Расчет подушек прокатных валков

Подушки обычно изготавливают из литой стали 25Л, 35Л с пределом прочности ϭ_в=500-550 МПа.

Прочность подушек проверяют исходя из максимального усилия, действующего на нажимной винт (максимальной реакции на шейку валка от усилия прокатки R_max) и момента трения в подшипниках валков, стремящегося повернуть подушку (рис.4) в направлении вращения валка. Со стороны станины этому повороту подушки препятствует сила Q, определяемая по формуле

Q = , (16)

где d – диаметр шейки валка; а_п – высота подушки; f – коэффициент трения в шейках валков, выбираемый в зависимости от типа подшипника по табл.2

Рис. 4. Схемы нагружения подушек с подшипниками открытого типа (а) и закрытого типа с подшипниками качения (б) и ПЖТ (в)

В опасном сечении А подушки возникают напряжения изгиба ϭ_из под действием силы Q и напряжения сжатия ϭ_сж под действием силы R_max (см. рис.4). Суммарные напряжения равны

ϭ_Ʃ = ϭ_из+ ϭ_сж (17)

Напряжение изгиба в опасном сечении подушки определяют по формуле:

Ϭ_из.= М_из /W_из= 6∙Q∙у/ b_п∙ , (18)

где у – расстояние от нижнего края подушки (точки приложения силы Q) до центра тяжести опасного сечения; b_п – ширина подушки; h₁ –высота опасного сечения.

Напряжения сжатия рассчитывают по формуле

ϭ_сж = R_max /S_ст, (19)

где S_ст – площадь поверхности соприкосновения подушки с предохранительным стаканом или с подпятником нажимного винта.

Проверяют выполнение условия прочности подушки в виде (1) или (2), принимая допустимое значение коэффициента запаса прочности [n]=5.

 

Таблица 2

Значения коэффициентов трения в подшипниках

Подшипник	Коэффициент трения
Скольжения текстолитовый	0,004 – 0,008
Скольжения бронзовый	0,01 – 0,08
Качения	0,001 – 0,005
ПЖТ	0,002 – 0,005

ПРИМЕР 3. Рассчитать на прочность подушку опорного валка клети кварто 3200 с размерами (см. рис.4,в), м: а_п =2,645; b_п= 0,8; у = 1,955; h₁= 0,69. Подушка изготовлена из стали марки 25Л с ϭ_в=550 МПа. Площадь поверхности опоры подпятника нажимного винта S_ст = 0,337 м². Диаметр шейки валка d = 620 мм. Опорные валки установлены в ПЖТ. Максимальная реакция усилия прокатки R_max = 15,5 МН.

Силу защемления подушки при её повороте рассчитываем по формуле(16), приняв коэффициент трения в подшипниках по табл.2

f =0,0035.

Q = = 0,0064 МН.

Напряжение изгиба в опасном сечении по формуле (18) составит:

Ϭ_из =6∙0,0064∙1,955/ 0,8∙0,69²= 0,2 МПа.

Напряжение сжатия в опасном сечении по формуле (19)

Ϭ_сж = 15,5/0,337 = 46,0 МПа.

Суммарные напряжения в опасном сечении по формуле (17)

будут равны

ϭ_Ʃ = 0,2+46,0= 46,2 МПа.

Коэффициент запаса прочности подушки по формуле (2)

n = 550/46,2 =11,9.

Расчетное значение коэффициента запаса прочности значительно превышает допустимое [n]=5. Таким образом, условие прочности выполняется.

Жесткость рабочих клетей

 

Жесткость рабочих клетей - один из важнейших факторов, определяющих точность размера проката. Количественно жесткость клети оценивают коэффициентом (модулем) жесткости, равным

С = Р/f_кл, кН/мм (20)

где Р – полное усилие прокатки; f_кл – общая упругая деформация всех элементов рабочей клети под действием усилия Р. Коэффициент жесткости определяет величину усилия прокатки, при котором установочный зазор между валками увеличивается за счет упругой деформации клети на 1мм.

Коэффициенты жесткости рабочих клетей современных прокатных станов изменяются в следующих пределах, кН/мм [1-4]:

 

 

проволочные 400 – 700

мелкосортные 600 – 1000

среднесортные 700 – 1300

крупносортные 800 – 1600

толстолистовые 4000 – 7000

тонколистовые горячей прокатки 4500 – 8000

тонколистовые холодной прокатки 5500 – 10000

Для теоретического определения коэффициента жесткости клети необходимо при известном усилии прокатки рассчитать её общую упругую деформацию, которая равна сумме упругих деформаций всех ее деталей:

f_кл = f_вал +f_п+f_под+f_н.у+f_ст+f_i, (21)

где f_вал, f_п , f_под, f_н.у, f_ст, f_i – упругая деформация соответственно валков, подушек, деталей нажимного устройства, станины и других элементов (стакана, клиньев, подкладок и т.п.).

 

Упругая деформация валков