Диссертация (Совершенствование технологии и конструкции стана для прокатки прецизионных труб малого диаметра), страница 10

С этой целью дляразличных маршрутов был изготовлен набор переходных гаек, соединяющихпрокатываемую трубу с месдозой (Рисунок 3.9, 3.11). Месдоза такойконструкции воспринимает как растягивающие осевые силы, так и сжимающие.Соединение месдозы с патроном подачи показано на Рисунке 3.10.79 Рисунок 3.7. Месдоза. 1- корпус, 2- кожух [39]80 Рисунок 3.8. Датчики, наклеены на месдозуРисунок 3.9. Соединение месдозы с прокатываемой трубой81 Рисунок 3.10.

Соединение месдозы с патроном подачиРисунок 3.11. Соединение месдоза с прокатываемой трубойТарировкамесдозывсборесустановленнымитензодатчикамиосуществляется в тарировочном устройстве оригинальной конструкции с82 помощью гидроцилиндра. Тарировочное устройство (Рисунок 3.12) состоит изнижнего основания, верхнего основания, упорной гайки, оси, направляющих,гайки. Меняя положения упорной гайки и верхнего основания, можнопроводить тарировку месдозы либо на растяжение, либо на сжатие (Рисунок3.12).   Рисунок 3.12. Тарировочное устройство с мессдозой. 1-нижнее основание, 2верхнее основание, 3-упорная гайка, 4-ось, 5-направляющая, 6 –гайка; тарировка на сжатие(а); тарировка на растяжение (б) [39]83 Для тарировки месдозы на сжатие верхнее основание 2 (Рисунок 3.12, а)при помощи гаек 6 фиксируется в верхней части направляющих 5.

Месдозаодним своим концом при помощи резьбы соединяется с верхним основанием 2(крепления хвостовика), а другим - с упорной гайкой 3 (крепление с трубой).Нижнее основание 1, с установленным в нем гидроцилиндром, фиксируется нанаправляющих 5 гайками.Рисунок 3.13. Схема тарировки месдозы84 Для тарировки месдозы на растяжение меняется положение верхнегооснования 2 на направляющих 5 (Рисунок 3.12, б).

При тарировке в обоихслучаях величину подаваемого давления измеряют манометром. Тарировочнаясхема представлена на Рисунке 3.13.После тарировки месдоза в сборе устанавливалась между патрономподачи и трубой (Рисунок 3.14).Рисунок 3.14. Расположение месдозы3.2 Результаты экспериментального исследования. При прокатке на трубу начинают действовать осевые силы, которыепередаются на месдозу. Далее сигнал с тензодатчиков, размещенных намесдозе, поступает на тензоусилитель, а с него на компьютер. При переходе надругой типоразмер труб достаточно просто использовать соответствующуюпереходную гайку [39].85   Рисунок 3.15.

Экспериментальные данные для маршрута 60х6мм-30х3мм(сталь 08х18н9т) (а); График изменения осевых сил приустановившемся режиме прокатки (б)В качестве примера приводятся результаты для самого «тяжелого»маршрута (Рисунок 3.15) из рассматриваемых: для маршрута 60х6мм-30х3ммдля стали 08х18н9т. При проведении эксперимента для маршрута 20х1.6мм10.4х0.8мм процесс прокатки был невозможен, потому что труба сильно86 изгибалась в зоне между патроном подачи и линией рабочей (Рисунок 3.16).Такое могло произойти из-за действия значительных сжимающих осевых сил,т.к.

при прокатке труб с толщиной стенки меньше 1 мм величин осевых сил впроцентном отношении от усилия прокатки увеличивается более чем в 2 раза(см. Главу 2).Рисунок 3.16. Изгиб трубы при прокатке маршрута20х1.6мм-10.4х0.8ммОсновнойвыводпопроведенномуэксперименту-полученныеэкспериментальные данные направления осевых сил по длине хода клети резкоотличались от принятых теорией периодической прокатки [99].Выводы по третьей главе:1.

Проведено экспериментальное исследование по снижению осевыхсил при прокатке на промышленных станах ХПТ.2. Сконструированаоснастка,необходимаядляпроведенияэксперимента. Оснастка такой конструкции позволила провестиизмерениядействительныхпрокатном стане.осевыхсилнапромышленном87 3. Полученные экспериментальные данные отличались от принятого втеории периодической прокатки распределения осевых сил подлине хода клети.4.

Был сделан вывод, о том что величина и направление осевых силзависит от того, по какой методике был рассчитан катающейрадиус. Поэтому для минимизации осевых сил, возникающих припрокатке на станах ХПТ, необходимо скорректировать методикурасчета катающего радиуса.88 ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ  Полученные при проведении эксперимента направление осевых сил подлине хода клети отличаются от значений, принятых теорией периодическойпрокатки (Рисунок 3.15).На основе анализа полученных экспериментальных данных необходимовыяснить, что конкретно влияет на характер распределения осевых сил, ипровести корректировку методики расчета калибровки рабочего инструмента.Как говорилось ранее (Глава 1) при прокатке на станах ХПТ на величинуосевых сил оказывают влияние следующие факторы: сила прокатки,коэффициент трения и то что прокатка ведется с принудительным катающимрадиусом.Вданнойработерассматриваетсявлияниепрокаткиспринудительным катающим радиусом на величину и направление осевых сил,возникающих при прокатке.4.1 Влияние несовпадения действительного и принудительногокатающего радиуса на направления осевых сил при прокатке на станахХПТ Согласно принятой теории прокатки принудительный катающий радиусвалковпринимаетсяравнымрадиусуначальнойокружностиведущейшестерни, который в общем случае не совпадает со значением действительногокатающего радиуса.

