Расчет главной линии рабочей клети и режима прокатки полосы 0,4×1260 мм из стали марки 08КП на четырехклетевом непрерывном стане холодной прок

 

1. Суммарные усилия на штоках половины гидроцилиндров каждого устройства (расположенных в окне одной станины):

         Y₃₁ = Y = 9,76 МН,  Y₃₂ = 1,4G₇ /2/100 =1,4·51,07/200= 0,36 МН,

         Y₃₃ = Y₁ + 1,2G₃ / 2 /100 =0,244+1,2·4,81/200=0,274 МН,                            

      Y₃₄ = (G₃ + G₇)/100 = (4,81 + 51,481)/100 = 0,565 МН.  

2. Ход поршня каждого гидроцилиндра:

H₅₁ = H + D – D₁ + (D₀ – D₂) / 2 =

= 30 + 500 – 460 + (1320 – 1250)/2 = 105 мм

     H₅₂ = H +2( D – D₁ )+ D₀ – D₂ =30+2(500-460)+1320-1250=180 мм,            

H₅₃ = H + D – D₁ =30+500-460=70 мм,

H₅₄ = D – D₁ + (D₀ – D₂) / 2 =500-460+(1320-1250)/2=75 мм.

Далее расчёт ведут в цикле для j = 1,...,4; пример расчёта приведён только для нажимного устройства, а все результаты представлены в табл. 7.

3. Диаметр поршня:

,  Þ⁵710 мм. 

4. Толщина конструктивных элементов гидроцилиндра (стенки, днища, крышки, поршня):

  , Þ²85 мм.         

5. Наружный диаметр:

d_13j = d_12j + 2t_0j ,  d₁₃₁ = 710 + 2×85= 880 мм.   

6. Высота корпуса:

H_6j = H_5j + 3∙t_0j,  H₆₁ = 105 + 3×85 = 360 мм.                   

7. Диаметр, запас длины и длина штока:

d_14.j = 0,8d_12.j,  d_14.1 = 0,8×710 = 568 Þ ¹ 565  мм,    

∆l₁=H=30 мм, ∆l₂=2(D₁+D₂ /2-H₄)=2(460+1250 /2-1060)=50 мм,      (

∆l₃=D₁ –H₁=460-450=10 мм, ∆l₄=H /2=30 /2=15 мм,

l_19.j = H_5.j + t_0.j + Dl _j,  l_19.1 = 105 +85 + 30 = 220 мм.

 

 

Поршневой гидроцилиндр

Рис. 6

8. Масса  одного гидроцилиндра в сборе:

,   

  т. 

9. Оценки расхода масла и мощности насоса:

,  л/с,   

N_2j = p_jQ_j , N₂₁ = 25×5,66 = 141,4 кВт.

где h = 0,7 - механический кпд гидроцилиндра.

Таблица 6

Результаты  расчёта устройств для установки валков

j	Y3, МН	Н5, мм	d12, мм	t0, мм	d13, мм	Н6, мм	d14, мм	l19, мм	G8, т	Q, л/с	N2, кВт
1	9,76	105	710	85	880	360	565	220	1,810	5,650	141,4
2	0,36	180	120	10	140	210	95	240	0,050	0,646	10,34
3	0,27	70	110	10	130	100	85	90	0,009	0,543	8,69
4	0,56	75	220	20	260	135	175	110	0,054	0,543	8,69

 

10. Компоновка гидроцилиндров:

Оси гидроцилиндров нажимного устройства и устройства для установки линии прокатки совпадают с вертикальными осями  станин, а при виде спереди разнесены  на расстояние L₄, как и оси гидроцилиндров уравновешивающего устройства верхнего опорного валка (рис. 5). Оси гидроцилиндров уравновешивания и противоизгиба верхнего рабочего валка при виде спереди разнесены на расстояние L₁ (рис. 2). При виде сбоку расстояния по осям гидроцилиндров уравновешивания верхних рабочего и опорного валков (рис. 7) составляют:

B₃ = (B₁ + D₄) / 2 = (780 + 412,648)/2 =596,324 Þ⁵ 600 мм,  (45) 

B₅ = (B₁ + B₄) / 2 = (780 + 1350)/2 = 1065 мм.

