Студопедия — ВВЕДЕНИЕ. Каменск-Уральский – старейший металлургический центр на Урале и в России.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ВВЕДЕНИЕ. Каменск-Уральский – старейший металлургический центр на Урале и в России.






 

Каменск-Уральский – старейший металлургический центр на Урале и в России.

Более трехсот лет тому назад здесь был по­лучен первый уральский чугун. Синарский трубный завод был основан в 1934 году, когда в регионе развернулось грандиозное промышленное строительство. Город Каменск-Уральский был выбран благодаря своему выгодному железнодорожному сообщению, наличию в окрестностях нескольких рудников, а также наличию людских ресурсов. С момента создания труболитейного производства завод совершил серьезный прорыв, став современным предприятием, вошедшим в семерку крупнейших трубных за­водов России.

В сороковых годах, во время Второй Мировой Войны, завод принимал оборудование эвакуированных заводов, срочно монтировал новые цеха, осваивал новую продукцию. В годы войны выпуск продукции увеличился почти в три раза.

В пятидесятые годы завод уделял особое внимание механизации трудоёмких процессов. Для усовершенствования и разработки новых технологий была усилена центральная заводская лаборатория, стали широко привлекаться научно исследовательские институты. Благодаря упорному и творческому труду заводских инженеров и рабочих заводу было присвоено высокое звание "Лучшее предприятие Свердловской области".

В результате многолетней работы к настоящему моменту Синарский Трубный Завод является патентообладателем 18-ти изобретений.

В шестидесятых-семидесятых годах завод избрал своей тактикой капитальное строительство, введение новых цехов. Подобная тактика обуславливалась резко возросшим спросом на трубы нефтяного сортамента для освоения богатых месторождений Западной Сибири.

В это же время полным ходом развернулось строительство объектов соцкультбыта: жилья, больниц, стадионов, школ.

В конце восьмидесятых, продолжая вводить в эксплуатацию новые цеха, завод приступил к осуществлению очередного этапа модернизации завода. Было установлено современное оборудование, закупленное в Великобритании и Германии.

Ещё в 1984 году Указом Президиума Верховного Совета ССР Синарский Трубный Завод был награждён орденом Трудового Красного Знамени за большой вклад в развитие трубной промышленности.

В девяностых годах заводом было освоено производство принципиально новой бурильной трубы, не имеющей по своим техническим данным аналогов среди продукции западных стран.

В 1992 году завод был преобразован в Открытое Акционерное Общество Синарский Трубный Завод (ОАО «СинТЗ»).

В 2002 году Синарский завод вошел в состав Трубной металлургической компании (ТМК) – одного из ведущих мировых холдингов по производству стальных и чугунных труб, который объединяет под своим управлением четыре крупнейших российских трубных завода.

Продукция, выпускаемая Синарским трубным заводом, очень перспективна. Уникальность его состоит в том, что это единствен­ное в стране предприятие, которое производит полный спектр нарезных труб, используемых для комплектации нефтяных и газодобывающих скважин.

 

 

1. ОПИСАНИЕ ПРОКАТНОГО СТАНА ПРОДЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ДУО -140

 

1.1. Продукция ТПА 140 ее назначение и потребители

 

Трубопрокатный цех. №2 выпускает бесшовные горячедеформированные трубы диаметром от 55,9мм. до 168,3мм. с толщиной стенки от 5,0мм. до 22,5мм и длиной готовых труб от 4,0м. до 12,5м.

Назначение выпускаемых цехом труб самое различное – это:

- трубы общего назначения, предназначенные для различных сфер хозяйственной деятельности (сельское хозяйство, машиностроение, атомная промышленность);

- трубы нефтяного сортамента, предназначенные для добычи и транспортировки газа и нефти:

а) нефтегазопроводные, в том числе повышенной коррозионной стойкости;

б) обсадные, в том числе повышенной коррозионной и хладостойкости;

в) насосно – компрессорные гладкие и с высаженными концами, в том числе повышенной коррозионной и хладостойкости;

г) трубы бурильные;

- трубы передельные, предназначенные для получения холоднодеформированных труб в трубоволочильных цехах завода, для изготовления муфт к нарезным трубам (насосно – компрессорные, обсадные трубы), металлических протекторов резьбы.

Внешними потребителями (за исключением других цехов завода, которыми являются Т-4, В-2) продукции являются как частные лица, так и крупнейшие нефтяные компании, такие как СУРГУТНЕФТЕГАЗ, ТАТНЕФТЬ, ГАЗПРОМ, ЛУКОЙЛ, ТНК, BRITISH PETROLEUM, а также ряд компаний стран СНГ, ОАЭ, Египта, Турции, Германии, США и др.

