Tìm hiểu hệ thống truyền động cán nóng

Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁN NÓNG LIÊN TỤC I.1 Giới thiệu chung - Cán hình thức gia công kim loại áp lực để làm thay đổi hình dạng kích thước vật thể dựa vào biến dạng dẻo - Yêu cầu quan trọng trình cán ứng suất nội biến dạng dẻo không lớn, đồng thời kim loại giữ độ bền cao - Máy cán thực ngun cơng làm biến dạng dẻo kim loại để có hình dạng kích thước mong muốn Kim loại nén ép kẹp kéo qua hai trục cán quay ngược chiều ** Một máy cán gồm có phận: - Hộp cán: gồm hai hay nhiều trục cán mà gối trục đặt thân máy Trục cán di chuyển theo phương thẳng đứng định vị thiết bị kẹp trục trục thường đặt cố định - Cơ cấu thiết bị truyền: khác tùy theo nhiệm vụ máy cán Ở máy cán lớn máy cán có tốc độ lớn trục cán truyền động từ trục cán riêng rẽ từ hai động điện riêng Ở máy cán khác truyền động trục cán động điện đảm nhận thông qua hộp bánh có bánh đường kính để truyền động cho trục cán Nếu tốc độ động điện không phù hợp với tốc độ quay trục cán đường dẫn động từ động điện đến trục cán có hộp giảm tốc tăng tốc khớp nối Trục dùng để dẫn động từ động từ hộp bánh tới trục cán Do trục cán dịch chuyển lên xuống dễ thay đổi độ dày cán, nên khoảng cách hai trục thay đổi Do hai đầu trục cán có khớp nối cầu - Động điện: Thường dùng động luyện kim chuyên dùng có thổi gió làm mát Ở máy cán có tốc độ cán khơng đổi thường dùng động đồng Ở máy cán có điều chỉnh tốc độ cán, dùng động chiều Nguồn chiều cấp từ chỉnh lưu riêng GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  ** Phân biệt cán nóng cán nguội: - Cán thép nhiệt độ (400 - 450) độ C cán nguội - Cán thép nhiệt độ lớn (600- 650) độ C cán nóng I.2 Đặc điểm cơng nghệ - Máy cán nóng liên tục có nhiều hộp cán quay theo chiều đặt nối tiếp Phôi cán lúc qua hộp cán - Máy cán nóng liên tục có đặc điểm là: + Tốc độ cán cao nên suất cán cao + Qua lần cán, kim loại chưa nguội nhiều nên chất lượng sản phẩm tốt, tuổi thọ trục cán cao hơn, giảm xuất tổn hao lượng + Máy cán làm việc với tốc độ cao nên hay xuất phụ tải xung + Kim loại cán nhiều hộp cán lúc nên hộp cán phải có mối liên hệ chặt chẽ tốc độ I.2.1 Điều kiện đặc trưng - Điều kiện đặc trưng cho cán liên tục khối lượng phôi qua hộp cán đơn vị thời gian không đổi Fi  Vi = Const Trong đó: Fi tiết diện phơi trước lúc vào hộp cán thứ i Vi tốc độ phôi trước vào hộp cán thứ i Nếu không đảm bảo điều kiện xảy tượng: + Cán nén (ép): khối lượng phôi hộp cán nhỏ khối lượng phôi tới + Cán kéo (căng): khối lượng phôi hộp cán lớn khối lượng phôi tới Do vượt trước nên tốc độ phôi khỏi trục là: V = Vt (1 +S) = t.D (1 +S) (1.1) GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  Trong đó: Vi, t, D tốc độ dài, tốc độ góc, đường kính trục cán S độ vượt trước Và điều kiện (1.1) viết: F.D. (1 +S) = const (1.2) D1 D2 Vr1 F1 Vv1 F2 Vv2 Vr2 Với hai hộp cán liên tiếp ta có: F1.D1.1 (1 +S1) = F2.D2.2 (1+S2) (2) Nếu D1 = D2 = D thì: 1  S1 F1  S1     b 2  S2 F2  S2 (3) F1  Trong đó: F2 gọi hệ số kéo I.2.2 Các chế độ cán Hai hộp cán liên tiếp thoả mãn điều kiện (3) phơi khơng chịu căng hay nén Đó trạng thái cán tự Trường hợp Vrl = Vv2 Khi phơi có tiết diện nhỏ hai hộp cán có độ võng mà độ võng trì suốt trình cán chế độ cán chế độ cán tự do: Vr1 = Vv2 D1 D2 Vr1 F1 Vv1 F2 Vv2 Vr2 Nếu 1 = const mà tăng 2 phơi chịu lực căng Lực có xu hướng tăng tốc độ hộp cán (1) giảm tốc độ vào hộp cán (2) Khi D1 = D2 (đường kính trục cán hai hộp cán giống nhau) lực căng hay nén xác định biểu thức: T (  1)(1  S1 )   S1     S2 GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  Trong đó:  : hệ số tính đến vượt trước lực T    : tỉ số thay đổi tốc độ hộp cán (2) 2 1 2: Tốc độ hộp cán (2) sau thay đổi Từ ta thấy: tuỳ thuộc tốc độ quay hộp cán, có chế độ cán khác  1,T 0, + Cán tự do: 2  S1   2  S2  1,T 0, + Cán kéo (cán căng):  1,T  0, + Cán nén (cán ép): 2  S1   ;  2  S2 hệ số kéo căng 2  S1    ;  2  S2 hệ số kéo nén Ở chế độ cán kéo, mômen động truyền động hộp cán (2) tăng: D2 M2 = M02 + T Còn động truyền động hộp cán (1) giảm: D1 Ml = M01 -T Trong đó: M01, M2 mơmen hai động chế độ cán tự Nếu đặc tính hai động mềm M tăng, tốc độ nd2 giảm nhanh Ml giảm, tốc độ nd1 tăng nhanh Từ hạn chế tăng lực căng T Mặt khác, trục cán có biết dạng đàn hồi cán nên động Đi có đặc tính mềm lúc mơmen giảm, biết dạng đàn hồi trục cán (1) giảm Điều đổ làm tăng lực ép trục lên phôi, giảm nhỏ tiết diện phôi bị cán, tăng tốc độ Vr1, kết hạn chế thêm lực căng T Vậy đặc tính mềm động yếu tố để tự lấy lại cân cán kéo, xong chưa đáp ứng yêu cầu máy CNLT nên cần sơ đồ điều chỉnh GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  Ở chế độ cán nén, phôi hai hộp cán cô độ võng, độ võng thay đổi q trình cán xong khơng q giới hạn cho phép Việc điều chỉnh độ võng q trình cán nóng liên tục thực tay (khi tốc độ cán nhỏ) hay tự động (khi tốc độ cán lớn) Nếu phôi cán dài L cán với tốc độ V thời gian phôi là: t L L t  V hay V L chiều dài đoạn võng thêm V tốc độ hộp cán Từ suy ra: V L L  V Nghĩa chiều dài phần võng thêm tỷ lệ với độ dài phôi thay đổi tương đối tốc độ cán I.2.3 Phụ tải xung - Trong máy cán nóng liên tục, mối quan hệ tốc độ hộp cán mà thay đổi làm thay đổi chế độ cán nên phụ tải xung có ý nghĩa quan trọng - Khi hộp cán ngoạm phôi xuất phụ tải xung làm tốc độ động bị giảm mạnh -Đặc tính q độ tốc độ dịng điện động biến động Biến động phụ thuộc tỷ số số thời gian điện T cd hệ truyền động Tcd số thời gian điện từ phần ứng động Tư là: Tu   Về lí thuyết ta biết dao động xảy khi: GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  Tcd 1 Tu nghĩa Tcd  Tu SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên  Đồ án tốt nghiệp Vì mạch điện cảm nên có xung phụ tải dịng điện thay đổi chậm pha Trong khoảng thời gian (to  t1): dòng điện động nhỏ dòng tải tĩnh Ic, tốc độ động giảm dần Trong khoảng thời gian (t1 t2): dịng động lớn dịng tải tĩnh I c, tốc độ động tăng dần d: Là độ giảm tốc độ c: Độ giảm tốc độ tĩnh c : Là tộc độ ổn định - Khi có tải xung, tốc độ động chế độ độ xác định theo đặc tính động có xét đến sụt áp cảm kháng mạch phần ứng nên: di U  IR  dt K dong = K L GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP với K hệ số  SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên  Đồ án tốt nghiệp dI u Vì lúc có tải xung L dt lớn nên d lớn - Với máy cán nóng liên tục, phôi vào máy, qua hộp cán, dao động tải xung lúc ngoạm phôi hộp cán phá vỡ cân tốc độ cán, gây sản phẩm chí phá hỏng chế độ cán máy Xét trình ngoạm phơi hai hộp cán liên tiếp để thấy hậu trên: -Tại thời điểm t1: phôi tới hộp cán (1) Do ngoạm phôi tốc độ động D1 giảm dao động - Tại thời điểm t2 phôi tới hộp cán (2) Do ngoạm phôi nên tốc độ động Đ2 giảm dao động Kết quả: + Trong khoảng thời gian (t2-t3): tốc độ 2 1 , lực T > + Trong khoảng thời gian (t3 - t4): tốc độ 2 < 1, lực T < Như vậy, chế độ cán phôi bị thay đổi lúc cán kéo, lúc cán nén - Với động có đặc tính mềm biến động tốc độ lớn dẫn đến biến động lực T lớn, khơng nên dùng động cổ đặc tính mềm - Yêu cầu máy cán nóng liên tục trì tỉ lệ tốc độ định hộp cán điều chỉnh tốc độ động theo yêu cầu chế độ cán I.3 Điều chỉnh tốc độ động máy cán nóng liên tục ** Yêu cầu chung cho điều chỉnh tốc độ máy cán nóng liên tục: GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  Duy trì tốc độ ứng với chế độ cán nhằm đảm bảo quan hệ tốc độ hộp cán - Có đặc tính q độ tốt lúc ngoạm phơi nghĩa lúc độ sụt tốc nhỏ, thời gian phục hồi tốc độ ngắn Máy cán nóng liên tục có nhiều hộp cán việc cấp điện cho phần ứng động ép mạch kích từ động hộp cán từ nguồn chung hay từ nhiều nguồn riêng cho hộp cán Phương pháp cung cấp riêng rẽ sử dụng chủ yếu lí do: + Đảm bảo thời gian phục hồi tốc độ nhanh có xung phụ tải + Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng cho phép điều chỉnh hai vùng ** Phương pháp thực nhờ hệ F-Đ, T-Đ hay chỉnh lưu Việc điều chỉnh tốc độ động máy cán nóng liên tục thực chủ yếu theo hai cách: - Điều chỉnh độc lập: giữ nguyên điện áp phần ứng mà điều chỉnh tốc độ qua thay đổi từ thông - Điều chỉnh tốc độ qua thay đổi từ thông tuỳ theo điện áp phần ứng ** Giới thiệu đặc tính phụ tải: - Vùng 1: cán thô Vùng mômen Mc làm việc nặng nề nên cần giữ cho mômen lớn khơng đổi Khi mơmen M lớn nên vận tốc nhỏ Vì sử dụng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng Mc = const, thay đổi P M P Pc Mc Vc GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  Vcmax V SV: PHÙNG NHẬT TÂN Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Đồ án tốt nghiệp  - Vùng 2: cán tinh điều chỉnh cách giảm từ thông động Pc=const - Trong dây truyền cán liên tục làm việc hai vùng - Nếu động truyền động cho dây truyền cán liên tục cơng suất nhỏ thường dùng trục truyền động để cán thô cán tinh I.4 Các hệ thống truyền động - Đối với dây truyền cán nóng liên tục có hai hệ thống có khả sử dụng: - Hệ T-Đ: cán tinh dùng hai chế độ cán khác nhau, hai động khác dùng động cho hai chế độ + Chế độ 1: cán thô, thay đổi điện áp giữ nguyên từ thông không đổi (U = var,  = const) + Chế độ 2: cán tinh, thay đổi từ thông giữ nguyên điện áp (U=conts, Φ=var) * Sử dụng biến tần: + Cán thô: điều chỉnh tỷ số U/f = const để giữ cho M = const + Cán tinh: thay đổi tần số f- var - Trong thực tế nhà máy cán Gia sàng người ta dùng hệ T-Đ truyền động cho dây truyền cán nóng liên tục với hai chế độ ăn để hiểu rõ công nghệ cán cửa nhà máy ta phân tích sống trang bị điện cửa nhà máy Ta xét sơ đồ trang bị điện cho máy cán 280x2 dây truyền cán nóng liên tục nhà máy cán Gia Sàng Thái Nguyên Từ sơ đồ tổng quan ta có hai sơ đồ điều chỉnh sau: I.4.1 Cán thô Điều chỉnh điện áp phần ứng động a Sơ đồ nguyên lý BA ST GVHD:Ts PGS.TS- VÕ QUANG LẠP RT Tw R  RI GI SV: PHÙNG NHẬT TÂN BBĐ TG Trường Đại họcP KTCN Thái Nguyên M Đồ án tốt nghiệp  Giới thiệu sơ đồ: ST: cảm biết đo lực căng RT: tổng hợp mạch vòng lực căng, so sánh tín hiệu đặt tín hiệu thực tế R: điều chỉnh tốc độ RI: điều chỉnh dòng điện GI: mạch tạo xung BBĐ: biến đổi cầu pha mắc song song ngược BA: biến áp cấp nguồn cho bbđ TG: máy phát tốc P: chiết áp P đặt tín hiệu chủ đạo M: động chiều kích từ độc lập b.Từ sơ đồ nguyên lý ta có sơ đồ cấu trúc Uv - RT(p) R(p) Ri(p) RiD(p) RiD(p) JP Wt(p) Wt(p) Wt(p) I.4.2 Cán tinh GVHD: PGS.TS- VÕ QUANG LẠP  10 SV: PHÙNG NHẬT TÂN