Нагревательной печи на стане 150

Распределительные и вытаскивающие устройства служат для пош­тучной задачи заготовок, (поступающих из течи, в определенные калиб­ры первой рабочей клети стана; возвратное устройство — для подачи заготовок обратно в печь в случае необходимости.

Распределительное устройство состоит из профили­рованного барабана, установленного на под­шипниках качения, и привода, который состоит из электродвигателя, зубчатых муфт, тормоза, одного или двух редукторов, промежуточного вала и командоаппаратов

Вытаскивающее устройство состоит из:

а) Тянущего ролика, уста­новленного

на подшипниках ка­чения с приводом от электро­двигателя, через муфты, одноступенча­того цилиндрического редуктора и про­межуточного вала ;

б) Обойм с прижимными роликами, ус­тановленными на валу, либо рычагов, уста­новленных на осях, несущих на себе прижимные ролики

в) Пневматических цилинд­ров, посредством которых осуществ­ляется прижим роликами, загото­вок к тянущему ролику.

Устройство имеет конечные выключатели и фотоимпульсатор.

Возвратное устройство состоит из:

г) Тянущего ролика с приводом от электродвигателя, через зубчатые муфты, одноступенчатый цилиндрический редуктор и промежуточный вал;

д) Прижимных роликовс приводом от пневматических цилиндров через рычаги, установленные на осях.

Устройства установлены на общих тележках.

Тележка по рельсовому путиможет вы­катываться за пределы линии стана во время ремонтов. При­вод тележки состоит из электро­двигателя, муфты, трех-ступенчатого цилиндрического редуктора, на выходном валу которо­го установлена приводная звездочка, цепи и ведомой звездочки с натяжным устройством.

Смазывание узлов трения механизмов осуществляется централизо­ванной системой густой смазки, пневматических цилиндров — вводом масла в цилиндры или при помощи распы­лительных масленок, редукторов — заливкой масла в ванны.

а)смазать шарниры рычажных систем подъема сто­ла и перемещения тележки и оси бегунков;

б)особое внимание обратить на крепление обойм, при­жимных роликов со штоками пневматических цилиндров, оседержателей, гребенок, и на на­личие шплинтов на валиках и проверить:

в) В достаточном ли количестве поступает вода для охлаждения ме­ханизмов и подшипников распределительного барабана;

г) Величину выработки втулок и прижим­ных роликов и других шарнирных соединений прижимного механизма (работа вытаскивающего и возвратного устройств при суммарных зазоpax в шарнирных соединениях прижимных механизмов более 4 мм не допускается);

д) Величину выработки рабочих .поверхностей прижимных роликов (при необходимости их наварить);

е) Величину зазоров между тянущими и прижимными роликами, которые при крайних нижних положениях прижимных роликов должны быть на 3—6 мм меньше, чем размер по­перечного сечения заготовок;

ж) Точность установки распределительного барабана (отрегулиро­вать его работу при помощи конечных выключателей и тормозов).

Рисунок 1 - Вытаскивающее устройство

Вытаскивающее устройство, представленное на рисунке 1 состоит из:

1) Тормоз

2) Электродвигатель.

3) Электродвигатель.

4) Одноступенчатый цилиндрический редуктор.

5) Командоаппарат.

6) Промежуточный вал.

7) Редуктор.

8) Командоаппарат.

9) Муфта.

10) Зубчатая муфта.

11) Распределительный барабан.

12) Общая тележка.

13) Подшипник распределительного барабана.

14) Электродвигатель.

15) Муфта.

16) Трехступенчатый цилиндрический редуктор.

17) Приводная звездочка.

18) Тянущий ролик.

19) Прижимной ролик.

20) Втулка прижимного ролика.

21) Обойма.

22) Втулка.

23) Вал.

24) Конечный выключатель.

25) Фотоимпульсатор.

26) Пневмоцилиндр.

27) Втулка.

28) Гайка.

29) Оседержатель.

30) Оседержатель.

31) Рельсовый путь.

2.3 Расчётная часть

2.3.1 Расчет давления в пневмоцилиндре.

Основные данные пневмоцилиндра:

- внутренний диаметр цилиндра D₂ = 140 (мм)

- ход штока l_ш = 340 (мм)

- диаметр штока d_ш = 36 (мм)

- усилие, действующее на штоке цилиндра F = 27000 (Н)

Определяем необходимое максимальное давление P_max, МПа:

, (1)

где F - усилие, действующее на шток цилиндра , F = 27000 Н;

А_п – площадь поршня, (мм²).

на выталкивание:

, (2)

где D₂ – внутренний диаметр цилиндра, D = 140 мм;

(мм²),

на втягивание:

, (3)

где d_ш – диаметр штока , d = 36 (мм);

(мм²)

Максимальное давление

на выталкивание:

(4)

на втягивание:

; (5)

Из ряда номинальных давлений в пневмоцилиндре выбираем давление с учётом суммарных потерь системы (на трение, сопротивление и т.д.):

(МПа)

Определяем расчётное давление Р, (МПа)

, (6)

где Р_max – максимальное давление, Р = 3 (МПа);

На рисунке 2 представлена пневматическая схема агрегата.

1) блок подготовки воздуха.

2) распределитель двухпозиционный с электромагнитным управлением.

3)пневмоцилиндр.

а)шток.

б)поршень.

в)корпус.

Рисунок 2 – Пневматическая схема агрегата

2.3.2 Расчёт пневмоцилиндра

Определяем толщину стенки цилиндра δ_с, (мм):

, (7)

где D_п – диаметр поршня, D = 125 мм;

[σ] – допустимое растяжение материала цилиндра [1], [σ] = 180 (МПа);

μ – коэффициент Пуассона [1], μ = 0,3;

Р – расчётное давление, Р = 3,6 (МПа);

Определяем толщину нижней крышки цилиндра t_к, (мм):

, (8)

где D₂ – диаметр поршня, D = 140 (мм);

Проверяем напряжение в стенке цилиндра σ, (МПа):

, (9)

где D₁ – внешний диаметр цилиндра, (мм);

P – расчётное давление, Р = 0,6 (МПа);

D₁ = D₂ + 2*δ_c, (10)

где D₂ – диаметр поршня , D = 125 (мм);

δ_c - толщина стенки цилиндра, δ= 3,9 (мм);

D₁ = 140 + 2*6 =152 (мм);

(МПа);

87,6 (МПа) < 180 (МПа) – условие соблюдается

Производим расчёт цилиндра на устойчивость с выдвинутым штоком:

Определяем площадь сечения цилиндра, А_ц, (мм²):

, (12)

где D₁ - внешний диаметр цилиндра, D = 152 (мм);

D₂ - внутренний диаметр цилиндра , D = 140 (мм);

Определяем момент инерции J_x, (мм⁴):

, (13)

(14)

(мм);

Определяем радиус инерции i_min, (мм):

, (15)

где J_x – момент инерции, J = 5742033,05 (мм⁴);

А_ц – площадь сечения цилиндра, А = 2750,6 (мм²);

Определяем фактическую гибкость цилиндра со штоком λ_ф:

(16)

где μ – коэффициент приведения длины [1], μ = 1;

i_min – радиус инерции , i = 17,9 (мм);

l – длина цилиндра с выдвинутым штоком;

l = l_ц + l_ш , (17)

где l_ц - длина цилиндра, l = 478 (мм);

l_ш - ход штока, l = 340 (мм);

l = 478 + 340 = 818 (мм);

Так как фактическая гибкость цилиндра со штоком меньше предельной гибкости λ_пред = 90, то для определения критического напряжения примем формулу Ясинского:

(18)

где λ_ф – фактическая гибкость цилиндра со штоком, λ = 45,7;

a – коэффициент зависящий от материала [1], a = 3100;

b – коэффициент зависящий от материала [1], b = 11,4;

МПа;

Определяем критическую нагрузку на цилиндр F_кр, (Н):

, (19)

где σ_кр – критическое напряжение , σ = 2679 (МПа);

А_ц – площадь сечения цилиндра, А_ц = 2750,6 (мм²);

Определяем допустимую нагрузку на цилиндр [F], (Н):

(20)

где [n_ц] – допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 1,8;

К – коэффициент, учитывающий возможность повышения давления в системе [1], К = 1,5;

Проверяем цилиндр на устойчивость

(21)

где F_кр – критическая нагрузка, F = 7368857,4(Н);

[F] – допустимая нагрузка, [F] = 2729206,4(Н);

[n_ц] – допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 1,8;

,

Должно выполнятся условие:

, (22)

2,7 > 1,8 – условие выполняется

2.3.3 Расчет штока

Определяем скорость выхода штока , (м/с):

=Lш/t, (23)

где Lш – ход штока,(м);

t – время выхода штока,(с);

=0,340/5=0,0068,

Определяем площадь поршня на втягивание f2, (мм²):

f₂= (Dш+dш), (24)

где Dп – диаметр поршня,мм;

dш – диаметр штока,мм;

Определяем площадь поршня на выталкивание f1, (мм²):

f1= (25)

f1=

Определяем критическое положение напряжения в штоке:

Определяем радиус инерции imin, (мм):

imin=dш/4, (26)

где dш – диаметр штока, (мм);

imin=36/4=9,

Определяем фактическую гибкость

(27)