 

1.2. Исходное сырье

 

Исходным сырьем для изготовления готовых товарных (трубы общего назначения, нефтегазопроводные, насосно-компрессорные, бурильные, обсадные) и передельных (для передела в других цехах, в том числе в волочильных, муфтовой заготовки для насосно-компрессорных, обсадных труб) труб в трубопрокатном ТПА 140 являются:

а) для получения бесшовных горячедеформированных труб собственного проката ТПА-140 (диаметром от 73 до 168,3мм.) – трубная заготовка круглого сечения, полученная методами прокатки (катаная) или непрерывной разливки (непрерывно – литая) диаметром 120мм., 130мм., 140мм., 150мм., 156мм., получаемая в виде штанг длиной от 6,5м. до 12,0м., овальностью до 8мм; кривизной не более 0,3% длины с косиной реза торцов не более 7мм. Материал заготовки – марки стали 10, 15, 20, 30, 35, 45, 20Ф, 20К, 20ПВ, 20ЮЧ, 09Г2С, 12ГБ, 14Г1Ф, 14Г2Ф, 15ГФ, 15Х5М, 17ГС, 26ХМФА, 30ХМА, 30ХГС, 12Х1МФ, 32ХМА, 32ХГ, 32Г2, 37Г2С, 38ХНМ, 37ХГФ, 38Г2С, 40ХН, Д;

б) для изготовления бесшовных горячедеформированных труб, прочностные характеристики которых получают путем проведения термической обработки в цехе по производству труб нефтяного сортамента (Т-4) – из труб:

- групп прочности от Х-52 до Х-65 для нефтегазопроводных труб по требованиям

API 5L;

- от Е до М для насосно – компрессорных и обсадных труб по требованиям ГОСТ 632, ГОСТ 633 и других стандартов, разработанных на их основе, а также от N(80) до C95 по требованиям API 5CT;

- от Е до М для бурильных труб по ТУ 14-3-1571, ГОСТ Р50278 и других технических условий (ТУ), а также G105, S135, X95 по требованиям API 5D,

имеющих или не имеющих отделку концов;

в) комплектующие изделия:

- муфты для свинчивания резьбовых соединений насосно – компрессорных и обсадных труб групп прочности соответствующих группе прочности труб (в отдельных стандартах допускается использование муфт более высоких групп прочности);

- замки для приварки трением к бурильным трубам также соответствующих групп прочности;

- предохранительные детали (протекторы) комбинированного (металл и полимер) или цельнометаллического типа для защиты резьбы, фаски, внутренней поверхности труб.

1.3. Описание прокатного стана

 

Стан продольной прокатки предназначен для приема гильзы из прошивного стана, для прокатки гильзы через клеть с одноручьевыми валками на коротких конических оправках и передачи трубы к выходным сторонам трехвалковым обкатным станам.

Станы продольной прокатки входит в состав ТПА «140» с производительностью 195 тыс.т./год. На стане допускается прокатка труб с большей толщиной стенки, а так же труб из высоколегированных сталей при условии, что силовые параметры при этом не будут превышать указанных в характеристики.

Станы продольной прокатки, представляющие собой две одинаковые двухвалковые клети, образующие шестигранный калибр и расположенные последовательно друг за другом («тандем» или полунепрерывный стан). Предназначены для раскатки гильзы с прошивного стана в черновую трубу, уменьшения разностенности трубы по сечению и длине. Двухвалковая конструкция калибра и метод прокатки – продольный, без вращения трубы в очаге деформации – образует неизбежное течение металла в выпуска калибра, что обеспечивает наличие на черновой трубе двух диаметрально противоположных буртов, которые частично раскатываются на втором стане продольной прокатки путем кантовки (поворота) трубы перед станом на угол 60 - 90º при уменьшении степени деформации. Краткая техническая характеристика приведена в табл. 1.

Техническая характеристика СПП.

Таблице 1.

№ п/п Наименование параметра Единица измерения Значение
  Тип станины - закрытый
  Диаметр рабочих валков мм от 585 до 645
  Материал валков:    
3.1 СПП-1 - сталь 60ХГ или чугун ТШХН-42
         

 

     
       

 

Продолжение таблицы 1.

