3. Силы, действующие на салазки
Салазки колесопрокатного стана представляют собой сложную конструкцию, состоящую из двух гидравлических цилиндров (рис. 113).
Рис. 113. Салазки колесопрокатного стана:
1-прокатываемое колесо; 2-корпус салазок; 3-плунжер салазок; 4-плунжер цилиндра обратного хода; 5-тяги
Один из них — нажимной; он служит опорной конструкцией для холостых нажимных роликов. Плунжер нажимного цилиндра своей хвостовой частью неподвижно закреплен в рабочей клети. В свою очередь, этот плунжер выполняется полым и представляет собой цилиндр обратного хода. Плунжер цилиндра обратного хода своей хвостовой частью закреплен в траверсе, соединенной тягами с нажимным цилиндром. Таким образом, при осуществлении подачи, т. е. перемещения нажимного цилиндра влево от неподвижного плунжера (при этом нажимные ролики внедряются в металл), внешними силами для рассматриваемой системы, действующими по оси X, будут:
и — проекции реактивных усилии, действующих со стороны
колесной заготовки па нажимные ролики;
—давление гидравлики в нажимном цилиндре салазок;
— давление гидравлики на плунжер цилиндра обратного хода
салазок;
—
сила
трения, противодействующая перемещению
салазок. Здесь
—
вес
перемещающихся частей салазок;
—
коэффициент
трения.
Величины и представляют собой алгебраическую сумму номинального давления воды и сопротивления передвижению движущихся частей гидравлических цилиндров, находящихся под давлением.
При осуществлении подачи установившееся равновесие в системе «колесная заготовка — салазки» нарушается и мгновенно восстанавливается. При этом нормальная работа стана требует, чтобы подача осуществлялась в начале нового цикла, т. е. с каждым оборотом вращающейся заготовки. Только в этом случае может быть исключено получение овальных колес. Действительно, если представить себе, что подача была произведена при со-
вершении колесом неполного оборота, то какая-то часть обода, не обжатая при предыдущей подаче, будет продеформирована лишь под действием новой подачи, в то время как вся остальная часть обода деформируется дважды — под действием как предыдущей, так и новой подачи.
При осуществлении подачи через некоторое время по прошествии полного оборота колеса, последнее будет иметь в меридиональных сечениях, не подвергавшихся деформации, больший наружный диаметр, чем в остальных сечениях, обжатых нажимными роликами.
К сожалению, до настоящего времени процесс осуществления подачи не автоматизирован, а производится вручную путем открытия впускного клапана нажимного цилиндра салазок. В силу этого все колеса имеют большую или меньшую овальность по наружному диаметру обода.
Для устранения овальности необходимо в конце прокатки, по достижении требуемой раскатки колеса, прокатать его на протяжении двух-трех оборотов при закрытых клапанах салазок и рабочей клети. В этом случае, при фиксированном расстоянии рабочей клети от вертикального вала коренного валка, значительная разность в размерах диаметров наружной поверхности обода может быть устранена.
Если система «колесная заготовка — салазки» находится в состоянии равновесия, то может быть написано уравнение равновесия проекций всех сил, действующих на систему по оси X:
(3.7)
откуда
(3.8)
Следует
помнить, что величины
и
соответственно
равны
и
но
имеют противоположное направление.
Из уравнения (3. 8) находим
(3.9)
Подставляя полученное значение в уравнение (3.6), получим
или
(3.10)
Значение входящего в уравнение (3. 10) усилия может изменяться в процессе прокатки. Каждая подача осуществляется открыванием клапана, соединяющего нажимной цилиндр салазок с магистралью высокого давления. После осуществления подачи клапан закрывается. Таким образом, величина усилия фактически определяется количеством воды, поданной в цилиндр. При подаче воды нажимной цилиндр перемещается в сторону заготовки, причем нажимные ролики внедряются в металл. В то же время под давлением воды на плунжер нажимного цилиндра рабочая клеть отходит в противоположную сторону. Это приводит к внедрению наклонных валков в металл с внутренней стороны обода.
Усилия, действующие на обод заготовки со стороны нажимных роликов и наклонных валков, находятся, как это было показано, в состоянии подвижного равновесия. Если прекратить подачу воды, то может быть зафиксировано положение, при котором давление в нажимном цилиндре будет равно любой величине в пределах от минимального, равного суммарному давлению гидравлических цилиндров рабочей клети (учитывая сопротивления), до максимального, определяемого полным давлением в нажимном цилиндре салазок при открытом клапане.
Естественно, что для повышения производительности стана следует стремиться к работе на максимальных подачах и, следовательно, при наилучшем использовании мощности гидравлических цилиндров. Это может быть достигнуто только при автоматизации подачи.