Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Имени первого президента России Б.Н. Ельцина

Кафедра «Обработка металлов давлением»

Оценка проекта_________

Курсовой проект

Тема: Расчет на прочность и жесткость рабочей клети обжимного стана

(Пояснительная записка)

Руководитель Е.Ю. Слукин

Студент А.П. Семин

группа МТЗ 56081 Куку

Каменск - Уральский

2010

Реферат

В данной курсовой работе приведены расчеты деталей рабочей клети на прочность и жесткость, а также определен коэффициент жесткости клети.

С. 13, Рис. 3, Табл.1, 3наим. Прил 1.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Описание конструкции стана 5

2. Расчет на прочность деталей рабочей клети 6

2.1 Расчет валков 6

2.2 Расчет подушек 8

2.3 Расчет нажимной гайки 10

3. Расчет деталей рабочей клети на жесткость и определение коэффициента жесткости клети 12

3.1 Определение упругих деформаций деталей рабочей клети 12

3.2 Упругая деформация подушек 13

3.3 Упругая деформация нажимной гайки 13

3.4 Определение коэффициента жесткости рабочей клети 13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЕ 15

Введение

Синарский трубный завод введен в строй в начале 30-х годов 20-го века. С первых лет эксплуатации на завод разрабатывались и внедрялись передовые технология и техника, новые для отечественной и даже для мировой практики.

Ныне ОАО «Синарский трубный завод» - одно из ведущих предприятий трубной промышленности страны. ОАО «Синарский трубный завод» входит в холдинг «Трубная Металлургическая Компания», являщимся единственным в СНГ производителем всех видов труб для нефтяной и газовой промышленности: обсадных, насосно-компрессорных, бурильных, нефтегазопроводных, с высаженными и гладкими концами, всех групп прочности.

Трубопрокатный цех №3 (Т-3) - трубопрокатный агрегат ТПА-80 является одним из основных цехов завода. Он был введен в эксплуатацию 29 марта 1987 года. Его мощность 315 тысяч тонн труб в год. За двадцать один год было выпущено более 5 млн. тонн труб. Цех производит более половины заводского «экспорта», поставляет трубы и заготовку для их производства различным отраслям народного хозяйства строительному комплексу, нефтегазовой отрасли, энергетике, машиностроению, автомобильной промышленности. Стальные трубы востребованы в различных регионах РФ, странах ближнего и дальнего зарубежья.

Трубопрокатный агрегат ТПА-80 производит трубы диаметром 28÷90 мм, с толщиной стенки 2,5÷9,0 мм. Проект ТПА-80 первоначально задумывался как реконструкция старого стана ТПА-60, а в реальности получила прекрасный высокопроизводительный стан на плавающей оправке, катающий свыше 300 шт. труб в час - это выше проектной мощности. В конце 80-х годов ТПА-80 считался венцом творения отечественной инженерной мысли. Он и сегодня является одним из самых современных прокатных агрегатов в своем классе.

1. Описание конструкции стана

Обжимной стан установлен в линию ТПА-80 (цех Т-3) в 2007 году в рамках проекта перевода трубных заводов Трубной Металлургической Компании (ТМК) на использование непрерывно литой заготовки Ø156 мм, получаемой на металлургических заводах ТМК. На обжимном стане заготовка обжимается по диаметру со 156 мм до 120 мм. При данной операции происходит уплотнение заготовки, улучшается ее качество, одновременно удаляется с ее поверхности окалина. Улучшение макроструктуры непрерывнолитой заготовки происходит до уровня, характерного для катаных заготовок из соответствующих марок сталей. Благодаря операции обжима заготовки, улучшаются механические свойства полученного проката, так как происходит раздробление дендритной структуры металла, которая при величине вытяжки 1,7 преобразуется в однородную мелкозернистую структуру. Еще одним преимуществом операции является удельного расхода газа, так как интенсивная деформация на стане винтовой прокатки в процессе уплотнения заготовки будет сопровождаться большим выделением тепла и ростом температуры всего объема заготовки.

Рабочая клеть обжимного стана – стан радиально-винтовой прокатки с тремя грибовидными валками Ø650 мм. Рабочие валки установлены с углом раскатки 12˚ и углом подачи 8 – 22 ˚. Более подробная техническая характеристика стана приведена в табл. 1

Таблица 1

Техническая характеристика обжимного стана

№ п/п	Наименование	Величина
1	температура заготовки на входе	1210-1280 С
2	диаметр заготовки	156 мм.
3	тип рабочей клети	трехвалковая винтовой прокатки
4	диаметр чашевидных валков	650 мм
5	диаметр обжатого круга	120 мм.
6	угол подачи	8-22 град
7	угол раскатки	12 град.
8	тип привода валков	индивидуальный
9	мощность привода	3х1000 кВт
10	передаточное отношение привода	6,0
11	максимальный темп прокатки	350 шт/час
12	частота вращения вала электродвигателя	500 об/мин;

2. Расчет на прочность деталей рабочей клети

2.1 Расчет валков

Расчет рабочей клети на прочность производился согласно методике [1].

Так как нагрузка на валок несимметричная относительно опор, вначале нужно определить реакции на шейки валка из условия равновесия сил и моментов (рис.1).

Схема нагружения валка

Рис.1

; (2.1)

, (2.2)

где R₁ и R₂ – реакции на шейки валков (условно принимается, что R₁ – реакция на приводную шейку валка), кН;

х – расстояние от точки приложения усилия на валок до точки приложения реакции на шейку валка, мм;

А – расстояние между точками приложения реакции на шейки валков, мм.

По формулам (2.1) и (2.2):

390 кН;

410 кН.

Затем определим изгибающий момент в сечении приложения результирующего усилия на валок:

; (2.3)

127,9 кН·м.

Напряжение изгиба в этом сечении рассчитаем по формуле

; (2.4)

10,2 МПа.

Напряжение изгиба и кручения в приводной шейке валка рассчитывается по формулам:

; (2.5)

, (2.6)

где 2·с – длина приводной шейки валка (два расстояния от торца бочки валка до точки приложения реакции на шейку валка), мм.

Тогда по формулам (2.5) и (2.6):

27,0 МПа;

10,4 МПа.

Суммарное напряжение в шейке валка определяется в зависимости от материала валка:

• для стальных валков по четвёртой теории прочности

, (2.7)

32,5 МПа,

С учётом коэффициента запаса [n] = 5 напряжения равны:

• в сечении приложения результирующего усилия металла на валок

51 МПа,

• в приводной шейке стального валка

162,5 МПа,

что меньше предела прочности стальных (σ_в = 500 ÷ 1000МПа).

Коэффициент запаса прочности:

[а] =500/5=100 МПа;

С учетом полученных напряжений определяются коэффициенты запаса прочности в каждом элементе валка.

Коэффициент запаса прочности в бочке валка:

;

_(2.8)

Коэффициент запаса прочности в шейке валка:

, (2.9)

где τ_в=0,7× =0,7×500=350МПа, n=5.

N= [n].

Все полученные значения коэффициентов запаса прочности выше допустимого n=[5], т.е. все элементы валка имеют достаточную прочность. При этом можно сделать вывод, что наиболее слабым элементом является шейка валка.