  3.2 СПП-2 - чугун ТШХН-42
  Длина бочки валка мм  
  Осевая регулировка валков мм ±10
  Ход нажимного винта мм ±50
  Скорость подъема нажимных винтов мм/с 0,14
  Шаг винта УРМ мм  
  Тип электродвигателя привода - постоянного тока
  Мощность электродвигателя кВт  
  Частота вращения электродвигателя об/мин от 0 до 250
  Длина стержня:    
12.1 СПП-1 мм  
12.2 СПП-2 мм  
  Материал оправок - 140Х17Л, 300Х32Н3ФЛ

 

     

 

Станы продольной прокатки служат для раскатки гильзы в трубу с за­данной толщиной стенки. В цехе Т-2 ОАО «СинТЗ» установлен тандем – это два последовательно расположенных стана продольной прокатки (СПП №1 и СПП №2) с осевой выдачей трубы.

Прошитая гильза передается по транспортному рольгангу к переднему столу стана продольной прокатки №1 (СПП №1). В проводке перед станом установлен скрывающийся упор, для ограничения хода гильз при нарушении ритма нормальной работы. Упор представляет собой подвижную доску, расположенную в пазу станины. Энергия удара поглощается пружинными амортизаторами.

Опускание и подъем доски упора производится пневмоцилиндром через рычажную систему. Таким образом скрывающийся упор удерживает гильзу, если в стане еще не окончена прокатка предшествующей трубы.

Передний стол обоих станов предназначен для задачи гильзы в валки рабочей клети, а так же для сбора в карманы незаданных по какой-либо причине гильз.

На переднем столе стана уста­навливают две пары задающих фрикционных роликов (рис.1). Вращение роли­ков производится от электродвигателя постоянного тока с регулируемой скоростью через конические передачи, а сведение и разведение их от пневма­тического цилиндра через систему рычагов. При сближении роликов труба получает поступательное движение.

Сведение роликов на трубу производится двумя пневмоцилиндрами, один из которых имеет винтовой регулятор хода, необходимый для ограничения деформации трубы роликами. Для синхронизации сведения роликов подвижные корпуса связаны между собой зубчатыми секторами. Воздух в пневмоцилиндры подается для нерегулируемого – в обе полости, а для регулируемого – в полость, производящую сведение роликов.

 

Схема задающего механизма

1 – привод вращения роликов; 2 – пневмоцилиндр; 3 – ро­лики

Рис.1

Перед задачей гильзы в валы СПП №2 необходимо произвести её кантовку на угол ≈900. Для этого служит рольганг перед задающими роликами, во время движения по которому гильза получает осевое вращение.

Угол между осью вращения роликов и перпендикуляром к оси прокатки в вертикальной плоскости может изменяться. Этот угол настраивает старший вальцовщик стана с учётом обеспечения необходимого угла кантовки.

Рабочая клеть представляет собой стальную станину закрытого типа с размещенными в ней двумя рабочими валками с подушками.

Кроме того, на клети размещены нажимное устройство, механизм осевой регулировки валков и механизма перехвата стержня. В подушках верхнего рабочего валка расположено пружинное уравновешивание (по 4 пружины на каждую подушку). Нажимные винты приводятся в вращение от электродвигателя через червячно-глобоидный редуктор. Хвостовики нажимных устройств имеют эвольвентное шлицевое соединение с червячными колесами редукторов. Наличие расцепной зубчатой муфты между редукторами дает возможность раздельной настройки нажимных винтов. Для ограничения хода нажимных винтов установлен конечный выключатель. Для отсчета величины хода валков один из винтов нажимного устройства снабжен лимбом с ценой деления 0,1 мм. Рабочие валки имеют возможность осевого регулирования с помощью механизма осевой регулировки.

Крышки подушек рабочих валков рабочих валков с не приводной стороны снабжены выступами. Эти выступы зажимаются между приливами рычагов осевой регулировки. Сведение одной пары рычагов и разведение другой пары рычагов винтовыми стяжками обеспечивает перемещение валка в осевом направлении.

Опорами рабочего валка являются четырехрядные конические подшипники, закрепленные на валках и в подушках.

Механизм перехвата стержня состоит из литого стального фланца и корпуса, обоймы, рычажной системы, сменных проводящих воронок и пневмоприводов перехвата и стержня. Обойма может поворачиваться относительно корпуса на подшипниках скольжения.

Выходная сторона – комплекс механизмов, обеспечивающих: удержание, центрирование и охлаждение стержня с оправкой во время прокатки; прием и транспортировку трубы после прокатки гильзы; смену оправки и регулировку ее местоположения в очаге деформации.

К этим механизмам относятся: механизмы выдающих роликов (с приводами) и центрующих роликов; узлы проводок; механизм перемещения стержня (с приводом); упорно-регулировочный механизм.

