【文章內(nèi)容簡介】 23 4 摘要 推鋼機 是冶金軋鋼生產(chǎn)線上將鋼坯推進加熱爐內(nèi)進行加熱的專用設(shè)備，它充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，體積小操作方便的優(yōu)點。充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，體積小操作方便的優(yōu)點。使推料工序得到減化，同時也降低了設(shè)備成本。 推鋼機 以先進的自動化控制設(shè)備和計算機技術(shù)的應用，冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶、稀有合金帶、高精度極薄冷軋?zhí)?素鋼帶等各種高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn)，大大地促進了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭能力，有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象。 推鋼機 解決了在高溫、高粉塵下工作油缸的密封、主機導向部位的密封及磨損問題，從根本上解決了液壓系統(tǒng)維護難、壽命短的問題。完全替代了以前的人工作業(yè)，實現(xiàn)了多個推爪同步機械自動化操作，提高了生產(chǎn)的小時作業(yè)率 . 推鋼機是軋鋼車間上料區(qū)主要設(shè)備之一，其作用是將加熱爐前輥道上的鋼坯或爐前上料臺架上的鋼坯推入加熱爐進行二次加熱過程。本設(shè)計選用了機械式推鋼機，在推鋼機結(jié)構(gòu)設(shè)計上主要采用了齒輪齒條的結(jié)構(gòu)形式 。該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸適中，傳動效率高，維修方便，造價較低的優(yōu)點。在本設(shè)計中主要對推鋼機進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論計算，并著重對傳動機構(gòu)做了詳細的分析設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ： PLC； PLC 通信 ； 總線；電機的星角啟動 5 前言 我國鋼鐵工業(yè)近年來發(fā)展很快 ， 鋼產(chǎn)量己連續(xù)多年突破億噸大關(guān) ， 鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大的提高 ， 特別是在軋鋼生產(chǎn)方面 。 各種高精度軋鋼機械設(shè)備的引進和投產(chǎn) ， 先進的自動化控制設(shè)備和計算機技術(shù)的應用 ， 冷軋不銹鋼帶 、 硅鋼帶 、 精密合金鋼帶 、 稀有合金帶 、 高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn) ， 大 大地促進了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭能力 ， 有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象 。 但是由于科學技術(shù)的飛速發(fā)展 ， 新的設(shè)備和新的技術(shù)以驚人的速度不停地改進和更新 ， 產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高 ， 對產(chǎn)品生產(chǎn)機械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來越高 。因而及時掌握新型軋鋼機械設(shè)備的性能 ， 熟練掌握新的操作技術(shù) ， 全面應用先進的自動化控制技術(shù)和計算機軋制技術(shù) ， 是當前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量 、 降低軋鋼生產(chǎn)成本 、 增強軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭能力的關(guān)鍵所在 。 本設(shè)計包括了自動化控制系統(tǒng)及推鋼機的設(shè)計，并重點針對程序設(shè)計。具體包括 ：自動化控 制簡介，推鋼機的分類 、 結(jié)構(gòu)和工作原理，電動機的選用和啟動控制方式。電動機的選定標準是滿足推鋼機總的功率要求，轉(zhuǎn)速適中，并且應具有頻繁快速啟動和反轉(zhuǎn)能力以帶動推鋼機推桿做往復運動?？