5. Прокатка на стане с валками неравного диаметра

На сортовых станах для правильного направления металла в проводки по выходе его из валков прокатку ведут с так называемым верхним дав­лением. В этом случае диаметр верхнего валка принимают несколько большим (на 3—5 %), чем диаметр нижнего валка, и окружная ско­рость верхнего валка (при той же угловой скорости вращения, что и нижнего) будет несколько больше, чем окружная скорость нижнего валка, вследствие чего по выходе из валков передний конец металла направляется вниз, т. е. пойдет в проводку.

На обжимных станах прокатка ведется с «нижним» давлением, т. е. диаметр нижнего валка делается несколько большим, чем верхнего; по выходе из валков металл изгибается вверх, что позволяет избежать уда­ров переднего конца тяжелой заготовки о первые ролики рольганга.

В качестве примера рассмотрим случай прокатки с верхним давлени­ем, т. е. когда D\>D₂ и vi>v₂-

Пусть равные между собой равнодействующие Pi и Р₂ давлений ме­талла на валки будут приложены в точках С и Е (рис. 11.20).

По выходе из валков металл стремится идти вниз, и, встречая на своем пути сопротивление проводок, под действием момента М

изг он из­гибается. Составим условие равновесия действующих на металл сил и моментов относительно вертикальной оси валков 0\0₂. Вследствие то­го, что момент изгиба металла может быть уравновешен только другим моментом, направленным в обратную сторону, должно быть справедли­во равенство М_изг=Р₁е, где Pie — момент пары сил Р\ и Р₂.

Очевидно, что образование этого момента пары сил возможно только в том случае, если силы Р\ и Р2 будут находиться в разных плоскостях, параллельных одна другой, как это показано на рис. 11.20, а.

Рассматривая действие металла на валки (рис. 11.20, б), приходим к следующим выводам:

1. равнодействующая давления на верхний приводной валок боль­шего диаметра из точки С направлена под небольшим углом в сторо­ну, противоположную направлению прокатки;

2. равнодействующая давления на нижний приводной валок мень­шего диаметра из точки Е направлена под тем же углом в сторону по направлению прокатки.

Рис. 11.20. Направление сил при прокатке в валках неравного диаметра (D\>Di — верх­нее давление):

с —силы, действующие от валков на металл; б — то же, от металла на валки

Из рис. 11.20 видно, что равнодействующие Р\ и Р₂ образуют с цен­трами вращения валков разные по величине плечи а\ и а₂, поэтому мо­менты, которые необходимо приложить от привода к каждому валку, будут также различны:

для валка большего диаметра (верхнего)

М_х = Р₁а₁~ РxRsin (Р_х -j- 7); (П.37)

для валка меньшего диаметра (нижнего)

М₂ = Р₂а₂ ■=■ Р₂ tf sin (Р₂ — 7), (II.37а)

где у — угол наклона равнодействующих к вертикали.

Так как Pi = P2, Pi = fr> и (Pi+v) > (Pi“'?)» ^{т0 из} формул следует, что M_t больше М₂, т. е. для привода верхнего валка требуется больший крутящий момент, чем для привода нижнего валка.

На основании практических данных принимают, что момент для при­вода валка большего диаметра на 20—60 % больше, чем в том случае, если диаметры валков были бы одинаковыми, т. е.

Mi ~ (1,2+ 1,6)МщА (11.376)

а момент привода валка меньшего диаметра на 20—60 % меньше, т. е. М₂ = (0,8-^-0,4)М_пр/2. (И.37в)

Пользуясь этими соотношениями, можно определить Мi и М₂, не при­бегая к вычислениям по формулам (И.37), в которых угол у опреде­лить весьма трудно.

Перенося в центры валков две силы, равные и противоположно на­правленные силам Р1 и Р2t и раскладывая их на вертикальные У и гори­зонтальные X, замечаем, что при прокатке с верхним давлением боко­вые усилия на валки, как и в случае прокатки с холостым валком, дей­ствуют в разные стороны: на верхнем валке усилие X направлено против движения металла, а на нижнем валке — по направлению про­катки. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при расчете и экс­плуатации таких станов.