статья. Повышение работоспособности главных линий станов горячей прокатки в условиях воздействия динамических нагрузок
 Скачать 1.02 Mb.
|
 Рис. 4. Схема мехатронной гидромеханической системы для привода прокатной клети 1 – валы приводных шпинделей со стороны прокатных валков, 2 – валы приводных шпинделей со стороны привода, 3 – гидродвигатель реверсивного типа, 4 – гидроаккумулятор, 5 – гидрораспределитель с электромеханическим управлением, 6 – манометры, 7 – блок управления, 8,9,10 – шестерни дифференциального механизма. Подробное описание принципа действия гидромеханической муфты дифференциальным зубчатым передаточным механизмом представлено в более ранних работах [7,10]. Разработанная на базе этой муфты предохранительная гидромеханическая система работает следующим образом. В номинальном режиме работы муфта передает крутящий момент через систему шестерен 8,9,10 от валов 2 на валы 1, при этом гидродвигатели реверсивного типа 3 остаются неподвижными, так как движению жидкости в гидродвигателе препятствует давление в гидроаккумуляторе 4. Таким образом, при установившемся движении, гидромеханические муфты работает как зубчатые. При захвате металла валками происходит значительное по величине, но краткосрочное по времени, увеличение крутящего момента, при этом нарушается равновесное состояние системы муфты и, в результате, в движение приводятся валы гидродвигателей реверсивного типа 3, работающие на данный момент в режиме гидронасоса и закачивая жидкость в гидроаккумулятор 4. При этом нагрузка на валах 2 возрастает постепенно, пропорционально увеличению давления в гидросистеме, сглаживая резкое увеличение крутящего момента на валах 1. После снижения нагрузки, жидкость перетекает через гидродвигатель реверсивного типа, работающий на данный момент в режиме гидромотора, в сливную емкость 11, при этом отдавая часть накопленной энергии на полезную работу исполнительного механизма. Если крутящий момент на валах 1 превышает предельно допустимую величину продолжительное время, давление в гидроаккумуляторе 4 достигает критического значения, система управления 7 подает сигнал на гидрораспределитель 5, который переключает гидравлические линии в режим холостого хода, рабочая жидкость из гидродвигателей 3 и гидропневмодемпфера 4 поступает на слив 11. Это означает размыкание (срабатывание) системы предохранительных муфт. После снижения нагрузки до допустимой величины или после устранения причины перегрузки привода, гидрораспределитель 5 переключается (по команде оператора), и система муфт приходит в исходное состояние, то есть самовосстанавливается. Особенностью представленной системы муфт является возможность изменять количество газа в газовой камере гидраккумулятора 4, что позволяет в случае необходимости менять параметры муфты даже в процессе работы. Кроме того, единая гидросистема позволит выравнивать давления в напорных полостях гидродвигателей, а, следовательно, и момент на валах 1. Однако этот механизм еще предстоит исследовать. Для того, что бы все элементы привода были надежно защищены от перегрузок, необходимо определить рациональное место установки системы муфт в существующий привод. Ввиду того, что система обладает приемлемыми габаритами, не изменяет ни передаточного отношения между валами, ни направления вращения, то установку целесообразно выполнить в месте, где шпиндель входит в зацепление с валом прокатной клети (рис.5).  Рис. 5. Схема привода с предполагаемым местом установки системы муфт Важным моментом является то, что для интеграции системы муфт не потребуется изменять расположение и состав приводных элементов существующего механизма. 3. Результаты моделирования процесса снижения высокодинамичных нагрузок Исследование динамики работы гидромеханической муфты с дифференциальным передаточным механизмом в приводе тяжелонагруженной машины было проведено на базе математической модели, построенной в программном комплексе Matlab Simulink (численные методы Рунге-Кутты 4 порядка), а также на основании уравнения Лагранжа 2 рода [8]. Имитационная модель в Matlab Simulink соответствует геометрическим характеристикам всех элементов исследуемой муфты. Экспериментальный стенд был создан на базе СТИ НИТУ “МИСиС” (рис. 6). |