройств, перечень которых приведен ниже:

• механизм перемещения шлеппера выдачи;

• механизм подъема дорожек шлеппера выдачи;

- охлаждающее устройство дорожек шлеппера выдачи;

• кантователь рельсов;

• рольганг перед закалочной машиной;

• устройство водовоздушной смеси;

• механизм центрирования;

• исчезающий упор перед закалочной машиной;

• гибочные машины;

• клеймитель рельсов;

• механизм вращения задающих роликов;

• механизм прижима задающих роликов;

• доталкиватель рельсов;

• механизм вращения барабана закалочной машины;

• выталкиватель;

- механизм вращения выдающих роликов; - механизм прижима выдающих роликов;

• скребковый транспортер;

• элеватор;

• устройство уборки окалины;

• устройство сброса масла;

• рольганг за закалочной машиной;

• кантователь рельсов за закалочной машиной;

• исчезающий упор за БЗМ.

Механизмы объединены в систему автоматизации, которая позволяет управлять механизмами участка в автоматическом режиме.

1.4 Требования, предъявляемые ТП к ЭП

К приводу БЗМ предъявляются следующие требования:

• система управления должна обеспечить точность останова барабана, равную ±15' (минут), на валу барабана.

• на валу барабана ускорение при пуске и торможении не должно превышать 1,8 рад/сек на тихоходном валу редуктора;

• время перемещения барабана на 30° (разгон, установившееся движение, торможение) не должно превышать 4 сек.

1.5 Обзор систем ЭП механизма по теме проекта