Методика расчета калибровки железнодорожных рельсов б. П. Бахтинова и м. М. Штернова

1. устанавливаем схему прокатки рельсов, например прини­маем три трапецеидальных калибра и шесть рельсовых калибров;

2. расчет ведем против хода прокатки, начиная от чистового калибра;

3. делим чистовой калибр на три элемента: головку, шейку и подошву с обозначением расчет­ных размеров (рис. 87);

Рисунок 87 - Расчетные размеры рельса: 1 — головка; 2 — шейка; 3 — подошва.

4. рассчитываем горячие раз­меры чистового калибра с учетом температурного коэффициента усадки профиля;

5. на основании практических данных хорошо работающих ка­либровок устанавливаем частные и общие коэффициенты деформации для отдельных элементов ка­либра — головки, шейки и подошвы.

Б. П. Бахтинов и М. М. Штер­нов рекомендуют общий коэффи­циент деформации для головки и подошвы R_общ≈2,3. Для шейки, учитывая условия захвата, этот коэффициент принят R_общ≈3,5. Так как толщина шейки неоди­наковая, то общий коэффициент деформации для край­них частей шейки принимают:

6. далее рассчитываем размеры отдельных калибров, а именно размеры подошвы, головки и шейки рельса;

после расчета шестого (разрезного) калибра необходимо определить размеры трапецеидальных калибров и размеры исход­ ной прямоугольной заготовки.

Примерный расчет калибровки валков при прокатке рельса р 65

На рисунке 88 приведены размеры рельса Р65 в соответствии с ГОСТ Р 51685-2000 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия».

Рисунок 88 – Железнодорожный рельс Р65.

Принимаем схему прокатки этого рельса в условиях ОАО НТМК, а именно: исходная заготовка сечением 300х360 мм, после нагрева в нагревательных печах направляют в обжимную клеть 950 рельсобалочного стана 850, в которой дают пять проходов, далее раскат поступает в первую клеть трио, где производят три прохода, во второй клети – три прохода, в третьей – один проход.

Схема прокатки железнодорожного рельса приведена на рисунке 89.

Рисунок 89 - Схема прокатки железнодорожного рельса Р65 на ОАО НТМК.

При расчете рельсовых калибров будем пользоваться методом Б.П. Бахтинова и М.М. Штернова. При определении размеров тавровых калибров используем практические данные и результаты исследований.

Нумерацию калибров в данном случае принимаем по ходу прокатки, начиная с первого таврового калибра.

Определяем размеры отдельных элементов готового рельса.

Подошва рельса

Шейка рельса описана радиусом R=400 мм. Приращение толщины шейки у подошвы по сравнению с минимальной толщиной составляет:

(1)

Следовательно, толщина шейки в месте соединения с подошвой равна:

(2)

Толщина подошвы у шейки:

(3)

(4)

Поэтому можно записать:

= (5)

Так, как угол α – небольшой (7-8^о), то заменяя синусы углов на углы в радианах, получим:

(6)

После преобразования получаем при R=400 мм квадратное уравнение:

Откуда рад

Следовательно, толщина подошвы у шейки равна:

мм

Определяем толщину подошвы на конце:

мм

Высота фланца:

мм

Головка рельса

Толщина головки в месте соединения с шейкой

мм

Толщина головки на конце без учета закруглений

мм

Общий коэффициент деформации для головки и подошвы рельса принимаем на основании заводских данных k_общ=2,14

Для шейки k_общ принимаем несколько больше, чтобы обеспечить условия захвата в разрезном калибре k_общ=2,94

Для крайних частей шейки

При определении высоты открытого фланца задаваемого в закрытый фланец пользуемся формулой

(7)

- где диаметр валков по шейке

h_з – высота закрытого фланца

(8)

- где h_o – высота открытого фланца

d - толщина шейки

Определение толщины фланцев

(9)

(10)

- где λ_о и λ_з - коэффициент обжатия толщины в открытом и закрытом фланцах.

Таблица 46 – Частные коэффициенты деформации в калибрах.

Элементы профиля	1 (8)	2 (7)	3 (6)	4 (5)	4	kобщ
Головка и подошва	1,062	1,11	1,15	1,18	1,33	2,14
Средняя часть шейки	1,1	1,19	1,25	1,25	1,44	2,94
Крайние части шейки	1,032	1,045	1,095	1,195	1,27	1,8