Способ сборки предварительно напряженного прокатного валка нереверсивной клети

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскнх

Соцналистнческнх

Ресиубннк

«i>997869 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.1181 (21} 3351275/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.0283. Бюллетень ¹ 7

f31) М. Кл.з

В 21 В 27/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

133т УДК 621 (08 8. 8) Дата опубликования описания 23.0?83

Г.Ф. Мельников, A.ß. Сапожников, И.М. Макеев и A.Ñ. Ефимов (72} Авторы изобретения

« ®Я »; (Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовател1 ский" " " и проектно-конструкторский институт металлурфическоГЬ>:;". ". . - .. машинос трое ния (7! } Заявитель (54) СПОСОБ СБОРКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО

ПРОКАТНОГО ВАЛКА НЕРЕВЕРСИВНОЙ КЛЕТИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации прокатных валков на нере5 версивных клетях.

Известна сборка предварительно напряженного составного валка, заключающаяся в свободном продевании стяжного вала в осевое отверстие бандажа, накручивании на вал фиксирующего предварительное напряжение элемента (например, гайки или полой шейки с резьбой) и последующего нагружения валка с помощью растяжения вала и затяжки фиксирующего элемента (1).

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является способ сборки предварительно напряженного прокатного валка нереверсивной клети, 20 включающий одевание бандажа на ось валка, нагружение валка усилием предварительного напряжения путем растяжения оси (2) .

При таком способе сборки момент. прокатки, передаваемый валком, определяется усилием предварительного напряжения. Однако из-за ограниченной прочности элементов стяжного вала на растяжение усилие предварительного напряжения также ограничено, и с уче- том динамических нагрузок максималь ный момент, передаваемый валком без прокручивания бандажа в ряде практических случаев оказывается недостаточным для надежного осуществления процесса прокатки, что сужает область применения таких валков °

Кроме того, при приложении к приводному хвостовику валка момента прокатки М,, последний передается от стяжного вала к бандажу и прокатываемому металлу, разделяясь на два потока М„ „и М <> . Крутящий момент М„р„, передается через торцевой стык с приводной стороны, а М,р через реэьбовой стык фиксирующего элемента и вала и стык с неприводной стороны бандажа.

GpH sToM Мт,р = М кр, + М„р (1) .Так как в йериод начала проскальзывания в стыке с приводной стороны

М „.=М (2) где N — момент трения в указайном тр1 стыке, превышение М„свыше М,„недопустимо, поскольку йриводит к прокручиванию бандажа и падению Мнп до нуля. Обозначив отношение-- — через и

Мкр кря. и учитывая выражение (1) и равенство (2), получим выражение, определяющее

3 997869 4

Р максимальный момент передаваемый валком.

На чертеже изображен один из возможных конструкций валка, продольное сечение. 65

М М +

М то+ (3)

hp ис х l p q

В связи с тем, что жесткость бандажа на кручение значительно выше таковой стяжного вала, а моменты при одинаковом угле закручивания распре деляются пропорционально жесткостям, в практических случаях М р„, в 30-100 10 раэ выше М „р, (п = 30-100), т.е. мо мент прокатки передается бандажу практически только через один стык с приводной стороны и NÄp, определяется моментом трения М в этом стыке, 15 который ограничен не только усилием предварительного напряжения, но и диаметром стыка и коэффИциентом трения.

Целью изобретения является увели- р0 чение момента прокатки, передаваемого на бандаж за счет создания сил трения на его торцах.

Эта цель достигается тем, что согласно способу сборки предварительно на- 75 пряженного прокатного валка нереверсивной клети, включающему насадку бандажа на ось валка, с зазором и нагружение валка усилием предварительного напряжения путем растяжения оси, ее предварительно нагружают крутящим моментом, совпадающим по направлению с моментом прокатки.

При этом величина крутящего момента определяется из следующего условия

М р (Ч )9ðÚ М М где М вЂ” момент предварительного закручивания стяжного вала;

М вЂ” момент трения в стыке с 40 наименьшим радиусом трения с неприводной стороны бандажа при заданном усилии предварительного напряжения; 45

М вЂ” момент трения в стыке бантР дажа и вала с приводной стороны при том же усилии предварительного напряжения 50

n — отношение крутящего момента, передаваемого бандажу от вала через стык,с приводной стороны, к моменту, передаваемому через стык 55 с неприводной стороны валка (C ) — допускаемые напряжение круВ чения в стяжном валу;

W — полярный момент сопротив- 6О

Р ления вала в опасном сечении;

Ось 1 валка, головка которого выполнена за одно целое с приводной шейкой 2 и хвостовиком 3, свободно продевают в осевое отверстие бандажа

4, на ось накручивают фиксирующий элемент 5 (в данном случае неприводная шейка с внутренней резьбой), затем на неприводном хвостовике 6 оси закрепляют гидравлическое нагрузочное устройство, ось 1 закручивают моментом в направлении момента прокатки при защемлении одного из концов, и в таком состоянии ось 1 растягивают заданным усилием подачей масла высоко-. го давления в нагружающее устройство, )упирающееся в бандаж и затягивают фиксирующий элемент 5. Затем сбрасывают давление масла, разгружают ось от момента и снимают нагружающее устройство. После этого валок эксплуатируется как цельный до износа бандажа.

После сборки валка с предварительным закручиванием оси последний на подбандажном участке между стыками А и В бстается в упруго растянутом И закрученном состоянии.