Выдающие ролики (4 пары) расположены с одинаковым шагом и предназначены для транспортировки трубы за пределы УРМ. Центрующие ролики (4 пары) предназначен для центровки стержня во время прокатки.

Центрующие и выдающие ролики собраны попарно: на одном корпусе вместе с узлом проводки монтируется одна пара выдающих роликов и одна пара центрующих роликов. Первая пара центрующих роликов (по ходу металла) имеет привод вращения от электродвигателя через низкооборотистый редуктор, шестеренную клеть и карданные валы. Все это составляет механизм, предназначенный для перемещения стержня при смене оправки и в случае отскока стержня от упорной головки вызванного силой упругой деформации в конце прокатки.

На выходной стороне размещено 9 узлов проводок. Задний стол оканчивается упорно-регулировочным механизмом, предназначенным для удержания оправки и стержня, подвода к ним охлаждающей воды, а так же регулировки местоположения оправки в очаге деформации. Упорно-регулировочный механизм состоит из станины, на которой собран механизм, узла каретки и механизма перемещения каретки с приводом.

Механизм перемещения каретки включает в себя две винтовых пары и привод вращения винтов через червячные передачи. Поскольку винты, на которых посажены колеса передач, могут перемещаться в осевом направлении из-за износа опорных полуколец, то колеса выполнены не червячными, а цилиндрическими косозубыми. Вращение червяков осуществляется от электродвигателя переменного тока. Ограничение перемещения каретки в обе стороны производится посредством двух конечных выключателей.

Главные приводы СПП №1 и №2 аналогичны. В состав привода входят 2 шпинделя, шпиндельный стул, двухвалковая шестеренная клеть с плитой, зубчатая муфта с промежуточным валом и электродвигатель постоянного тока.

Рольганг за СПП №1 служит для транспортировки прокатанной трубы к переднему столу СПП №2. Длина заднего стола СПП №2 увеличена в соответственно габариту металла и на столе размешены дополнительно пара центрующих и одна пара выдающих роликов.

Основная деформация гильзы (уменьшение диаметра и толщи­ны стенки) осуществляется в первом проходе.

Валки автоматического стана образуют калибр, по форме близ­кий к закрытым калибрам (рис. 2). Небольшие выпуски с углом α=300 сопрягаются с образующей валка радиусом 8–20 мм. Раскатку трубы осуществляют в калибрах одного и того же диа­метра или с понижением на 1-2 мм.

Диаметр оправок (рис.2.12) в СПП №1 на 2–4 мм больше чем в СПП №2. Вытяжка за проход в СПП №1 составляет 1,18–1,42, СПП №2 1,08–1,15.

Схема калибра на стане продольной прокатки труб

1 – валки, 2 – труба, 3 – оправка

Рис. 2

 

Схема креп­ления оправки авто­матического стана

 

1 – оправка; 2 – нако­нечник стержня; 3 – шпилька

Рис. 3

1.3.Описание рабочей клети

 

Рабочая клеть представляет собой стальную станину закрытого типа с размещенными в ней двумя рабочими валками с подушками. Кроме того, на клети размещено нажимное устройство, механизм осевой регулировки валков и механизм перехвата стержня. В подушках верхнего рабочего валка расположено пружинное уравновешивание. Нажимные винты приводятся во вращение от электродвигателя через червячно-глобоидный редуктор. Хвостовики нажимных винтов имеют эвольвентное шлицевое соединение с червячными колесами редукторов. Наличие разцепной зубчатой муфты между редукторами дает возможность раздельной настройки нажимных винтов. Для ограничения хода нажимных винтов установлен конечный выключатель.

Рабочие валки имеют возможность осевого регулирования с помощью механизма осевой регулировки.

Крышки подушек рабочих валков с не приводной стороны снабжены выступами. Эти выступы зажимаются между приливами рычагов осевой регулировки. Сведение одной пары рычагов и разведение другой пары рычагов винтовыми стяжками обеспечивает перемещение валка в осевом направлении.

Опорами рабочего валка является четырехрядные конические подшипники, закрепленные на валах и в подушках.

Для предохранения падения от попадания воды и окалины в подшипник со стороны бочки валка служит комбинированное уплотнение, с приводной стороны валка подшипник также защищен двумя уплотнителями, с не приводной стороны наглухо закрывается крышкой.