刂瓶偩€選擇了 PROFIBUS，其應用了 IEC 標準的物理層，從而可以在爆炸危險的區(qū)域內(nèi)連接本質(zhì)安全型通過總線饋電的現(xiàn)場儀表。編程工具我們選擇了西門子的 S7— 200， 它結(jié)構(gòu)緊湊、擴展性能良好、指令功能強大、價格低廉成為當代各種小型控制工程的理想控制器。電機的啟動方式選擇了星 — 角降壓啟動，因為這種方式能降低啟動時的電壓，限制啟動電流，所 以特別適用容量較大的電動機。電機控制電路選擇的是時間繼電器自動控制星 — 角降壓啟動控制路線，時間繼電器 KT做控制電動機 Y 形降壓啟動時間和完成星 — 角自動切換。 第一章 推鋼機的簡介 推鋼機的種類 推鋼機 主要用于爐前坯料，通過推鋼機輸出動力，逐步向爐內(nèi)推移，進行加熱處 6 理。 推鋼機的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推鋼機把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結(jié)合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點，在不同的加熱爐上發(fā)揮著各自的作用。 齒輪齒條式推鋼機通過齒輪齒條的嚙合傳動把電機 的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運動，帶動推桿進行推鋼工作。其工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但設(shè)備自身重量大。目前齒輪齒條式推鋼機應用比較廣泛。 絲杠螺母式和曲柄連桿式工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新上加熱爐一般很少采用。 液壓式推鋼機由液壓缸直接推動推桿工作，結(jié)構(gòu)簡單，推力大， 自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統(tǒng)制作、維護較困難。 根據(jù)鋼車間使用的經(jīng)驗，推力在 ，一般采用齒條式推鋼機較適宜。因為齒條式推鋼機傳動效率高，使用可靠，這是螺旋式推鋼機無法比擬的。 結(jié)構(gòu)特點及工作原理 推鋼機 的結(jié)構(gòu)特點： 機械型推鋼機由電機、減速機及機械傳動部分、殼體等組成，其主要特點是推行平穩(wěn)，推力大，可推進雙排坯料。液壓型 推鋼機 由液壓油缸、液壓泵站、平衡推桿及底座等組成。 液壓推鋼機的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、推力大、造價低，也可推進雙排坯料。機械式（齒輪齒條）推鋼機制作成本及復雜程度遠遠高于液壓 推鋼機 ，并且體積龐大笨重，噪音大，隨機控制性能差；機械推鋼機維護要比液壓推鋼機麻煩，一但出現(xiàn)故障必須停機待修；維護工作量及維護成本遠遠高于液壓推鋼機。液壓推鋼機在推力上遠遠高于機械式 推鋼機：同樣功率的情況下兩者的推鋼能力要差好多倍，如果同樣推動 250噸鋼坯，液壓推鋼機只需要 55 千瓦的驅(qū)動功率即可滿足要求，但機械 推鋼機 要達到200 千瓦以上的驅(qū)動功率才能正常工作。 7 推力、推速、行程是推鋼機的主要技術(shù)參數(shù)，尤其是最大推力。推力計算的正確與否關(guān)系著推鋼機的經(jīng)濟性和使用壽命。 推力計算公式為： 1。F GgfK? （ 11） 式中： G為鋼坯質(zhì)量，單位是 kg； g為重力加速度，一般來說 /g m s? ； 1K 為考慮到加熱爐軌道不平，受熱變形等因素的影響系數(shù)， 1K =～ 。 f為滑動摩擦系數(shù)， f=～ 1；摩擦系數(shù)的大小對推力產(chǎn)生直接的影響，而摩擦系數(shù)的大小主要取決于鋼坯溫度，鋼坯溫度對摩擦系數(shù)的影響為： 常溫時， f=； 300176。 C時， f=； 400176。 C一 500176。 C時， f=— ； 600176。C一 800176。 C時， f=— ；大于 800176。 C時， f=?？梢姡撆鳒囟仍礁?，摩擦系數(shù)愈大。一般來說，加熱爐分為預熱段、加熱段和均熱段，各段溫度不盡相同，應根據(jù)每段溫度、鋼坯質(zhì)量計算出各段所需推力，最后相加。 對于有些加熱爐來說，爐底是傾斜的，這時還應考慮到鋼坯重力的分力對推力的影響。 推鋼機屬于低速重載，繁忙使用，齒輪齒條屬于重點零件。要通過計算，選擇合理的模數(shù)和材質(zhì)，進行合理的熱處理，結(jié)構(gòu) 設(shè)計要優(yōu)化，避免出現(xiàn)膠合、點蝕，甚至斷齒等現(xiàn)象。 8 推桿工作中會受到齒條推力、鋼板阻力、壓輪壓力等復雜力系的作用，強度、剛度要高，結(jié)構(gòu)要可靠，一般采用箱型梁鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 推鋼速度 一般來說，影響推鋼機生產(chǎn)率的主要因素是推桿返回時的空載時間。為了提高生產(chǎn)率，推鋼機的返回速度可以取得比推速大，一般返回速度比推速大 50%至數(shù)倍。實際使用表明，返回速度比推速大一倍左右比較合適。有的推鋼機設(shè)有慢速推鋼電動機和快速返回電動機，用以調(diào)節(jié)速度。采用液壓推鋼機，可以方便地調(diào)節(jié)推鋼速度。 推鋼機行程 推鋼機行程一般為 ,這取決與所推爐料的尺寸及爐臺寬度。用吊車上料時，行程應大于每次填料總寬度，并大于輥道的寬度；用輥道上料時，除了考慮大于輥道寬度外，還應根據(jù)檢修要求（要求推頭能退到輥道外側(cè)）所需長度來定 推剛機未來發(fā)展趨勢 熱軋 、冷軋板帶軋機生產(chǎn)線上，設(shè)計中用戶選用推鋼機主要有兩種形式： 液壓推鋼機：設(shè)備簡單，重量輕，使用穩(wěn)定，噪音小，設(shè)備定型后可以通過改變液壓系統(tǒng)壓力改變推力 機械推鋼機：主要是利用齒輪齒條產(chǎn)生推力，設(shè)備重量大，噪 音大，當推力很大時設(shè)備重量相應增加很大，而且能耗大，但是維護很簡單。大推力的推鋼機造價較高。 機械、液壓推鋼機，相比較而言，無論是使用效果還是經(jīng)濟方面液壓推鋼機都優(yōu)于機械推鋼機： 1,機械式（齒輪齒條）推鋼機制作成本及復雜程度遠遠高于液壓推機，并且體積龐大笨重，噪音大，隨機控制性能差； 2,機械推鋼機維護要比液壓推鋼機麻煩，一但出現(xiàn)故障必須停機待修； 3,維護工作量及維護成本遠遠高于液壓推鋼機。 4，液壓推鋼機在推力上遠遠高于機械式推鋼機：同樣功率的情況 下兩者的推鋼能力要差好多倍，例如：推動 250 噸鋼坯，液壓推鋼機只需要 55 千瓦的驅(qū)動功率即可滿足要求，但機械推鋼機要達到 200 千瓦以上的驅(qū)動功率才能正常工作。從生產(chǎn)成本上遠遠低于機械推鋼機，液壓推鋼機如果設(shè)計成雙驅(qū)動系統(tǒng)時可以在不停機的情況下對需要維修的系統(tǒng)在線維修，機械推鋼機這方面就無能為力了！液壓推鋼機是未來的發(fā)展趨勢，體積小、造價低、維護保養(yǎng)方便、推力大等很多有點 綜上可以得出：推鋼機的未來發(fā)展趨勢是向著體積更小、造價更低、維修更方便的液壓方向發(fā)展： 9 第二章 電機電氣控制、啟動方式和線路保護 電氣控制圖 異步 電動機 因其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應用 .但在起動過程中起動電流較大 ,所以容量大的電動機必須采取一定的方式起動 ,星 — 三角形換接起動就是一種簡單方便的降壓起動方式 采用星三角起動方式時，電流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在只適用于無載或者輕載起動的場合。換句話說，由于起動轉(zhuǎn)矩小，星三角起動的優(yōu)點還是很顯著的，因為基于這個起動原理的星三角起動器，同任何別的減壓起動器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡單，價格也最便宜。除此之外，星三角起動方式還有一個優(yōu)點，即當負載較輕時，可以讓電動機在星 形接法下運行。此時，額定轉(zhuǎn)矩與負載可以匹配，這樣能使電動機的效率有所提高，并因之節(jié)約了電力消耗。這一線路的設(shè)計思想仍是按時間原則控制起動過程。所不同的是，凡是正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動機，均可采用這種線路。 10 （推鋼機控制原理圖 2） 推鋼機控制原理圖 ( 2)原理 ： 在 啟 動時將電動機定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（ 220V），減小了起動電流對電網(wǎng)的影響。而在其起動后期則按預先整定的時間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（ 380V），電動機進入正常運行 。 11 推鋼機控制原理圖（ 3） 推鋼機控制原理圖 (3)原理 ： 電動機 轉(zhuǎn)動，給液壓油加壓，使其有壓力油輸出，加熱器是給液壓油加熱的，轉(zhuǎn)換器把交流 220 伏轉(zhuǎn)換成直流 24 伏，為 PLC提供電源。 12 推鋼機控制原理圖（ 4） 13 推鋼 機控制原理圖 (5)說明 ： 帶時間繼電器星角啟動該線路由三個接觸器、 1 個熱繼電器、 1 個時間繼電器和 2 個按鈕組成。時間繼電器 KT 做