Исследование и моделирование трения качения в рабочих клетях широкополосных станов для совершенствования их энергосилового расчета

• Автор: Самарин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Глава 1. Актуальность определения параметров трения качения в рабочих клетях широкополосных станов
1.1. Проблема учета трения качения между валками в рабочих клетях широкополосных станов
1.2. Анализ существующих исследований параметров трения качения для рабочих клетей широкополосных станов
1.2.1. Теоретический анализ потерь на трение качения. Методика Третьякова А.В
1.2.2. Экспериментальное исследование трения качения на натурных
моделях Третьякова A.B., Бондюгина В.М
Выводы по главе
Глава 2. Определение затрат энергии на трение качения, исходя из технологических и энергосиловых параметров действующих станов
2.1. Методика расчета затрат мощности на трение качения в межвалковом контакте рабочих клетей широкополосных станов
2.2. Апробация методики на действующих дрессировочном и прокатном станах холодной прокатки
2.3. Анализ результатов, полученных на действующих станах
Выводы по главе
Глава 3. Разработка установки и методики определения коэффициентов трения качения на натурной модели валкового узла
3.1. Конструкция и принцип действия натурной модели
3.2. Параметры подобия натурной модели валкового узла
3.3. Методика проведения экспериментов по определению коэффициентов трения качения

3.4. Метрологическое обеспечение экспериментов
Выводы по главе
Глава 4. Исследование коэффициентов трения качения на натурной модели и их анализ
4.1. Основные принципиальные положения методики проведения экспериментов
4.2. Последовательность проведения экспериментов
4.3. Результаты исследования и их анализ
4.4. Обобщенная модель безразмерного коэффициента трения качения
Выводы по главе
Глава 5. Исследование потерь энергии на трение качения в рабочих клетях широкополосных станов
5.1. Исследование влияния основных параметров прокатки на потери энергии на трение качения
5.1.1. Влияние на мощность трения качения относительного обжатия
5.1.2. Влияние на мощность трения качения межклетевых натяжений
5.2. Анализ влияния размеров и формы площадки межвалкового контакта
на потери энергии на трение качения
5.3. Обобщенный анализ результатов исследований
Выводы по главе
Заключение (общие выводы по диссертации)
Литература
Приложение
Приложение
Приложение

Актуальность работы
При проектировании рабочих клетей широкополосных станов холодной прокатки, в частности, на этапе энергосилового моделирования, необходимо знать потери энергии на все виды трения, определяющие коэффициент полезного действия главного привода клетей. К числу этих потерь относятся потери энергии на трение качения между рабочими и опорными валками.
Отсутствие достоверных данных об этих потерях приводило к тому, что двигатели главного привода рабочих клетей имели двух-, трехкратный запас относительно расчетной мощности пластической деформации, это приводило к неэффективным капитальным затратам.
В производстве холоднокатаных листов этот вопрос приобрел актуальность в связи с тем, что, как показали исследования, выполненные в 2005-2006 гг., на трение качения расходуется значительная часть мощности главного привода, сопоставимая с мощностью пластической деформации. В работе [1] в результате прямых измерений затрат энергии при дрессировке холоднокатаных отожженных полос на одноклетевом стане «1700» установлено, что непосредственно на процесс дрессировки расходуется не более 21 % от фактической мощности, а остальная часть, превышающая полезную мощность в 2,5-7 раз, расходуется на сопутствующие затраты энергии, главным образом - на трение качения.
Вопрос о возможности уменьшения потерь на трение качения представляет практический интерес; его актуальность определяется необходимостью уменьшения затрат энергии при прокатке широкополосной стали на действующих станах и необходимостью планирования этих потерь при проектировании новых станов.

тока и напряжения в обмотках двигателя 19 и генератора 20. Скорость приводного валка регистрируют вручную с помощью тахометра.
Мощность на валах двигателя 19 и генератора 20 при вращении валков под нагрузкой определяется через их электрические параметры. Мощность двигателя:
Nm=lm-Um, (3.2)
где /дь Ua - сила тока и напряжение в обмотках двигателя.
Мощность генератора на протяжении всех этапов одного эксперимента поддерживают постоянной, т.к. она имитирует мощность тормозного момента на рабочем валке, определяемого моментом
Nr=Ir-Ur= const, (3.3)
где /г, Ur - сила тока и напряжение в обмотках генератора, подбираемые экспериментально для выполнения условия (3.3).
Из-за потерь мощности на трение в подшипниках, в межвалковом контакте, а также внутренних потерь мощности в двигателе и генераторе, мощность двигателя, определяемая выражением (3.2), будет больше мощности генератора, определяемой выражением (3.3). Разность этих величин представляет собой суммарные потери мощности при измерениях на установке, собранной по схеме рис. 3.1:
N.-N=N + 2 ЛГпр + 2N1*' + му +2 N , (3.4)
ДІ Г тр.к П П Д М ’ V
где N - потери мощности на трение качения в межвалковом контакте; Ny - потери на трение в подшипнике при скорости вращения сопр; N'“*
же потери при скорости сох; М°у~ внутренние потери в двигателе при
скорости вращения сопр; Nu - потери на трение в зубчатой муфте (их принимаем не зависящими от скорости вращения, поскольку решающим
фактором потерь в муфте является угол перекоса осей втулки и обоймы,
Чтобы вычленить из этих суммарных потерь ту часть, которая расходуется на трение качения, производят переоборудование установки