Диссертация (Совершенствование технологии и конструкции стана для прокатки прецизионных труб малого диаметра)

  МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ Н.Э. БАУМАНААО АХК «ВНИИМЕТМАШ»На правах рукописиЛАГОШИНА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНАСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИКОНСТРУКЦИИ СТАНА ДЛЯ ПРОКАТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРАСпециальность 05.02.09 – Технологии и машины обработки давлениемДИССЕРТАЦИЯНа соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:Кандидат технических наук, доцентСоколова Ольга ВадимовнаМосква – 20172 ОглавлениеСтр.ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................

4ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВПРОИЗВОДСТВА ПРЕЦИЗИОННЫХ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА. ........ 71.1. Станы холодной периодической прокатки труб валкового типа (ХПТ) ........ 81.2. Станы ХПТР ....................................................................................................... 241.3. Причины возникновения осевых сил, возникающие при прокатке настане ХПТ...................................................................................................................

331.3.1. Применение шестерни с дробным числом зубьев ................................. 391.3.2. Привод вращения валков клети с механизмом перемещениязубчатых реек .................................................................................................... 411.3.3. Эксцентриковая установка ведущих шестерен ...................................... 431.3.4. Некруглые ведущие шестерни ................................................................. 471.3.5. Станы ХПТ со свободным обратным ходом клети.

.............................. 481.3.6. Станы с рычажным механизмом перемещения клети. ......................... 491.3.7. Рейка с переменным углом наклона зубьев и шагом ............................ 52Выводы по первой главе ........................................................................................... 52ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИЯ НОВОГО ПРИВОДА ВАЛКОВ РАБОЧЕЙКЛЕТИ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ.. 542.1. Принципы расчета нового привода поворота валков стана ХПТ ................. 542.2. Технология изготовления реек переменного шага .........................................

602.3. Пробная прокатка с использованием в конструкции стана новогопривода поворота валков клети ............................................................................... 65Выводы по второй главе ........................................................................................... 663 Стр.ГЛАВА 3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСЕВЫХСИЛ НА СТНАХ ХПТ ............................................................................................ 673.1. Методика проведения экспериментального исследования ........................... 683.2.

Результаты экспериментального исследования. ............................................. 84Выводы по третьей главе .......................................................................................... 86ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ......................................... 884.1. Влияние несовпадения действительного и принудительногокатающего радиуса на направления осевых сил при прокатке на станах ХПТ.. 884.2. Анализ основных методик расчета катающего радиуса ................................ 93Выводы по четвертой главе.................................................................................... 104Основные выводы и заключение ....................................................................... 105Список литературы ..............................................................................................

107        4 ВВЕДЕНИЕ  В настоящее время современные, постоянно развивающиеся технологии,оказывают большое влияние на различные области машиностроения, атомнуюэнергетику, самолетостроение, меняя и ужесточая требования как к самиммашинам, так и к используемым при их изготовлении деталям и материалам.Это относится и к трубам, используемым в проектировании и изготовленииразличных машин и установок.По этой причине все больше и большевозникает потребность в прецизионных и высокоточных трубах [89, 90].Прецизионные и высокоточные трубы чаще всего производят на станаххолодной периодической прокатки валкового и роликового типов (ХПТ иХПТР).

Это связано с тем, что именно на этих станах прокатывают трубы свысокой точностью размеров: допуски на внутренние и наружные диаметрымогут быть выдержаны в пределах 4-10-го класса точности, отклонениетолщины стенки от номинального размера не более 5-10% [23,76]. Трубы,прокатанные на таких станах, отличаются высокой чистотой наружной ивнутренней поверхности в пределах 7-10 классов. На станах холоднойпериодической прокатки получают тонкостенные (отношение наружногодиаметра трубы к толщине стенки трубы от 12,5 до 40) и особотонкостенные(отношение наружного диаметра трубы к толщине стенки трубы свыше 40)трубы [46].

В настоящее время станы холодной периодической прокатки,которые производятся в Российской Федерации (РФ), уступают зарубежныманалогам по своим характеристикам.  Основные отличия состоят как впроизводительности, режимах работы станов, так и в качестве готовойпродукции.Современнаяполитическаякартинамиратребуетобезопаситьвысокотехнологичные области.

Подтверждением этого является последняяредакция государственной программы РФ "Развитие промышленности и5 повышение ее конкурентоспособности". Одной из задач этой программыявляется снижение доли иностранной продукции, используемой российскимипроизводителями,  что безусловно относится и к созданию отечественныхстанов для производства прецизионных труб.Извсеговышеперечисленногоследует,чтонеобходимосовершенствовать технологию и конструкцию станов холодной периодическойпрокатки труб, производимых на территории РФ.Россия во все времена отличалась сильными трубными научноисследовательскими институтами, работающими совместно с заводами.Развитие станов холодной периодической прокатки стало возможно благодаряработам таких ученых, как А.И.

Целиков, В.В. Носаль, В.А. Вердеревский, П.Т.Емельяненко, П.К. Тетерин, Я.Е. Осада, Ю.Ф. Шевакин, О.А. Семенов, В. И.Соколовский и многих других.В СССР для производства прецизионных труб малого диаметра былпредложен новый способ прокатки, позволяющий получить прецизионныетонкостенные трубы. Такой способ получил название роликовой прокатки. Наоснове этого способа сотрудники ВНИИМЕТМАШ под руководством А.ИЦеликовапредложилистаныхолоднойпрокаткиновойконструкциироликового типа (ХПТР) [12]. Патенты на этот способ приобрели все ведущиестраны, так как только на этом стане можно прокатывать особотонкостенныетрубы.

Однако станы ХПТР всегда отличался низкой производительностью.Дальнейшее повышение производительности на станах ХПТР былоневозможно в силу его конструкции, обусловленной способом прокатки труб наданном стане. Однако все попытки прокатки тонкостенных труб малогодиаметра на станах ХПТ терпели неудачу.По мере накопления и анализа опыта эксплуатации холодной прокаткитруб валками с учетом новых требований, выдвигаемых заказчиками к качествуи количеству тонкостенных труб, как в нашей стране, так и за рубежом былипредложены станы ХПТ, позволяющие прокатывать трубы меньшего диаметра,6 а именно до 6 мм.Однако качество тонкостенных труб малого диаметраоказалось неудовлетворительным.Цельюработыявляетсяповыситьпроизводительностьпрокаткипрецизионных труб малого диаметра с сохранением заданного качестваизделий.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиеосновные задачи:1.

На основе исследования технологических процессов периодическойхолодной прокатки выявить основные технологические факторы, влияющие напроизводительность проката и качество прецизионных труб малого диаметра.2. Провести экспериментальные исследования, направленные на изучениефактического закона направления и величины осевых сил, действующих натрубу при прокатке на станах ХПТ. Разработать методику и оснастку,необходимые для проведения экспериментального исследования.3. На основе экспериментальных и теоретических исследованийразработать уточненную методику расчета калибровки рабочего инструмента.4.ПровестиреконструкциюстанаХПТ,позволяющуюинтенсифицировать режимы прокатки и улучшить качество прецизионныхтруб.7 ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВПРОИЗВОДСТВА ПРЕЦИЗИОННЫХ ТРУБ МАЛОГОДИАМЕТРА  В данной работе будут рассматриваться трубы малого диаметра далее потексту как «трубы». Согласно классификации это трубы с наружным диаметромот 5мм до 102мм [46, 57]. В настоящее время прецизионные и высокоточныетрубы в основном получают способом холодной периодической прокатки.Процессхолоднойпрокаткиосуществляетсянастанаххолоднойпериодической прокатки труб валкового (ХПТ) или роликового (ХПТР) типов.Развитие технологий в последнее время при производстве труб таким способомтребует уделять особое внимания повышению производительности станов икачества прецизионных труб малого диаметра [29, 36, 37, 45, 59, 61, 63, 67, 78,79].Одним из факторов, влияющих на производительность станов, являютсявозникающие при прокатке осевые силы, действующие на трубу.