11. Высота цилиндра нажимного устройства при забое новых валков:

H_7.1 = H_6.1 + 2H = 360 + 2·30 = 420 мм.    (46)

12. Размеры пакета прокладок под подушки нижнего опорного валка (сечение В₇´В₇ и высота при новых рабочих и опорных валках Н_7.4, при переточенных Н´_7.4, рис. 7):

B₇ = d_13.4 = 260 мм,

                            H_7.4 = H_6.4 + ∆l₄ = 135 + 15 = 150 мм,    

H¢_7.4 = H_6.4 + ∆l_19.4 – t_0.4 = 135 + 110 - 20 = 225 мм.

 

2.3. Узел станин

1. Толщина  бронзовых направляющих планок  на внутренних поверхностях стоек и размеры окна по ширине и высоте (рис. 7, 8а):

t = D₀ /40 = 1320/40 = 33 Þ¹ 30 мм, 

B₈ = B₄ + 2t = 1350 + 2×30 = 1410 мм,

H₈ = 2D + D₀ + 2H₃ + H_7.1 + H_7.4 =

= 2×500 + 1320 + 2×675 + 420 + 150 = 4240мм.

2. Размеры  сечений стоек и поперечин:

      h₁ = b₁ = b₂ = l₁₅ = 630,  h₂ = 1,5h₁ = 1,5×630 = 945 мм.  

3. Внешние габариты и радиус cкругления наружного контура:

     B₉ = B₈ + 2h₁ = 1410 + 2×630 = 2670 мм,      

H₉ = H₈ + 2h₂ = 4240 + 2×945 = 6130 мм,   R₁ = D₀ = 1320 мм.

4. Ширина лапы, высота лапы и бобышки (рис. 8в):

b₃ =h₃= 0,2D₀= 0,2·1320=264 Þ¹ 260 мм,    

  h₄ = 1,25h₃ =1,25·260= 325Þ¹ 325 мм.

5. Привязка линии прокатки и низа лап к низу окна станины:

                    H₁₀=H_7.4+H₃ + D₀ /2 + D = 150+675+1320/2+500=1985 мм,  

H₁₁ = h₃ = 260 мм.                    

6. Диаметр и базы четырёх шпилек для крепления станины

 к плитовине:

d₁₅ = 0,08D₀ +10= 0,08×1320+10 =120 мм,

B₁₀ = B₉ +b₃ = 2670 + 260= 2930 мм,   

l₂₀ = b₁/2 =630/2= 315 мм.

Каждая лапа крепится к плитовине двумя шпильками, таким образом, в нашем случае следует использовать 8 шпилек М120. К фундаменту плитовины крепятся 8 фундаментными болтами такого же диаметра длиной (20…30)·d₁₅.

7. Масса одной станины и направляющей планки:

G₉ = 2r₅[h₁b₁H₈ + h₂b₂B₉ – R₁²b₂(2 – p /2)] = 42,58 т,  

G¢₉ = r₇t[H₈ – 400]l₁₅ =8,6·0,03·(4,24-0,4)·0,63= 0,624 т.

Два соединительных короба (рис. 8б) крепятся болтами к верхней и нижней поперечинам станин.

8. Толщина  стенок и фланцев, диаметр крепёжных  болтов:

0,02×1320 = 26 мм, 1,25×26 = 33 мм,        

33 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компановка элементов в окне станины

Рис. 7

 

1 - гидроцилиндр нажимного устройства;

2 - подушка верхнего опорного валка;

3 - подушка верхнего рабочего валка;

4 - подушка нижнего рабочего валка с гидроцилиндрами уравновешивания и противоизгиба рабочих валков;

5 - подушка нижнего опорного валка с гидроцилиндрами уравновешивания верхнего;

6- планка;

7 - комплект подкладок.

 

Толщины округляют до целых в соответствии с общепринятым правилом, а диаметр шпилек – до ближайшего меньшего размера в параметрическом ряду метрических резьб  по ГОСТ 9150 – 81, то есть следует принять резьбу М 33. Число болтов – 6-8 на каждый фланец (по 3 - 4 в ряду), а расстояние между болтами назначают конструктивно.