Значение действительного катающего радиуса изменяетсяна протяжении всей длины очага деформации и фактически являетсягеометрическим местом точек на поверхности ручья, то есть пространственнойкривой.Какотмечалосьранее,припрокаткеиз-занесовпадениядействительного и принудительного катающих радиусов валки рабочей клетивращаются со скоростью пропорциональной радиусу начальной окружности89 ведущей шестерни, а не пропорционально катающему радиусу.Если неучитывать это, то невозможно получить корректный расчет или модельпроцесса прокатки.

На кафедре «Теория и оборудования прокатки» МГТУ им.Баумана были проведены численные исследования процесса прокатки на станахХПТ. Однако созданная математическая модель не учитывала рассогласованиепринудительно и действительного катающих радиусов, тем самым характеризменения осевых сил по длине хода клети не соответствовал распределениямосевых сил, принятыми в теории периодической прокатки [15-17].Рисунок 4.1.

Схема образования трубы при прокатке на станах ХПТ ссоответствующейэпюройскоростей.1–прямаяраспределение скоростей для действительного значениякатающего радиуса, 2- прямая распределения скоростей дляпринудительного значения катающего радиуса90 Для определения направления осевых сил давайте еще раз рассмотримсвязь между причиной возникновения осевых сил и рассогласования скоростейметалла и окружной скорости калибра рабочих валков, связанных снесовпадением величины действительного и принудительного катающихрадиусов. Рассмотрим схему образования готовой трубы в мгновенном очагедеформации (Рисунок 4.1).Возникающее скольжение дает приращение скорости ΔVк, котороеприводитквозникновениюсилытрения.Направлениеосевыхсил,возникающих из-за сил трения, будет зависеть от знака приращения скорости.Так как при периодической прокатке мы рассматриваем мгновенный очагдеформации, и параметры очага деформации меняются в каждый следующиймомент времени, значит будет постоянно меняется и величина ΔVк.Рассмотрим, как изменение ΔVк будет влиять на характер распределенияосевых сил при прокатке.

По длине хода клети существует точка, в которойвыбранное значение радиуса ведущей шестерни будет равно действительномукатающему радиусу. Представим графически, как эти величины изменяются повсей длине хода клети. Согласно графическим данным, представленным наРисунке 4.2, в начале очага деформации реальное значение катающего радиусабыло меньше выбранного (зона I), а в его конце – больше (зона II) (Рисунок4.2), что оказывает большое влияние на величину осевых усилий.

Для тогочтобы узнать, как это может отразиться на возникающих при этом осевыхусилиях, рассмотрим эпюру скоростей точек ручья валка для каждого из этихслучаев.Для зоны 1 принятый катающий радиус будет больше действительного,это значит, что на эпюре скоростей точку равенства скоростей мыпринудительно увеличиваем значение катающего радиуса O → О' (Рисунок 4.3,а).

В результате скорость нижних точек калибра будет меньше значенияскорости, соответствующей этой точке калибра при действительном катающемрадиусе. В следствии чего возникают растягивающие осевые силы.91 Рисунок 4.2. Схема изменения действительного и принудительногокатающих радиусов по длине хода клети. I- зона растягивающихосевых сил, II - зона сжимающих осевых сил. 1- изменениезначения действительного катающего радиуса; 2-значениерадиуса ведущей шестерни; 3 –точка равенства действительногокатающего радиуса и радиуса ведущей шестерни; 4 – шейкавалка; 5 – ведущая шестерня; 6 – линия зацепления; 7 – зубчатаярейка; ЗП – заднее положение клети; ПП – переднее положениеклети; Lхк – длина хода клети; Lраб – длина рабочей зоныпрофиля калибраЗначение растягивающих осевых сил будет тем меньше, чем меньшебудет разница между принудительным и действительным катающимирадиусами. Растягивающие осевые силы могут привести: к поступлению в очаг92 деформации дополнительного количества металла (дополнительная подача),разводу торцов смежных заготовок [93, 99]. Рисунок 4.3.

Эпюра скоростей точек ручья валка. 1 – прямаяраспределения скоростей для действительного значениякатающего радиуса, 2- прямая распределения скоростейдля заданного значения катающего радиусаДля участка 2 на эпюре скорость нижних точек калибра будет большезначения скорости, соответствующей этой точке калибра при действительномкатающем радиусе (Рисунок 4.3, б). Это приводит к возникновениюсжимающих осевых сил. Сжимающие осевые силы могут привести к врезаниюдруг в друга торцов трубы, образованию гофров, изгибу заготовки и стрежняоправки [93, 99].

Таким образом, на участках, где заданное значение катающегорадиуса больше мгновенного, возникают растягивающие осевые значения, а гдеменьше – сжимающие. В каждый момент времени эпюры скоростей будутменяться и для каждого следующего сечения разница величин действительногои принудительного катающих радиусов также изменится, что приводит ксоответствующему изменению осевых сил как по величине, так и понаправлению.Однако проведенный эксперимент показал, что при прокатке наобжимной зоне по длине очага деформации были замечены только сжимающие93 осевые усилия. Из этого следует, что при расчёте катающего радиуса егозначение в начале хода клети было занижено.Для корректировки методики расчета катающего радиуса был проведенанализ уже существующих теорий.