где μ – коэффициент приведения длины [1];

i_min – радиус инерции;

lш – длина штока, (мм);

=67;

По формуле Ясинского рассчитываем критическое напряжение, (МПА):

(28)

где λ_ф – фактическая гибкость цилиндра со штоком;

a – коэффициент зависящий от материала [1], a = 3100;

b – коэффициент зависящий от материала [1], b = 11,4;

=2432,8;

Определяем критическую нагрузку на штоке Fкр, (Н):

(29)

где σ_кр – критическое напряжение, (МПА);

А_ш – площадь сечения штока,

=2475130,7

(30)

=1017,36 (мм²)

Определяем допустимую нагрузку на штоке [F],(Н):

, (31)

где Fкр – критическая нагрузка на шток, (Н);

[n_ц] – допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 1,8;

=916715,07;

Проверяем шток на устойчивость, Н;

(32)

где F_кр – критическая нагрузка, (Н);

[F] – допустимая нагрузка на шток;

[n_ц] – допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 3;

Должно выполняться условие:

nц>[n], (33)

2,7 > 1,8 – условие выполняется;

Определяем расход воздуха Qср л/мин.

Qср=vср fср, (34)

где ср- скорость движения штока цилиндра, (м/c);

fср - средняя площадь поршня,мм²

Qср=0,068*7989,3=542,

f ср =(f_ср +f_ср)/2, (35)

где f₁-площадь поршня на выталкивание, мм²

f₂ - площадь поршня на втягивание, мм²

fср=(15386+552.6)/2=7969,3

Для обеспечения требуемых условий работы выбираем требуемый насос.

Тип: Пластинчатый регулируемый насос PVD 72H/30

Подача: Q=72,5 л/мин;

Давление: Р=4,5 МПа;

КПД: h=0,99;

2.3.4 Уточненный расчет скорости штока

Определяем среднюю скорость штока, vср, м/с

Vср=Qср h/fср, (36)

где Qср- средний расход жидкости,м^3//с

f ср- средняя площядь поршня,м³;

h- КПД системы;

Vср=542*0,99/7969,3=0,68;

h=h_н*h_ц, (37)

где h_н -КПД насоса;

h_ц -КПД цилиндра;

h=0,98*0,99=0,88,

Уточняем время выхода штока tшт,с

tшт= Lш/Vср, (38)

tшт=340/0,068=5

2.3.5 Расчёт проушины и пальца

Определяем диаметр пальца, соединяющего шток цилиндра с

опорой dn,мм

d_п (39)

где F- усилие ,действующее на шток, Н/мм²

-допускаемое напряжения среза, Н/мм^2;

d_п

Расчёт проушины на смятие s_ср Н/мм²;

sср =F/Aсm <[s_ср ], (40)

где F – усилие ,действующие на шток, Н;

Асм- площадь смятия,мм²;

sср₌27000/960=28,1

Асм= d_{п *} d_пр, (41)

где dп -диаметр пальца, мм;

d пр - ширина проушины штока, мм;

Асм=24*40=960

Должно выполнятся условие:

s_ср<[s_cм], (42)

28,1<280 Н/мм²,

Расчет пальца на срез, _ср ,Н/мм²,

t_ср= F /2 A_cр, (43)

t_ср=27000/2*1384,7=9,8;

где F-усилие, действующее на шток, Н;

Аср –площадь сечения пальца,мм^2;

Аср= *3,14/4 мм² , (44)

Аср=3,14*42²/4=1384,7

2.2.6 Расчет трубопроводов

Определяем условный проход трубопровода D_y, мм

D_y = Ö 4Q/p v, (45)

где Q - средний расход жидкости м³/с;

v- скорость потока рабочей жидкости м/с;

D_y=Ö4*542/3,14*5=11,6

Выбираем ближайшее большее значение условного прохода трубопровода из справочника, 45 ГОСТ8734-75, D_y=15мм, стальная.

Определяем толщину стенки трубопровода _,d_т.мм.

d_т=Р(D_н+m)/2d_доп, (46)

где Р - максимальное давление в системе, МПа;

m- допустимое отклонение от диаметра, мм;

D_н- наружный диаметр труб, мм;

d_доп - допустимое напряжение материала труб, МПа;

_,d_т=3,6(18,5+0,1)/2*40=0,83

d_доп=d_в/[п_в], (47)

где d_в- предел прочности материала трубы, МПа;

[п_в]- коэффициент запаса прочности по пределу прочности;

d_доп=100/2,5=40;

Выбираем ближайшее большее значение диаметра из справочника

ГОСТ8734-75, стальная, толщина стенки δ=1 мм;