Механизм перехвата стержня размещается с выходной стороны клети. Он предназначен для захвата, удержания и поворота стержня с оправкой при выдаче прокатываемой трубы за пределы заднего стола. Механизм перехвата стержня состоит из литого стального фланца и корпуса, обоймы, рычажной системы, сменных проводящих воронок и пневмоприводов перехвата и поворота стержня. Обойма может поворачиваться относительно корпуса на подшипниках скольжения. Узел крепления служит для крепления клети в рабочей линии. Массивная литая стальная плитовина имеет направляющие, облицованные планками, из нержавеющей стали и, также облицованные планками, упорные вертикальные плоскости, воспринимающие все усилия реакции стержня при прокатке.

Для выбора зазоров и жесткого крепления клети в плитовине, клеть прижимается к вертикальным упорным плоскостям плитовины двумя специальными гидрозажимами. Для перемещения клети во время перевалки, на плитовине расположены два гидроцилиндра.

Узел каретки представляет собой корпус, с размещенными в нем упорной головкой с пневмоприводном и замком упорной головки с пневмоприводном. Через сверления в упорной головке и валу подается вода для охлаждения оправки и стержня.

Головка имеет конусную расточку, для размещения опоры, закрепляемой четырьмя болтами. Упорная головка стопорится в рабочем положении замком.

В состав главного привода входят 2 шпинделя, шпиндельный стул, двухвалковая шестеренная клеть 650 с плитой, зубчатая муфта МЗП17 с промежуточным валом и электродвигатель постоянного тока П21-55-9К N=2000 КВТ; n=125/300 об/мин.

Шпиндели – зубчатые, при работе закрываются специальным ограждением. Для обслуживания шпинделей ограждение снабжено открывающимися кожухами – дверцами.

При перевалках валков шпинделя поддерживаются в фиксированном положении рычагами шпиндельных стульев. Каждый рычаг может менять свое положение по высоте благодаря парам винт – гайка.

Смазка всех механизмов установок продольной прокатки – густая от централизованной системы смазки. Сорт смазки – ИП–I, ГОСТ 3257-53 (смазка заталкивателя – шприцем).

Смака редукторов задающих роликов – жидкая от централизованной системы смазки. Сорт смазки – АК-15 ГОСТ 1862-51.

Смазка рабочей клети:

- смазка подшипников рабочих валков – густая от централизованной системы смазки, сорт смазки - ИП–I, ГОСТ 3257-53.

- смазка направляющих поверхностей подушек – густая при перевалках.

- смазка редукторов нажимного устройства – густая накладная.

-смазка нажимных гаек и подпятников нажимных устройств – густая.

- смазка механизма перехвата стержня – густая при перевалках.

- смазка направляющих плитовин – густая при перевалках.

Смазка шестеренных клетей ДУО – жидкая от централизованной системы смазки. Сорт масла – АК-15 ГОСТ 1862-51.

Смазка шпинделей главных приводов установок – заливная. Сорт масла – трансмиссионное с присадкой «Л» или «З», ГОСТ 3823-54. на один шпиндель – 20 л.

 

2. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ РАБОЧЕЙ КЛЕТИ

 

2.1. Расчет валков на прочность

 

Валки прокатных станов работают в условиях непрерывного истирания их металлом прокатываемых труб, резко меняющегося температурного режима, испытывают большие динамические нагрузки. Их прочность и жесткость также влияют на точность проката, как прочность и жесткость других элементов клети. Схема к расчету валка представлена на рисунке 4.

 

Рис. 4

Рассчитаем реакции от усилия прокатки на шейки валки по формуле:

R2= P x /a; R1= P – R2;

Р= 0,8 ∙ 1100= 880 кН.

R2= 880·0.65/1,3= 440 кН.

R1= 1100 -440 =660 кН.

Изгибающий момент в сечении ручья определяем по формуле

Μизг = R1· х.;

Μизг = 660 · 0,65= 429 кН·м.

Напряжение изгиба в сечении ручья определяем по формуле

из. = = ,

где Мизг - изгибающий момент, действующий в рассматриваемом сечении бочки

валка;

Wб – момент сопротивления поперечного сечения валка на изгиб;

D – диаметр валка по дну калибра, Dmin = 0,47м.

где Р – усилие металла на валок, Р = 1100 кН;

а – расстояние между центрами подшипников, а =1,3 м;

х – расстояние от середины калибра до центра подшипника со стороны шпинделя,

х = 0,65 м.

σиз.=429·10-3/0,1·0,473= 41,65 МПа

Напряжения изгиба в приводной шейке валка определяем по формуле

σизг. ш =R1· l / 0,2d3

где Lш – длина шейки валка, Lш = 0,75 м;

d – диаметр шейки, d = 0,245 м.

σизг. ш = 660 · 0,75 · 10-3/0,2 · 0,2453= 165 МПа.

