Значения предела прочности стали при 900-1200°, кг/мм

Марка стали	Предел прочности при температуре,
	900	1000	1050	1100	1150	1200
10 45	6,5 6,5	4,4 4,1	3,7 3,1	3,0 2,7	2,5 2,2	1,9 1,8

Эти данные получены Г. П. Пищиковым, Н. С. Алферовой и А. Н. Николаевым при испытании образцов на растяжение.

Близкие к этим данные получены М.В. Врацким и И.Н. Францевичем [17]. Результаты их опытов, относящихся к угле­родистым доэвтектоидным сталям с содержанием 0,15—0,55% С, приведены на рис. 132. Характерной особенностью таких ста­лей является то, что предел прочности их при температурах вы­ше 1000 почти не зависит от содержания углерода (в пределах 0,15—0,55 % С).

В соответствии с ГОСТ 6835—52 колесная сталь содержит от 0,50 до 0,63°/о С. Следовательно, применение приведенных зна­чений предела прочности в достаточной мере обосновано.

Рис. 132. Предел прочности сталей с разным содержанием углерода в зависимости от температуры (Врацкий и Францевич)

§ 41. Примерный расчет гидравлической системы колесопрокатного стана

Задано:

внутренний диаметр обода колесной заготовки ................................................... 670 мм

внутренний диаметр обода прокатанного колеса ......................................................85 мм

диаметр наклонного валка в пережиме .....................................................220 мм

угол наклона оси наклонного валка к горизонту ...............................................................35°

угол наклона образующей среднего конуса к оси валка ............................................. 35°

длина образующей среднего конуса .....................................................................31,8 мм

радиус закругления переходной части от среднего конуса к кон­цевому .............................................................................................................................................40 мм

вес рабочей клети ...............................................................................................................40 т

вес салазок ....................................................................................................................... 2т

Размеры готового колеса и колесной заготовки заданы в го­рячем состоянии.

При изложении схемы расчета мы будем ориентироваться на конструкцию отечественного стана как наиболее современную.

Гидравлическая система стана состоит из:

1) двух гидравлических цилиндров переднего хода рабочей клети;

2) гидравлического цилиндра обратного хода рабочей клети;

3) гидравлического цилиндра переднего хода салазок;

4) гидравлического цилиндра обратного хода салазок;

5) нажимного цилиндра верхнего наклонного вала;

6) подъемного цилиндра верхнего наклонного вала;

7) нажимного цилиндра переднего хода направляющих роли­ков;

8) гидравлического цилиндра обратного хода направляющих роликов.

Перечисленные механизмы гидравлической системы стана можно разбить на две группы:

1) рабочие цилиндры;

2) вспомогательные цилиндры.

К первой группе относятся гидравлические цилиндры, давлением воды в которых осуществляется деформирование колесной заготовки; ко второй — осуществляющие вспомогательные о рации на стане: отвод рабочей клети, отвод нажимных и направляющих роликов, подъем верхнего наклонного вала.

Мощность Р гидравлического цилиндра возвратного хода рабочей клети определим из уравнения

где — суммарное сопротивление в цилиндре обратного ход рабочей клети;

—суммарное сопротивление в цилиндрах прямого ход рабочей клети при удалении воды в магистраль, принимаемое для двух цилиндров равным 6000 кг;

— коэффициент трения, принимаемый с учетом плохого подвода смазки и загрязнения поверхностей скольжения рабочей клети равным 0,2.

Тогда

Принимаем усилие Р , развиваемое цилиндром, равным 16 т.

Цилиндры прямого хода рабочей клети служат для подачи рабочей клети к колесу. При установившемся процессе прокатки выпускными клапанами регулируется давление на коренной ва­лок. Усилие в цилиндрах должно быть рассчитано по формуле

С целью создания большего давления на коренной валок при выкатке гребня, принимаем Р равным 18 т.

Для определения усилия, развиваемого нажимным цилиндром салазок, определим усилия на наклонных валках.

Приращение радиуса внутренней поверхности обода колесной заготовки за период прокатки равно

Принимаем число оборотов п колесной заготовки за время раскатки равным 20. Тогда обжатие за один оборот:

Фиктивное обжатие найдем по формуле (3.68 а)

так как и в сечении наклонного валка горизонтальной плоскостью получается парабола. Для подсчета фиктивного об­жатия принимаем среднее значение

Тогда

Принимаем = 5,5 мм.

Определим контактную площадь для горизонтальных соста­вляющих сил давления на наклонных валках.

