Исследование влияния резьбы на входном конусе валков и угла подачи на образование внутренних плен

.

Напряжение изгиба в сечении 1-1 определим по формуле:

,

где М_из - изгибающий момент в сечении 1-1; W_из - момент сопротивления сечения 1-1 изгибу.

Из рис.11 видно, что изгибающий момент в сечении 1-1 равен произведению силы Р, определяемой по формуле на плечо х , тогда имеем:

.

Подставим числовые значения в формулу, получим:

.

Момент сопротивления  сечения 1-1 изгибу определим по формуле:

.

Подставим числовые значения в формулу, имеем:

.

Подставим рассчитанные значения в формулу, получим:

.

Расчетное напряжение в сечении  щеки 1-1 от действия изгиба и кручения определим по формуле:

.

Подставим в формулу рассчитанные числовые значения, получим:

.

Сравним расчетное напряжение с допускаемым:

- условие прочности выполняется.

Кроме определения напряжения в сечении 1-1, необходимо также проверить  напряжение в теле шпинделя в его  средней части по длине. Очевидно, что тело шпинделя работает только на кручение, и напряжение в любом  сечении по длине шпинделя между  его шарнирами будет определяться по формуле:

,

где W_кр - момент сопротивления кручению тела шпинделя.

Момент сопротивления  кручению тела шпинделя определим по формуле:

.

Подставим известные числовые значения в формулу, получим:

.

Подставив рассчитанные  и известные значения в формулу, имеем:

.

Сравним рассчитанное напряжение с допускаемым:

- условие прочности выполняется.

 

5.ИССЛЕДОВАНИЕ  ВЛИЯНИЯ РЕЗЬБЫ НА ВХОДНОМ  КОНУСЕ ВАЛКОВ И УГЛА ПОДАЧИ НА ОБРАЗОВАНИЕ ВНУТРЕНИХ ПЛЕН

 

5.1.Исследование влияния резьбы на входном конусе валков прошивного стана

 

Суть предложения заключается  в следующем. На входном конусе валков прошивного стана вместо шипов нарезается однозаходная левая резьба (рис. 12). При этом улучшаются условия первичного и вторичного захватов. Кроме того, нет необходимости наваривать шипы на поверхность валков, которые выводят из строя суппорт станка.

 

Бочка валка прошивного стана  с резьбой на входном конусе

Рис. 12

 

Левая резьба нарезается на входном конусе валков на расстоянии 50мм от переднего торца валка. Заканчивается резьба на расстоянии 500мм от переднего торца валка. Шаг резьбы 16,66мм, глубина – 2,5мм, радиус колеи – 8мм.

В результате промышленного  эксперимента (таблица 10) было замечено, что при работе на валках с резьбой снижается нагрузка на главные привода (в среднем на 0,5кА). Таким образом, появилась возможность увеличивать углы подачи (в среднем на 1,0-1,5⁰).

 

 

Таблица 10

Результаты промышленного  эксперимента при прокате трубы Ø245 мм

Марка стали	Бочка валков Ø 1540 мм с шипами		Бочка валков Ø 1550 мм с нарезкой резьбы
	Нагрузка I, А	Угол подачи β, град	Нагрузка I, А	Угол подачи β, град
32Г2	6000	8,5	6300	10
Д	6300	9	6450	10,5
32Г2Ф	6100	9	6300	10,5
09Г2С	6300	9	6300	10

 

Это мероприятие привело к снижению 2 сорта по дефекту «внутренняя плена» на 1,44% (с 2,68% до 1,24%), а по браку на 0,63% (с 1,47 до 0,84%).

Кроме того, было замечено следующее. При использовании резьбы на валках заметно снизился их износ. Валки  обычно перетачиваются один раз в  две или три недели (в зависимости  от графика ППР). При этом износ  валков с шипами составлял ~5мм на сторону. А после того, как стали использовать резьбу вместо шипов, односторонний  износ не превышает 2,5мм. При визуальном осмотре валков после вывалки из стана не было замечено, чтобы резьба на каком-либо участке износилась полностью за 2-3 недели между ремонтами. В данное время пропала необходимость перетачивать валки в каждый планово-предупредительный ремонт. Сейчас это можно делать через раз. Таким образом, стойкость валков увеличилась в 2 раза.

 

5.2.Исследование влияния  угла подачи при прокате трубы Ø325 мм

 

5.2.1.Исследование влияния диаметра бочки валка и угла подачи на нагрузку на главные привода

 

Для определения нагрузки на главный привод перерассчитаем энергосиловые параметры при прошивки гильзы из стали 20 Ø443 мм, S_Г=58 мм из непрерывнолитой заготовки Ø400 мм. При этом уменьшим нагрузку на главные привода, изменив диаметр валка в пережиме с D_п=1363 мм до D_п=1197 мм. Появившийся резерв направим на увеличение угла с β=5,5⁰ до β=6,5⁰. Все формулы для расчета взяты из пункта 4.3.

Определим коэффициент осевого  скольжения по формуле Пляцковского:

где - обжатие заготовки перед оправкой. Обжатие перед носиком оправки определим по формуле:

,

Подставив известные значения получим:

.

Определим радиусы валка  и соответствующие радиусы заготовки  в характерных сечениях конуса прошивки.

Найдем радиус валка в  первом сечении R₀ по формуле:

Тогда, радиусы валка в  зоне прошивки можно рассчитать по формуле:

,

где - изменение радиуса валка на участке прошивки, определяется по формуле:

мм.

Определим соответствующие  радиусы заготовки по формуле:

,

где - изменение радиуса заготовки на участке прошивки, определяется по формуле:

  мм.

_{Определим длину прошивной  зоны по формуле:}

Разобьем  на 5 участков:  

.

Пользуясь данной методикой определим ширину контактной поверхности для каждого сечения в конусе прошивки, подставив все известные и найденные значения в известные формулы. Результаты расчета приведены в таблице 11.

Таблица 11

Таблица результатов расчета 

	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
0	489,0632	200	1	26,13516	1,598495	35,49791
1	510,9505	195	1,05	27,492607	1,68152	35,90005
2	532,8379	190	1,11	28,958626	1,771185	36,27993
3	554,7253	185	1,17	30,54511	1,868219	36,64095
4	576,6126	180	1,23	32,265629	1,97345	36,98632
5	598,5	175	1,44	37,550884	6,776452	56,37951

 

Рассчитаем ширину контактной поверхности в конусе раскатки аналогично.

Найдем радиус валка R₁₀:

Тогда, радиусы валка в  зоне раскатки можно рассчитать по формуле:

,

где - изменение радиуса валка на участке раскатки, определяется по формуле:

Определим соответствующие  радиусы заготовки по формуле:

,

где - изменение радиуса заготовки на участке прошивки, определяется по формуле:

  мм.

_{Определим длину прошивной  зоны по формуле:}

Разобьем  на 5 участков:  

.

         Результаты расчёта ширины контактной  поверхности для конуса раскатки приведены в таблице 12.

Таблица 12

Таблица результатов расчета 

	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
5	598,5	175	1,44	37,550884	6,776452	56,37951
6	611,5041	184,3	1,41	36,87058	6,653684	57,57336
7	624,5083	193,6	1,43	37,257082	6,723433	59,35723
8	637,5124	202,9	1,48	38,780055	6,998269	61,80545
9	650,5165	212,2	1,6	41,736846	7,531853	65,09518
10	663,5207	221,5	1,79	46,816229	8,448481	69,5778

 

Определим площадь контакта металла с валком по формуле:

,

где F_пр - площадь контакта металла с валком в конусе прошивки, мм;

      F_раск - площадь контакта металла с валком в конусе раскатки, мм.

Определим площади контакта металла с валком для конусов  прошивки и раскатки по формуле:

.

 

Определим среднее нормальное давление в конусе прошивки по формуле:

.

Подставив рассчитанные значения в формулу, имеем:

.

Рассчитаем нормальное давление в конусе раскатки по формуле:

.

Подставив рассчитанное значение в формулу:

.

Тогда полное усилие на валок  рассчитаем по формуле:

.

Подставим найденные значения в формулу, получим:

.

Рассчитаем момент прокатки по формуле:

.

Подставим рассчитанные значения в формулу, получим:

.

         Мощность прокатки определим  по формуле:

 

Нагрузка на главные привода:

 

Допустимая нагрузка на главные  привода стана I_пр=6,4КА

Как видно из расчётов при  изменении диаметра валка и угла подачи нагрузка на главные привода стана остаётся в допустимых пределах, что позволяет без сбоев работать оборудованию прошивного стана.

 

5.2.2.Конструктивные изменения рабочей клети

 

Изначально минимальный  диаметр бочки валка прошивного стана составлял 1427мм. При меньшем  диаметре не было возможности правильно  настроить стан (свести валки до нужного уровня) из-за того, что подушка  левого валка упиралась в стул, на котором стоит вводная проводка. Для решения данной проблемы было предложено:

1. сфрезеровать подушки валков (рис. 13);
2. подрезать стул вводной проводки (рис. 14).

Изменение конструкции подушки  валка прошивного стана

Рис. 13

Изменение конструкции стула

Рис. 14

 

На рис. 15 приведен конкретно интересующий нас узел. Рисунок выполнен в масштабе, благодаря этому можно оценить изменение конструкции стула и подушки.

Рис. 15

На рис. 16-18 приведены наглядные схемы стыковки профиля подушки валка и стула вводной проводки.