Напряжения кручения в приводной шейке валка определяем по формуле

τкр= Мкр/ 0,2 · d3;

τкр= 182 · 10-3 / 0,2 · 0,2453= 60,6 МПа.

 

 

Валок выполнен из стали, суммарное напряжение в шейке валка определим по

формуле

σш = =246,8 МПа.

Напряжение в приводной части валка, в виде трефа определяем по формуле

;

Коэффициент запаса прочности в бочке валка, принимаем по таблице σв=580МПа,

τв=0,7·σв=0,7·580=406 МПа.

n= 580/41,65 = 13,92

в шейке валка

n = 580/346,8 = 1,67

в концевой части

n= 406/175 = 2,32

Все элементы вала, кроме шейки и концевой части валка, имеют коэффициент

запаса прочности ниже допустимого [n]=5. При этом слабым элементом валка

является приводная концевая часть валка.

2.2. Расчет на прочность подушек опорного валка клети.

Ап=0,660м - высота подушки, d=0,245 м.- диаметр шейки валка,

f= 0,003 – коэффициент трения, Rmax=0,88МН. – усилие прокатки,

У=0,654 м.- расстояние от нижнего края подушки, h1=0.120 м. – высота опасного

сечения, bп=0,420 м.- ширина подушки, Sст= 0,015 м2 – площадь поверхности,

σв=550 МПа, lп= 0,640 м. – длина подушки.

Силу замещения подушки при ее повороте определяем по формуле

Q = Rmaxfd/2aп;

Q =0,88 · 0,003 · 0,245/2 · 0,660 = 0,163 МН.

Напряжение изгиба в опасном сечении определим по формуле

σиз=6QУ/ bcn h12;

σиз=6 · 0,163 · 0,654/ 0,420 · 0,120 = 0,4 Мн.

 

Напряжение сжатия в опасном сечении определим по формуле

σсж= Rmax / Sст;

σсж=0,88/0,015= 77,85 МПа.

Суммарное напряжение в опасном сечении определим по формуле

σ= σиз+ σсж:

σ= 0,163+ 78,85 = 79,01 МПа.

Коэффициент запаса прочности подушки

n=550/79,01= 6,96; т.к. [n]=5, то 6,96 > 5 условия прочности выполняются.

 

2.3. Рассчитать на прочность гайку нажимного механизма

 

Размеры гайки с упорной резьбой по ГОСТ 10177-82: dг= 0,27 м, hг=0,3 м,

dот=0,19 м, d=0,185 м, d=0,18 м, S= 0,016 м, В= 0,008 м.

Напряжение смятия на поверхности соприкосновения гайки с поперечиной

станины определяем по формуле

σсм.г = 4 Rmax / π (dг2 – dот2);

σсм.г = 4 · 0,88 / 3,14 (0,272 – 0,192) = 30,34 МПа.

Определяем количество винтов гайки: m= 0,3 / 0,016 = 5

Усилие, действует на виток резьбы: Rmax / m = 0,88/ 5 = 1,8 Мн.

Напряжение смятия резьбы гайки определяем по формуле

σсм.= Rmax / m · 4 / π (dг2 – dот2);

σсм.= 0,88 / 5 · 4 / 3,14 (0,272 – 0,192) = 1,52 МПа.

Напряжение изгиба в резьбе определяем по формуле

σиз.= Rmax / m · 1,5 (d – d) / π d B2;

σиз.= 0,88 / 5 · 1,5 (0,27 – 0,185) / 3,14 · 0,27 · 0,0082 = 39,1 МПа.

Напряжение среза в резьбе определяем по формуле

τср= Rmax / m · 1 / π d B;

τср= 0,88 / 5 · 1 / 3,14 · 0,27 · 0,008 = 25,8 МПа.

 

 

Рассчитаем коэффициенты запаса прочности при σв=400 МПа и τср= 270 МПа

-для поверхности соприкосновения гайки с поперечной станины

N=400 / 30,34 = 13,31;

- для резьбы гайки по напряжениям смятия

N=400 / 1,52 = 263,1;

- для резьбы гайки по напряжение изгиба

N=400 / 39,1 = 10,21;

- дл резьбы гайки по напряжениям среза

N=270 / 25,8 = 10,46.

Условия прочности выполняются.

2.4. Рассчитать на прочность предохранительный стакан рабочей

клети.

Стакан изготовлен из чугуна с временным сопротивлением σв=450 МПА.

Размеры стакана dп= 0,165 м, d0= 0,29 м, S=0.08 м, Rmax=8,8 МН.