Вследствие этого в стыке А, собранного валка, появляются касательные напряжения той же природы, что и силы трения покоя, обусловленные реактивным моментом закручивания вала и направленные в сторону, противоположную силам трения в стыке А, возникающим при приложении момента прокатки в линии стана. По мере роста момента прокатки касательные напряжения умень шаЮтся, алгебраически суммируясь с силами трения, и при.равенстве моментов предварительного закручивания

М р и момента прокатки М„р становят-. ся равными нулю, т.е. пройсходит разгрузка предварительных касательных напряжений.

Дальнейшее возрастание момента М, так же, как и в валке без предварительного закру ивания, возможно до величины, определяемой согласно выражению (3).

Таким образом, момент, передаваемый валком, возрастает на величину равную моменту М закручивания оси.

Следует подчеркнуть, что в случае приложения момента прокатки противоположного знака максимальный момент, передаваемый валком, снижается на ту же величину, поэтому данный способ нецелесообразно применять для валков реверсивных станов.

Допустимая величина момента М определяется исходя из следующих рассуждений. Касательные напряжения в стыках В и С с неприводной стороны, также обусловленные реактивным моментом закручивания, направлены в ту же сторону, что и силы трения от момента прокатки. В случае равенства М правд моменту трения N. стыка с наименьв им

jpk

997869 радиусом трения (в данном случае резьбовой стык В), касательные наПряжения в нем равны максимально возможным удельным силам трения покоя в этом стыке и при приложении к валку М,, немедленно произойдет проскальзывание. Поэтому момент закручивания вала должен быть меньше М „ на величину Икр, который имеет место в стыке

В при максимальном Мэр . Согласно (1)

10 и (3) при М И, + Ê4, тогда моФ Фс@ ко „ I мент предварительного закручивания должен определяться из следующего услов ия 15

Мтр

М к М юВ зфед тр . и

При этом момент, передаваемый валком, возрастает на 30-60%.

Пример. Валок клети 530.

Усилие предварительного напряже,ния Р„ = 800 т.

Радиус трения приводного стыка

r = 15 см.

Радиус трения в резьбе фиксирукще,го элемента r = 9 5 см. и

КоэфФициент трения в стыках Д=О,17.

Минимальное отношение и = --Ж кр при прокатке в крайнем неприводной 30 стороны калибре равно 50.

Тогда

М. = P ° f r = 803 ° 10 0,1715 чч

20 4тм! М P f r =80010017 95= 35

12, 9тД

33 2.

В валке, .собранном без предварительного закручивания

М 204

М = М + -- @(" = 20,4+---<---=

81"Р тр и 50 . 4p

Момент предварительного закручива,рия

М =И вЂ” — - = 12 9

И вЂ”,- 20 4 пРед р< и 50

12, 5тя, 45

Майсимальный момент, передаваемый валком, собранным с предварительньм закручиванием, составляет

И; у 20,81 + 12,5 = 33,3 ((, чтб на 60Ъ больше., 50

Для соблюдения условия прочности оси 1 на кручение. средь - э "р - у где (б ) — допускаемые напряжения кру-55

Ь чения вала в опасном сече-, нииу

И вЂ” момент сопротивления вала на кручение в том же сечении. бО

Предлагаемый способ позволяет рас-, ширить область применения предварительно напряженных составных валков на тяжелонагруженные профили и клети прокатных станов. 65

Это позволяет снизить расход валков на этих клетях и профилях в 1,52 раза эа счет снижения веса сменного бандажа в.сравнении с цельным валком, а также заменить дорогостоящие стальные кованные валки более износостойкими и дешевыми составными валками с чугунными бандажами, поскольку их усталостная прочность выше на 35% сталь-ных кованных.

Валки, собранные по предлагаемому способу испытаны в лабораторных и промышленных условиях на стане 450

Западно-Сибирского металлургического завода..

Формула изобретения

I 1.Способ сборки предварительно нап- ряженного прокатного валка нереверсив ной клети, включающий .посадку бандажа на ось валка с зазором и нагружение валка усилием. предварительного напряжения путем растяжения оси,.о тл н-ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения момента прокатки, пе редаваемого на бандаж эа счет созда;-ния сил трения на его торцах, перед

:.нагружением валка усилием предвари..тельного напряжения путем растяжения оси, ее предварительно нагружают крутящим моментом, совпадакщим по направлению с моментом прокатки.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся .тем, что.величину крутящею го момента определяют из следующего условия . Мтр1 Ь1 Р @npe»p п

В где М„- момент предварительного эаП 4. кру ивания стяжного вала!

М вЂ” момент трения в стыке с

Р2 наименьшим радиусом трения с неприводной стороны бандажа при заданном усилии предварительного напряженияу

М . — момент трения в стыке банЧЧ дажа и вала с приводной стороны при том же усилии предварительного напряжения;

n — отношение крутящего мрмента, передаваемого баидажу: от вала через стык с при-. водной стороны, к моменту, йередаваемому через стык с неприводной стороны валкау () — допускаемые напряжения кру9 чения в стяжном валу1

W — полярный момент сопротивр ления вала в опасном сечении.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 540687, кл. В 21 В 27/02, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР, 9 663456, кл. В 21 В 27/02, 1978, 997869

Составитель В. Васильева

Техред Т. Наточка Корректор М. Демчик

Редактор Г. Ус

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1010/13 Тираж 814 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб,, д. 4/5