4. Связь между усилиями, действующими со стороны

наклонных валков и нажимных, роликов

Люлька является опорной конструкцией верхнего наклонного вала. На люльке установлен двигатель, приводящий во вращение верхний наклонный вал. В рабочем положении люлька наклонена к горизонту таким образом, что наклонные валки образуют калибр, определяющий конфигурацию внутренней и боковых сторон обода. С целью получения определенной ширины обода расстояние между валками фиксируется с помощью специаль-

ного устройства. В процессе прокатки наклонные валки осуществляют деформирование внутренней и боковых сторон обода. Рабочее давление, необходимое для деформирования, создается нажимным цилиндром верхнего наклонного вала. По окончании прокатки верхний наклонный вал поднимается, что необходимо для извлечения колеса из стана и установки повой заготовки. Эта операция осуществляется гидравлическим цилиндром подъема. При опускании и подъеме люлька вращается вокруг оси, закрепленной в рабочей клети.

Таким образом, внешними силами для рассматриваемой системы являются (рис. 114):

— усилие, развиваемое плунжером нажимного гидравлического

цилиндра (рассматривается процесс прокатки при включении

высокого давления в цилиндры);

— усилие на плунжере подъемного цилиндра;

Рис. 114. Силы, действующие на верхний наклонный валок

— проекция на ось усилия, действующего на начальный конус

наклонного валка;

— проекция на ось усилия, действующего на средний конус

наклонного валка;

- проекция на ось усилия, действующего на переходную часть от

среднего конуса к концевому;

— вертикальная реакция опоры люльки;

— горизонтальная реакция опоры люльки;

— вес люльки;

— проекция на ось X усилия, действующего на начальный конус

наклонного валка;

— проекция на ось X усилия, действующего на средний конус

наклонного валка;

— проекция на ось X усилия, действующего на переходную часть от

среднего конуса к концевому.

Для определения действующих сил можно составить три уравнения равновесия, так как рассматриваемые силы действуют в координатной плоскости .

Составим уравнение равновесия проекций на ось всех действующих на люльку внешних сил:

(3.11)

Уравнение равновесия действующих сил, действующих на ось Х

(3.12)

Уравнение моментов всех сил относительно точки N (рис.114)

(3.13)

где и - плечи соответствующих сил относительно

точки N.

Из условия следует:

Следовательно, с учетом (3.10)

(3.14)

Учитывая направление сил трения на контуре наклонного валка (рис.115), можно написать следующие равенства:

где - угол трения;

- угол наклона оси наклонного вала к горизонту;

- угол наклона образующей среднего конуса к оси наклонного валка;

- угол, образованный направлением равнодействующей элементарных

сил давления и сил трения с осью .

Следовательно,

Подставим полученные значения в уравнение (3. 13). Тогда

Обозначим:

Тогда

или

(3.15)

Рис. 115. Направление сил трения на контуре наклонного валка

(показано направление сил трения соответственно

на колесе и на наклонном валке)

Полученное уравнение связы­вает величину давления, необ­ходимого в нажимном гидравлическом цилиндре верхнего на­клонного вала,_с усилием, развиваемым нажимным гидравличе­ским цилиндром салазок, и усилиями, необходимыми на среднем конусе и переходной части от среднего конуса к концевому верх­него наклонного валка.

Все остальные величины, входящие в уравнение (3. 15) яв­ляются величинами постоянными для данной конструкции, зависящими от конструктивных элементов стана и калибровки рабо­чего инструмента.

Входящие в формулу (3. 15) величины составляющих сил давления на наклонный валок определяют расчетную схему ко­лесопрокатного стана и являются исходными величинами, слу­жащими для расчета гидравлической и электрической систем ста­на. Поэтому в первую очередь следует определить величину этих усилий.

Зная направление усилий и , для их определения до­статочно (по Целикову):

1) вычислить площадь соприкосновения прокатываемого ме­талла с валком, проекцию которой на плоскость, нормальную к направлению действия сил, Целиков называет контактной пло­щадью;

2) определить удельное давление на валки.

Общее давление металла на валки можно выразить формулой

где — контактная площадь колеса и наклонного валка;

—среднее удельное давление.

Отсюда можно последовательно определить контактную пло­щадь и среднее удельное давление на внутренней поверхности обода колеса.