Определяем напряжения изгиба в опасном сечении по формуле

σиз= 0,43 · Rmax/ S2 · ln (d0 / dп);

σиз= 0,43 · 8,8 / 0,082 · ln (0,29 / 0,165) = 1412 МПа.

Напряжения среза в этом сечении рассчитывается по формуле

τср= Rmax / π d0 S;

τср= 11 / 3,14 · 0,29 · 0,08 = 1051,1 МПа.

Допускаемые напряжения на изгиб и срез определяем по формуле, приняв

τср= 0,7 · σв= 0,7 · 450 = 315 МПа.

[σ] = 450 / 2 = 225 МПа,

[τ]= 315 / 2 = 157,5 МПа.

2.5. Расчет станины на прочность

Станина рабочей клети – самый ответственный узел прокатного стана. В станину монтируют подушки валков и другие устройства, и механизмы, обеспечивающие заданную точность проката. В связи с этим при конструировании и изготовлении станин их прочности и жесткости уделяется особое внимание.

Станина стана продольной прокатки представляет собой литую массивную жесткую раму, в середине которой сделано окно для установки подушек валков.

Станины прокатных станов имеют сложную конфигурацию и не поддаются точному расчету. Для упрощения расчета представим станину в виде жесткой прямоугольной рамы, состоящей из двух одинаковых стоек и двух поперечин.

Для расчета используем следующие данные:

Р = 880 кН – максимальное усилие металла на валок;

L1 = 0,870 м – длина поперечины;

Вп = 0,830 м – ширина поперечины;

Hп= 0,240 м – толщина поперечины;

L2 = 2,100 м – длина стойки;

Всm = 0,290 м – ширина стойки;

Нсm= 0,250 м – толщина стойки. Упрощенная конструкция станины представлена

на рис.5. а, эпюры изгибающих моментов на рис.5. б.

К расчету станины закрытого типа

 
 

 

 


 

Рис. 5

 

В поперечинах действуют только изгибающие моменты. Напряжение изгиба рассчитывается по формуле:

изг= = ,

где М 0 = М 1 = М 3 = ,

где J1, J2 – моменты инерции поперечины и стойки соответственно;

Мп - максимальный момент изгиба поперечин.

 

Мп = ;

Мп = = 95,7 кНּм;

Wn – момент сопротивления сечения поперечины.

Wn= ;

Wn= = 0,01 м3;

 

Моменты инерции J1, J2 рассчитывают по формулам

J1= ;

J2= ;

J1 = = 1,82ּ10 –3 м4;

J2 = = 0,38 ּ10 -3 м4;

М0 = = 4,9 кНּм.

изг = = 9080 кПа = 9,08 МПа.

В стойках действует растягивающее напряжение ст

ст = ,

где Wсm – момент сопротивления сечения стойки.

Wсm= ;

Wсm = = 3,021 ּ10 –3 м3;

F2 – площадь поперечного сечения стойки,

 

F2 = Всm ּ Нсm;

F2 = 0,290 ּ0,250 =0,0725 м2.

ст = = 3095,5 кПа = 3,095 МПа.

Определяем коэффициенты запаса прочности по формуле

n = ,

где = 10 – минимальный коэффициент запаса прочности для станины;

= 500 МПа – предел прочности материала станины.

nп = = 51,02;

nст = = 161,5.

Станина рабочей клети стана СПП обладает высоким запасом прочности.

 

 

3 РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ РАБОЧЕЙ КЛЕТИ НА ЖЕСТКОСТЬ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЖЕСКОСТИ КЛЕТИ

 

3.1. Рассчитаем упругую деформацию опорных валков

 

Деформация валкового узла

fвал = 2(f1 + f 2).

Где f1 – прогиб валка под действием изгибающих моментов;

f2 – прогиб валков в результате действия поперечных сил.

Материал опорных и рабочих валков сталь марки 60ХГ, модуль упругости

Е= 2,15 ∙ 105 МПа, модуль сдвига G= 0,79 ∙ 105 МПа.

Составляющие прогиба опорного валка рассчитывается по формулам

f1= 64Р/ π Е D{1/3 (1-х/А)23- с3)+х2[А-с-(А-с)2/А – (А-с)3/3А2-х+х2/А-х3/3А2]+

+D4/d4[(1-х/А)2с3/3+х2((А-с)2/А-(А-с)3/3А2-2А/3+с)]};

f1= 64 ∙ 8,8/3,14∙2,15∙105∙0,47{1/3(1-0,65 / 1,3)2 ∙ (0,653-0,53)+0,652 [1,3-0,5-

-(1,3-0,5)2/ 1,3-(1,3-0,5)3/ 3∙1,32-0,65+0,652/ 1,3-0,653/ 3∙1,32] +

+ 0,4704/0,2454[ (1-0,65/ 1,3)2 ∙0,53/3+0,652((1,3-0,5)2/1,3 -

- (1,3 - 0,65)3 / 3∙1,32 - 2∙1,3/3 + 0,5)]} = 0,11 ∙ 10-3 м.

 

f2=4Р / π G D2 {(1-х/А)2 (х – с) + х22 (А – с – х) + D2/d2 c[ х22 + (1 –х /А)2]};

f2=4 ∙ 8,8 / 3,14 ∙ 0,472 {(1 - 0,65/1,3)2 ∙ (0,65 - 0,5) + 0,652 / 1,32

∙ (1,3 – 0,5 – 0,65) + 0,472/0,2452 ∙ 0,5 [ 0,652 / 1,32 + (1 – 0,65/1,3)2 ]}=

= 0,37 ∙ 10-3 м.

fвал= 2 ∙ (0,11 ∙ 10-3 + 0,37 ∙ 10-3) = 0,48 ∙ 10-3 м.

 

3.2. Упругая деформация подушек

Подушка валка претерпевает упругую деформацию сжатия, величину которой

определяют по формуле

fп=Rmaxh1/ lп bп Eп;

Где Еп = 2,0 ∙ 105 МПа – модуль упругости.

fп = 8,8 ∙ 0,12 / 0,64 ∙ 0,42 ∙ 2,0 ∙ 105 = 0,0196 ∙ 10-3 м.

Одновременно деформация двух подушек будет равна

fп = 2 ∙ 0,0196 ∙ 10-3 = 0,039 ∙ 10-3 м.

 

 

3.3Рассчитаем упругую деформацию подшипников опорных валков

 

Упругую деформацию одного подшипника качения определяем по формуле

δ= ;

δ= = 0,036 ∙ 10-3 м.

 

Суммарная деформация двух подшипников определяется по формуле

fпод= 2 ∙ 0,036 ∙ 10-3 = 0,072 ∙ 10-3 м.

 

3.4. Рассчитаем упругую деформацию станины рабочей клети.

 

Жесткость рабочей клети определяет точность размеров проката. Общая жесткость клети во многом зависит от жесткости станины, так как её упругая деформация определяет качество крепления всех других составляющих.

Суммарная вертикальная деформация станины определяется по формуле

fст = f 1 + f 2 + f 3,

где f1 – упругий прогиб верхней и нижней поперечин от действия изгибающих моментов;

f2 – деформация поперечин от действия поперечных сил;

f 3 - удлинение стоек от действия продольных сил.

Для станины прямоугольной формы, составляющие f1, f2 и f3 рассчитываются по формулам

f 1 = ;

f 2 = ;

f 3 = ,

где Е и G – модуль упругости и модуль сдвига материала станины соответственно;

для стального литья Е = 2,15ּ105 МПа, G Е = 0,79ּ105 МПа.

Rmax – реакция усилия прокатки на шейку валка,

Rmax = = 440 кН = 0,44 МПа.

Fср =

Jср = J1 = J3 = 1,82ּ10 –3 м4;

F1 – площадь сечения верхней поперечины, F1 = 0,159 м2;

F3 - площадь сечения нижней поперечины, F3 = 0,266 м2.

Fср = = 0,213 м2.

f1 = = 0,058 ּ10 –3 м.

f 2 = = 0,016 ּ10 –3 м.

f 3 = = 0,038 ּ10 –3 м.

Суммарная вертикальная деформация равна

f = = 0,112 ּ10 –3 м.

Для станов горячего проката деформация станины не должна превышать

⇐ Предыдущая12




Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 634. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Сосудистый шов (ручной Карреля, механический шов). Операции при ранениях крупных сосудов 1912 г., Каррель – впервые предложил методику сосудистого шва. Сосудистый шов применяется для восстановления магистрального кровотока при лечении...

Трамадол (Маброн, Плазадол, Трамал, Трамалин) Групповая принадлежность · Наркотический анальгетик со смешанным механизмом действия, агонист опиоидных рецепторов...

Мелоксикам (Мовалис) Групповая принадлежность · Нестероидное противовоспалительное средство, преимущественно селективный обратимый ингибитор циклооксигеназы (ЦОГ-2)...

СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...

Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...

Методика обучения письму и письменной речи на иностранном языке в средней школе. Различают письмо и письменную речь. Письмо – объект овладения графической и орфографической системами иностранного языка для фиксации языкового и речевого материала...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия