Теоретическое введение

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Московский институт стали и сплавов

ВЫКСУНСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра Технологии и оборудования обработки металлов давлением

 

Е.А. Харитонов

Лабораторная (практическая) работа № 3

УПРУГИЕ ДЕФОРМАЦИИ РАБОЧЕЙ КЛЕТИ

(уточнённая и дополненная)

 

 

Зав. кафедрой ТиООМД С.В. Самусев

 

Автор Е.А. Харитонов

 

Цель работы

 

Определение усилий прокатки различных металлов, определение упругой деформации клети в зависимости от усилия прокатки.

 

Теоретическое введение

 

Рабочая клеть прокатного стана, как и всякая другая конструкция, представляет собой упругую систему. Под действием силы прокатки ее детали упруго деформируются: стойки станин растягиваются, поперечины станин прогибаются, валки прогибаются и сплющиваются, многие детали (подшипники, подушки, нажимные винты, гайки, подпятники и др.) сжимаются. В результате всех этих деформаций зазор между валками увеличивается. Разность между зазором во время прокатки и начальным зазором между ненагруженными валками называется пружиной рабочей клети. Зазор между валками в момент прокатки равен толщине выходящей полосы (если пренебречь очень малым упругим восстановлением толщины полосы после прокатки); поэтому пружину можно представить в виде:

δ = h₁ – s₀,

где h₁ — толщина полосы на выходе из валков; s₀ — зазор между ненагруженными валками.

Пружина рабочей клети δ; зависит в основном от усилия прокатки и может быть представлена в виде графика (рисунок 3.1).

Р, Мн

 

 

Рисунок 3.1 – Типичный вид зависимости пружины рабочей клети от силы прокатки

 

Линия, представленная на графике, называется упругой линией клети. Она состоит из двух участков — криволинейного и прямолинейного. Криволинейный участок показывает, что на начальной стадии нагружения пружина резко увеличивается даже при небольшом росте силы Р. Это, объясняется выборкой зазоров и неплотностей (люфтов) в сочленениях деталей и местной повышенной деформацией в точках локального контакта. Основная часть упругой линии клети прямолинейна. Ее наклон характеризуется углом θ;. Очевидно, чем больше угол θ;, тем выше жесткость рабочей клети. Тангенс угла θ; называют модулем жесткости клети М_к. Нетрудно видеть, что:

В качестве базы можно принять Δδ; = 1мм. Тогда становится понятной физическая сущность модуля жесткости клети: это есть усилие, вызывающее увеличение пружины на 1мм. В зависимости от конструкции клети и величины приложенных сил упругая деформация может колебаться в весьма широких пределах: от 0,1–0,5 миллиметра в листовых, чистовых клетях проволочных станов до 5-10 мм на блюмингах, черновых клетях обжимных станов.

В расчетах часто используется величина, обратная модулю жесткости: 1/М_к. Ее называют податливостью клети. По своему смыслу податливость клети показывает, насколько изменяется пружина при увеличении или уменьшении усилия Р на 1МН (или 1т).

Многочисленные исследования упругих деформаций клетей приводят к выводу, что основную долю пружины, до 50—70%, составляет деформация валковой системы: прогиб и проседание опорных валков, сжатие в контакте рабочих и опорных валков, прогиб рабочих валков. Доля деформации других деталей и узлов меньше: станин – до 15 – 18%; подшипников – до 15%; нажимного узла – до 15 %; остальных деталей – до 10 – 15%.

Определение пружины клети δ; при заданных условиях прокатки необходимо для правильной установки валков, выбора величины начального зазора s₀. С другой стороны, если известна пружина, то можно предсказать толщину полосы после прокатки h₁ при заданном валковом зазоре.

h₁ = s₀ + δ;

Из построения на рисунке 3.1 находим:

где s₁ – приращение валкового зазора при очень малом усилии (сумма зазоров в контактах нагружаемых деталей).

Подставив выражение в приведенные выше формулы, получим:

Если пренебречь величиной s₁ или включить ее в s₀,то получим:

В литературе эта формула именуется уравнением Головина-Симса.