6.3. Расчет калибровки технологического инструмента станов хптр

При расчете калибровки технологического инструмента станов ХПТР необходимо учитывать:

• исходной заготовкой для роликовых станов служат трубы, поступающие со станов ХПТ и волочильных. Наружный диаметр исходной заготовки принимается больше наружного диаметра готовой трубы на 1…3 мм, так как на роликовых станах большее редуцирование по диаметру невозможно;

• толщина стенки заготовки определяется с учетом допустимых деформаций труб на роликовых станах соответствующего диапазона согласно технической характеристике станов и допустимым коэффициентам вытяжки.

Для каждого типоразмера станов ХПТР изготовляют свой комплект инструмента.

Калибровка роликов. Ролики имеют постоянный круглый ручей с дугой окружности, равной диаметру прокатываемой трубы и центральным углом 2 = 360º/n (n – количество роликов).

Большое значение для разработки процессов холодной прокатки труб в станах ХПТР имеет правильный выбор диаметра ролика. Он определяется из условия получения труб с заданной минимальной толщиной стенки. Максимальный диаметр ролика определяется из условия, когда в результате его упругого сплющивания среднее удельное давление окажется меньше сопротивления металла деформированию. По достижении этого условия дальнейшее увеличение давления не вызывает утонения стенки трубы из-за упругого сжатия роликов. Поэтому минимальную толщину стенки, которая может быть получена при использовании ролика заданного диаметра, находят из решения уравнений среднего удельного давления и «сплющенной» дуги захвата. Затем находят максимальный диаметр ролика:

, (6.1)

где S_min – заданная минимальная толщина стенки готовых труб, мм; f – коэффициент трения; _т – предел текучести материала труб с учетом наклепа, Н/мм².

Соотношение между диаметром и шириной цапф ролика определяется по допустимым напряжениям в месте контакта цапфы с опорной планкой и жесткостью роликов (допустимый прогиб 5...7 мкм). Известна зависимость для определения допустимой нагрузки на единицу длины бочки валков или цапф:

, (6.2)

где _ц – радиус цапфы ролика.

Допустимая нагрузка на один ролик

P = 2 b_ц q, (6.3)

где b_ц – ширина цапфы ролика.

Обычно диаметр цапфы d_ц выбирается равным примерно 0,75 от диаметра ролика.

Скорость поступательного движения роликов при прокатке v_р зависит от скорости движения рабочей клети v_кл и отношения катающего радиуса ручья роликов к радиусу цапф (рис. 6.8):

(6.4)

или

. (6.4, а)

Скорость перемещения сепаратора v_с должна быть равна скорости перемещения роликов, так как они размещены в сепараторе. Нормальный процесс прокатки может быть нарушен при появлении сравнительно небольшого рассогласования этих скоростей. В результате заготовка смещается с оправки, и на поверхности труб появляются характерные дефекты. Необходимое соотношение скоростей v_р и v_кл достигается применением двуплечного рычага ОН (рис. 6.9), большее плечо которого присоединено к рабочей клети, а меньшее – к сепаратору. Ось качания рычага закреплена в станине рабочей клети. Соотношение v_р и v_кл можно варьировать, перемещая точку К на рычаге:

. (6.5)

Плечо

. (6.6)

Отношение скоростей v_кл и v_c должно оставаться постоянным на всем протяжении хода клети, для чего необходимо соблюдать подобие треугольников ОНМ и ОКР. это подобие сохраняется (при изменении плеча рычага l₁) за счет перемещения точки М на рабочей клети и изменения тем самым плеча НМ стяжной гайки. При этом плечо рычага ОН и тяга сепаратора КР остаются неизменными.

В станах ХПТР между перемещениями роликов на трубе в (путь сепаратора) и по опорным планкам а (рабочая длина опорных катков) существует зависимость:

S = a + в . (6.7)

Величина а соответствует разности плеч рычагов l₀ – l₁ и определяется плечом КН (см. рис. 6.9). Поскольку плечо КН варьируется в зависимости от отношения r_ц/r_к, изменяется и величина хода роликов по планкам.

Для каждого типоразмера стана ХПТР предусмотрены два комплекта роликов (малых и больших), размеры которых выбираются согласно табл. 6.3.

Таблица 6.3. Размеры, мм, роликов станов ХПТР (см. рис. 6.6)

Стан	dтр	А	Б	2α, град	DВ	DД	Dр	Dц	Dо	е
8-15	8	19	40	120	48,29	45,15	41	28,5	53,15	0,5
	10	19	40	120	47,29	43,15	41	28,5	53,15	0,5
	15	19	40	120	44,29	38,19	41	28,5	53,15	0,5
15-30	15	30	65	120	73,63	67	63,5	45	82	0,5
	21	30	65	120	70,63	61	63,5	45	82	0,5
	22	40	90	120	79,57	70	67,3	45	82	0,75
	30	40	90	120	75,57	62	67,3	45	82	0,75
30-60	30	55	155	120	114,62	101	97	65	131	0,8
	45	55	155	120	107,12	86	97	65	131	0,8
	60	75	135	120	111,27	83	97,4	65	143	1,0
60-120	60	75	132	90	196,01	180	161,6	100	240	1,2
	90	75	132	90	174,67	150	161,6	100	240	1,2
	120	98	170	90	234,44	260	197,7	120	300	1,5

Калибровка рабочей поверхности опорных планок. Обжатие трубной заготовки на стане ХПТР осуществляется за счет того, что цапфы ролика в процессе прокатки катятся по рабочей поверхности опорных планок, которые имеют участок зева подачи и поворота трубы l_з; участок редуцирования l_р; участок обжатия l_об; калибровочный участок l_к.

Схема расчета профиля опорных планок.

1. Определение длины опорной планки:

L = L_кар [1 – (l₀ – l₁)], (6.8)

где L_кар – длина хода каретки, определяемая при проектировании стана соответственно его типоразмера; l₀ – длина верхнего плеча кулисы; l₁ – длина нижнего плеча кулисы.

2. Определение длины зева подачи и поворота трубы:

l_з = L_кар.п / [1 + (D_к / D_ц)_max], (6.9)

где L_кар.п – длина хода (перемещения) каретки за время подачи и поворота заготовки, которая определяется при проектировании стана; D_к – катающий диаметр ролика; D_ц – диаметр цапфы.

3. Выбор длины калибрующего участка

l_к = (4…5)mμ , (6.10)

где m – величина подачи, μ – коэффициент вытяжки.

4. Расчет длины рабочего конуса планки:

l_р.п. = L – l_з или l_р.п. = L_кар (1 – l₀/l₁). (6.11)

5. Выбор длины участка редуцирования l_р (из практических данных).

6. Определение длины обжимного участка:

l_об = l_р.к – (l_ред + l_к). (6.12)

7. Определение суммарного обжатия по стенке трубы (коэффициента вытяжки):

 = S_з / S_т . (6.13)

8.  Обжимной участок опорной планки разбивают на семь контрольных сечений, расстояние между которыми равно 14 мм (рис. 6.10). Поскольку профиль опорной планки аналогичен развертке гребня ручья калибра стана ХПТ, то по номограмме, представленной на рис. 5,10,б согласно методике Ю.Ф. Шевакина определяют вытяжку в каждом контрольном сечении: ₁; ₂…₇ и толщину стенки в каждом контрольном сечении:

S_к = S_з / _х (6.14)

Снижение высоты планки по ее длине:

y = S_х – S_т. (6.15)

По полученным расчетным данным строят профиль рабочей планки роликового стана.

Ниже приведены размеры направляющей планки роликового стана ХПТР (см. рис. 6.6).

Размеры, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	A	B	C	L	E	F	k
Стан: ХПТР 8-15 . . . . . . . . . . . . . . . . .	40	19	10,5	150	22	9	1,87
ХПТР 15-30 . . . . . . . . . . . . . . . .	80;	40;	20;	210;	42,15;	20;	3;
	80	30	25	210	47,15	25	3
ХПТР 30-60 . . . . . . . . . . . . . . . .	135;	76;	29,5;	207;	66,9;	31,7;	5,4;
	135	56	39,5	207	72,9	37,5	5,4

Пример расчета калибровки опорных планок стана ХПТР.

Исходные данные: на стане ХПТР15-30 прокатывают трубную заготовку по маршруту: D_з × S_з →D_т × S_т = 27,5 × 2,0 → 24,0 × 1,0 мм при следующих режимах: ход каретки L_кар = 450 мм, ход каретки во время подачи поворота заготовки L_кар.п = 69 мм, mμ = 15 мм.