Момент на валу двигателя

На диаграмме моментов (см. рис. 9.13) видно, что наибольший момент прокатки в каждом пропуске затрачивается на участке 2 разгона стана после захвата слитка:

Этот момент не должен превышать значения, при котором происходит отключение двигателя от сети:

Отключающий момент Л/= кМ„. Номинальный момент М, является ос- новной паспортной характеристикой двигателя и всегда известен. Коэффициент перегрузки двигателя к записан в паспорте двигателя и в зависимости от исполнения отключающей системы колеблется в пределах к = 2,25—2,75.

Рассмотрим каждую из составляющих момента М₂. Размерность везде кНм.

Момент холостого хода расходуется на вращение двигателя вхолостую, поэтому он не может быть вычислен, а должен быть измерен. Близкий результат получается, если в расчетах принять М_хх — 0,05М_н.

Момент прокатки М_пр, как и остальные моменты, на валу двигателя и на валке совпадают, так как на блюминге каждый валок приводится от собственного двигателя напрямую через шпиндель. Для такого привода он определяется по формуле

где 4^х — коэффициент приложения равнодействующей сил нормального давления на контактной площадке; / — длина дуги захвата, м.

Экспериментальным путем установлено, что 4^х зависит от фактора ///?_ср, и на высоких очагах деформации его предельное значение 4^х = 0,5—0,58. С ростом отношения //Л_ср коэффициент 4^х уменьшается и на листовых станах (///;_ср > 4) приближается к значению 4^х = 0,28—0,30. Существует несколько аппроксимаций этой зависимости. Мы рекомендуем формулу Чекмарева (см. разд. 5.5)

Момент трения для блюмингов с индивидуальным приводом валков определяется по формуле

где с1_ш — диаметр шейки валка, м, которая должна быть взята из чертежа валков.

Однако на большинстве станов установились оптимальные соотношения между размерами шейки и номинальным диаметром бочки валка Д₀:

на блюмингах и сортовых станах, имеющих подшипники скольжения открытого типа, <1_Ш = (0,6—0,65)Д₀;

на листовых станах с!_ш = (0,65—0,75)?>₀.

Коэффициент трения в подшипниках р_ш зависит от их типа, и для подшипников скольжения открытого типа (текстолитовых), применяемых на блюминге, он чрезвычайно низок: р_ш = 0,004—0,006. Для сравнения: на бронзовых подшипниках скольжения р_ш = 0,06—0,10, на роликовых подшипниках качения р_ш = 0,002—0,005, на подшипниках жидкостного трения (подшипниках скольжения закрытого типа) р_ш = 0,001—0,005.

Динамический момент, проявляющийся только при разгоне и замедлении двигателя, определяется по формуле

где знак X означает суммирование по всем деталям, вращающимся от одного двигателя (для блюминга это валок, шпиндель, муфта, соединяющая шпиндель с валом двигателя, и якорь двигателя); С — масса вращающейся детали, т;

?>— ее диаметр, м (учтено, что 9,8 кН = 1 т); С,/),² — маховый момент /-Й

вращающейся детали, т-м² (для якоря двигателя маховый момент СО² записан в паспорте двигателя и считается известным; маховые моменты остальных деталей необходимо рассчитывать, имея их чертежи.

Изменение угловой скорости вращения во времени является также паспортной характеристикой двигателя, на современных блюмингах при ускорении ?/и/Л = А = 50—60 об/мин/с, а при замедлении с/п/ск = В — = 60—70 об/мин/с.

В табл. 10.1 приведены паспортные данные некоторых двигателей, установленных на существующих отечественных блюмингах и слябингах и других крупных реверсивных станах.

Техническая характеристика некоторых крупных реверсивных прокатных двигателей постоянного тока

Таблица 10. 1

Для двигателей постоянного тока, позволяющих плавно регулировать скорость вращения в широких пределах, номинальный момент М_н (кНм) зависит от скорости вращения. При регулировании скорости (оборотов) от 0 до п_х номинальный момент М_н не зависит от скорости, так как регулирование ее осуществляется за счет изменения тока якоря двигателя. Это значение М_н записывается в паспорт двигателя. При дальнейшем повышении скорости до возможного значения п₂ уменьшается ток возбуждения статора двигателя, и это вызывает снижение номинального момента (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Зависимость номинального момента двигателя от скорости

При скорости двигателя п < /?, номинальный момент М_Ип = const и равен паспортному, а в диапазоне скоростей д, < п < п₂ номинальный момент М_н уменьшается обратно пропорционально скорости:

На первом участке кривой мощность двигателя N = М_нпto = М_нппп/30. Мощность нарастает по мере увеличения оборотов, а на втором участке остается постоянной и равной номинальной:

При выборе максимальной скорости прокатки на блюминге л_тах, с одной стороны, необходимо стремиться к максимально возможным значениям (например, 0,95л₂), но, с другой стороны, высокие скорости, приближающиеся к л₂, опасны по условию отключения двигателя при прокатке. Видимо, существуют некоторые оптимальные значения скорости л_тах, при котором номинальный момент М_н будет достаточным и производительность стана будет максимальной.

Предлагается следующий алгоритм их нахождения. При трапециевидной скоростной диаграмме в /-м пропуске длина раската ?. раскладывается на три участка с временами

Средние скорости на первом и последнем участках соответственно таковы: Отсюда

Допустим, мы имеем треугольную диаграмму скоростей, более производительную, чем трапециевидная. Третий участок диаграммы отсутствует, поэтому т₃ = 0, и из последнего уравнения определяется единственное неизвестное — скорость л_тах. Если л_тах меньше предельного значения 0,95л,, то прокатку выгодно производить по треугольной диаграмме. Если при этой скорости проходит проверка по отключающему моменту, то выбранная скорость допустима. Если л_тах по расчету больше значения л₂ = 0,95л₂ или недопустима по отключающему моменту, то снижаем ее, т. е. задаем л_тах. Диаграмма скоростей становится трапециевидной. При заданном л_тах из приведенного выше уравнения вычисляем х₃. Если при обоих типах диаграмм при полученном л_тах отключающий момент превышен, то можно попытаться пройти это ограничение за счет снижения л_тах. Если снижение скорости вплоть до значений л, не приводит к необходимому результату, то следует уменьшать обжатие. Этот алгоритм легко реализуется на ЭВМ, хотя несложен и при ручных расчетах.

Заметим также, что с увеличением ширины полосы момент на валу двигателя растет и, следовательно, предельное обжатие, ограниченное отключающим моментом, падает.