На участке среднего конуса по формуле (3. 53):

где

Подставив в формулу значения всех входящих в нее величин, получим

На переходном участке от среднего конуса к концевому кон­тактная площадь определяется по формуле (3. 56):

Для определения у найдем :

По формуле (3.59) получим

Подставляя найденное значение в формулу для определения контактной площади, получим

Принимаем при температуре прокатки 1050° предел прочности и коэффициент напряженного состояния равным 4,5. 1огда удельное давление составит

Следовательно

Определим координату центра тяжести контактной площади из формулы (3. 59а):

Угол между вертикальной осью и направлением равнодей­ствующей равен

Вертикальная составляющая определится из выражения

где — коэффициент трения, принимаемый равным 0,35 (учи­тывая обильное охлаждение водой участка внутрен­ней поверхности прокатываемого колеса).

Для получения ширины обода в желаемых пределах необхо­димо в начале прокатки осадить обод таким образом, чтобы опорная гайка плунжера нажимного цилиндра верхнего наклон­ного вала села на кольцевой выступ цилиндра. В этом случае часть давления нажимного цилиндра будет воспринята кольце­вым выступом корпуса цилиндра. Принимаем эту силу равной 10 т.

При фиксированном положении гайки плунжера цилиндра верхний наклонный валок не будет испытывать давления на на­чальном конусе и, следовательно, = 0. Тогда для верхнего наклонного валка

В противоположность верхнему наклонному валку началь­ный конус нижнего наклонного валка будет испытывать давле­ние со стороны колесной заготовки. Усилие, воспринимаемое на­чальным конусом нижнего наклонного валка, будет равно давле­нию, действующему по оси со стороны нажимных роликов. Ось перпендикулярна плоскости вращения колесной заготовки. В процессе прокатки рассматриваемое усилие будет переменным, изменяясь от какого-то минимального значения до максимально­го в конце прокатки. Именно в этот последний момент контакт­ная площадь прокатываемой заготовки и нажимных роликов, перпендикулярная оси , достигает максимума, так как зев ро­ликов полностью заполняется металлом.

Для определения усилия, действующего на начальный конус нижнего наклонного валка, примем, что давление нажимных ро­ликов по оси , полностью воспринимается начальным конусом. Это усилие будет равно

где р — удельное давление течения, принимаемое нами, как и ранее, равным

— контактная площадь нажимного ролика по оси в конечный момент прокатки.

Принимается контактная площадь в последний момент про­катки, так как гидравлическая система должна рассчитываться на максимальные усилия.

Согласно формуле (3. 60) контактная площадь нажимного ролика равна

где — высота гребня, принимаемая равной 28 мм;

— средний радиус нажимного ролика, принимаемый рав­ным 128 мм,

- обжатие, которое для последнего момента деформиро­вания может быть принято равным 2 мм.

Тогда, исходя из предположения о равенстве усилий, действу­ющих на обоих нажимных роликах, получим

Сила трения реактивного усилия, действующего на про­катываемое колесо и направленного против усилия, создаваемого давлением в салазках, будет равна

где - коэффициент трения, принимаемый равным 0,35 (по Гету).

Усилие , действующее в нажимном цилиндре салазок, мо­жет быть определено по формуле (3. 10)

Но

Принимая усилие , развиваемое цилиндром обратного хо­да салазок, равным 10 т, получим

Усилие, развиваемое в нажимном цилиндре люльки, может быть определено из формулы

(3.69)

которая может быть получена из уравнения (3.15) с учетом уси­лия, воспринимаемого при установившемся процессе прокатки кольцевым выступом корпуса цилиндра. В этой формуле не учтен момент силы , который равен нулю при установившем­ся процессе прокатки.

Плечи и принимаем в соответствии со схемой рис. 114, соответствующей действующему стану; вес люльки — 8500 кг.

Усилие в гидравлическом цилиндре подъема люльки прини­маем равным 8000 кг. Это усилие полностью обеспечивает подъ­ем люльки после окончания прокатки и возврат веды из нажим­ного цилиндра верхнего наклонного вала.

Тогда

и

Это усилие не учитывает сопротивлений в гидравлическом цилиндре при прямом ходе. Если принять суммарное сопротив­ление в цилиндре равным 10%, то расчетное усилие будет равно

Из этого усилия и следует исходить при выборе давления во­ды и диаметра плунжера.

Гидравлические цилиндры прямого и обратного хода направ­ляющих роликов связаны с деформирующим инструментом си­стемой тяг и рычагов, размеры и направление которых опреде­ляют усилия на направляющих роликах. Схема расчета ясна из рис. 133.

Следует лишь указать, что горизонтальные составляющие уси­лий, действующих со стороны направляющих роликов на про­катываемую заготовку, следует принимать равным

Усилие , развиваемое цилиндром обратного хода напра­вляющих роликов, из конструктивных соображений следует при­нять равным 10-12 т.