9. Высота  и ширина фланцев:

945 – 10 = 935 мм,    

1410 мм.

Станина (а), короб соединительный (б) и лапа на плитовине (в)

Рис. 8

10. Ширина и длина короба:

мм,                                  

 мм.

11. Масса одного короба:

 т.   

Плитовины представляют собой балки Г - образного сечения (рис. 8в), на которые станины опираются лапами.

 

12.  Основные размеры плитовины, включая длину:

 мм,  мм, 

2×260 = 520 мм,   2580 + 2×630 = 3840 мм.

13. Масса одной плитовины и узла станин:

7,16 т,   

2(42,58+2·0,62+2,42+7,16)=106,81 т.

 

4. Установка клети

1.  Масса  клети:

   т.     

   2. Уровень линии прокатки  относительно опорных поверхностей  лап (плечо опрокидывающей силы): 

 мм.  

3. Максимально  возможный опрокидывающий момент  в клети:

       

4. Усилия, прижимающие плитовину к фундаменту:

  МН.   

5. Удельное давление наиболее нагруженной плитовины на фундамент:

 Н/мм²  <[q] = 1,5... 2,0  Н/мм².  

 

2.5. Напряжения в деталях клети  и их деформация

2.5.1. Валки

1. Напряжения кручения в приводных  концах рабочих валков, напряжения кручения в шейках рабочих валков, напряжения изгиба при максимальном усилии противоизгиба и результирующие напряжения:

 

 Н/мм²,

 Н/мм²,

                                    

Н/мм²,          

 Н/мм².

 

2. Напряжения изгиба в бочке и шейках опорных валков:

 Н/мм²,   

 Н/мм².

3. Погонная нагрузка на контакте  между рабочими и опорными  валками, а также между рабочими  валками и полосой минимальной  ширины:

 МН/м,   

 МН/м.

4. Приведенные  модули упругости и радиусы  валков на контактах между  рабочим и опорным валками,  а также между рабочими валками  и полосой:

, поскольку все валки стальные,

 м,  м. 

5. Напряжения  на контакте между рабочими  и опорными валками, а также между рабочими валками и полосой:

          

Н/мм²,  

 Н/мм².

Все  контактные напряжения в валках не превышают  допускаемых.

6. Прогибы  на длине между осями ПЖТ  одного опорного валка под  действием изгибающих  моментов и поперечных сил:

 мм,   

 мм.

7. То  же на длине бочки:

 мм,  мм.                 

 

8. Деформация  сплющивания на контакте между  опорным и рабочим валком, а также между двумя рабочими и полосой:

 мм,   

 мм.

9. Суммарная  деформация валков, жесткость валковой  системы, а также суммарная  деформация валков в предположении,  что часть прогиба от опор  до краёв полосы компенсируется  профилировкой валков [1]:

мм,   М_в=2Y / δ_в=2∙9,76 / 2,2148=8,96 МН/мм,                          

 мм. 

2.5.2. Детали в окне  станины

1. Напряжения и деформации сжатия  двух пакетов подкладок под  подушками нижнего опорного валка:

 Н/мм²,

мм.

     2. Оценка напряжений и деформаций  сжатия в подушках опорных  валков:

 Н/мм²,

       

мм.                      

      3. Напряжения и деформация в  цилиндре нажимного устройства:

Днище:

 Н/мм², 

       

мм.                       

Поршень и шток:

 Н/мм²,

 мм.

Деформация  масляного столба высотой 1 мм при  модуле упругости масла E_М=0,016×10⁵ Н/мм² [3]:

мм.

4. Суммарная деформация сжатия  элементов в окне станины без  учета деформации масляного столба в гидроцилиндре и с учетом деформации масляного столба максимальной высоты:

 мм,   

  мм.

 

2.5.3. Станина

1. Площади, моменты инерции и сопротивления стоек и поперечин

м²,  м².

          

м³,     м³.      

 м⁴,  м⁴.

2.  Длины  нейтральных линий стоек и  поперечин:

м,

м.

3. Статически неопределимый момент в углах станины и напряжения в стойках и поперечинах, а также среза в лапах:

 МНм, Н/мм,  

 Н/мм²,

                                             Н/мм².                                 

4. Деформация стоек: