Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прокатное оборудование. Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» профил
.pdf
11
В общем виде давление металла на валки (интегральная величина)
упрощенно определяется по формуле
BpP
ср
,
где pср- среднее удельное давление в очаге деформации, Па;
В - ширина заготовки;
- длина геометрического очага деформации.
Для практических расчётов момента прокатки целесообразно
использование следующей формулы:
P2М
П
,
где ψ - коэффициент плеча равнодействующей контактных напряжений в очаге
деформации.
В зависимости от эпюры распределения контактных напряжений и
условий прокатки величина ψ изменяется в пределах от 0,15 до 0,67.
Расход энергии определяют по результатам экспериментальных
исследований, которые характеризуют не только общий расход энергии на
производство данного изделия, но и изменение расхода энергии по проходам.
Данные экспериментальных исследований представляют в виде кривых,
выражающих расход энергии на 1 т прокатной продукции в зависимости от
суммарной вытяжки или в зависимости от уменьшения толщины полосы (при
прокатке листов и лент) [4].
При наличии измерительного устройства (ваттметра), встроенного в
силовую цепь привода, расход энергии (собственно мощность) определяется по
показаниям прибора как разность величины мощности в ваттах на холостом
ходу и во время прохода при прокатке.
Цель работы
Экспериментальное определение усилия и мощности при прокатке,
исследование влияния геометрических, технологических факторов и условий
деформации на энергосиловые параметры.
12
Применяемое оборудование, приборы, инструменты, материалы (заготовки)
При выполнении лабораторной работы используются лабораторный
прокатный стан со встроенными месдозами М70К, клещи - ваттметр АТК-2104,
электронный преобразователь сигналов ТВ-014, штангенциркуль электронный,
линейка металлическая, персональный компьютер полной комплектации.
Заготовки на подгруппу студентов:
1) ступенчатый образец (а) из алюминия (рис. 3);
2) образец (б) из алюминия или свинца с размерами HBL=122060 мм
3) образец (в) из алюминия или свинца с размерами HBL=232060 мм
4) образец (г) из алюминия или свинца с размерами HBL=342060 мм
Для проведения исследовательской части работы используется учебно-
исследовательский комплекс (рис. 2).
Рис. 2. Общая схема учебно-исследовательского комплекса:
1 – лабораторно-прокатный стан; 2 – тензодатчик М70 К;
3 – весоизмерительный преобразователь ТВ-014;
4 – клещи-ваттметр АТК-2104; 5 – системный блок; 6 – монитор
13
Порядок выполнения работы
Работа выполняется подгруппой студентов поэтапно.
1-й этап. Исследование влияния ширины заготовки на величину давления
металла на валки и мощность.
Для проведения данной части исследовательской работы для каждой
подгруппы студентов используется образец (а) из алюминия, выполненный
ступенчатым (рис. 3).
Рис. 3. Общий вид ступенчатого образца (а) из алюминия толщиной
32h
мм
При выполнении данной части работы:
1) устанавливается раствор между валками, соответствующий 2025%
обжатия образца (а) толщиной
32h
мм;
2) на ПК вызывается программа «СТАН»;
3) образец (а) устанавливается на ролики входного рабочего рольганга
меньшей шириной вперед в зоне раствора направляющих линеек;
4) включается привод стана, затем привод рольгангов;
5) образец (а) прокатывается за 1 проход с фиксацией результатов на
мониторе ПК изменения усилия прокатки (давления металла на валки) и
мощности привода стана;
6) после выхода прокатанного образца (а) из очага деформации на
приемный рольганг приводы стана и рольгангов выключаются;
7) осуществляется распечатка зафиксированных результатов на принтере;
14
8) определяются размеры заготовки после прокатки: толщина заготовки h1-
электронным микрометром, ширина ступеней b1, b2, b3- электронным
штангенциркулем;
9) замеренные и зафиксированные результаты эксперимента заносятся в
табл. 2. При этом следует учесть, что значения усилия прокатки Р1, Р2, Р
3
и мощности N1, N2, N3по ступеням образца для занесения в табл. 2
необходимо брать из распечатки в период установившегося процесса
прокатки.
Таблица 2
Результаты эксперимента по оценке влияния ширины заготовки на
энергосиловые параметры при прокатке ступенчатого образца (б)
Размеры образца,ммВеличина
обжатия
Величина
уширения
Величина
усилия
прокатки
Величина
мощности
N, кВт
№
образца
Материал и
форма
образца
до
прокатки
после
прокатки
h
,
мм
h
,
%
в
,
мм
в
,
%
холостой
ход
при
прокатке
N,
кВТ
1(а) алюминий,
ступенчатый
1
B
LBH
2
3
B
1
в
lвh
2
3
в
1
в
2
в
3
в
1
в
2
в
3
в
1
P
2
P
3
P
хх
N
1
N
2
N
3
N
1хх
NN
2хх
NN
3хх
NN
2-й этап. Исследование влияния степени обжатия заготовки на величину
давления металла на валки и мощности привода.
Для проведения данной части исследовательской работы для каждой
подгруппы студентов используются 3 образца (б, в, г) из алюминия или свинца
одинаковой начальной ширины и длины, но различной начальной толщины.
Для выполнения данной части работы:
1) устанавливается раствор между валками, соответствующий 810%
обжатия образца (б) с наименьшей начальной толщиной;
2) на ПК вызывается программа «СТАН»;
3) далее образцы (б), (в), (г) поочередно прокатываются при одном растворе
валков, при этом последовательность действий аналогична эксперименту
по 1-му этапу для образца (а), с обязательной фиксацией результатов на
мониторе ПК и распечаткой на принтере для каждого образца (б, в, г).
15
4) производятся замеры толщины образцов (б, в, г) после прокатки и
заносятся в табл. 3;
5) зафиксированные на мониторе и распечатанные на принтере значения
усилия и мощности при прокатке образцов (б, в, г) заносятся в табл. 3.
Таблица 3
Результаты эксперимента по оценке влияния величины обжатия заготовки на
энергосиловые параметры при прокатке свинцового образца (б), (в), (г)
Толщина образца,
мм
Величина
обжатия
Величина
мощности
N, кВт№
образца
до
прохода,
Н
после
прохода,
h
h
, мм
h
, %
Величина
усилия
прокатки
Р, кН
холостой
ход
при
прокатке
N,
кВТ
2 (б)
хх
N
1
N
1хх
NN
3 (в)
хх
N
2
N
2хх
NN
4 (г)
хх
N
3
N
3хх
NN
Содержание отчета
В отчете приводятся: цель работы; результаты лабораторных
экспериментов в виде таблиц, компьютерных распечаток зафиксированных
результатов экспериментов; графики зависимости энергосиловых параметров
от варьируемых в экспериментах факторов; анализ результатов; выводы.
Контрольные вопросы
1. Как определяется усилие прокатки?
2. Какие параметры влияют на давление металла на валки?
3. Как влияет степень деформации на величину среднего удельного давления?
4. Как изменяются параметры очага деформации при различных обжатиях или
степени деформации?
5. Как определяется момент прокатки?
6. От чего зависит величина коэффициента плеча приложения
равнодействующей в очаге деформации?
16
7. Как связаны нейтральный угол в очаге деформации и положение векторной
плоскости усилий при установившемся процессе прокатки?
8. Каким образом мощность прокатки характеризуется кривыми удельного
расхода энергии?
Лабораторная работа № 3
Исследование влияния сопротивления деформации на величину давления
металла на валки и мощность привода в процессе прокатки на ЛПС - 150
Общие сведения
В процессе прокатки основными величинами, которые характеризуют
энергосиловые воздействия, с одной стороны, на прокатываемую заготовку, с
другой стороны на элементы привода прокатной клети, являются усилие,
момент и удельный расход энергии на прокатке.
Давление металла на валки, характеризующее интегральную
характеристику степени сопротивления деформации, адекватно усилию
прокатки, оно дает количественное представление о силовом нагружении
несущих элементов рабочей прокатной клети, главного привода и служит
основным параметром при расчетах этих элементов прочность и деформацию.
Основная группа факторов, от которых зависит величина давления на
валки, связана с условиями, определяющими механические свойства
прокатываемого материала. Данные свойства характеризуются степенью
сопротивления материала линейной деформации или чистому сдвигу. К ним
относятся природные (физико-механические) свойства материала, часто
описываемые пределом текучести σТ, температура при пластической
деформации (прокатке) Т), скорость деформации U и величина наклепа ε.
В общем виде сопротивление деформации
определяется из
соотношения
TUT
nnn
,
17
где
n,n,n
UT
- коэффициенты, характеризующие влияние на сопротивление
деформации температуры, скорости деформации и наклепа соответственно.
Величина
наряду с контактными силами трения
X
характеризует
распределение удельного давления pXв очаге деформации длиной и
величину среднего удельного давления p
ср
(рис. 4).
Рис. 4. Эпюра распределения удельного давления p
X
по длине очага деформации :
I - зона «отстаивания», II - зона «опережения»
Как следует из вышеизложенного, различные физико-механические
свойства прокатываемых материалов, характеризующиеся величинами σТ,
,
существенно влияют на величину Pср, а в итоге и на уровень давления металла
на валки P как интегральной величины.
18
Цель работы
Экспериментальное определение влияния сопротивления деформации
прокатываемых заготовок из различных материалов на величины усилия
(давления металла на валки) и мощности прокатки.
Применяемое оборудование, приборы, инструменты, материалы (заготовки)
Для выполнения исследовательской лабораторной работы используется
лабораторный прокатный стан ЛПС-150 (см. рис. 2), штангенциркуль
электронный, микрометр электронный, персональный компьютер полной
комплектации.
Заготовки (на подгруппу студентов):
1) образец (а) из свинца;
2) образец (б) из алюминия;
3) образец (в) из меди;
Для каждой подгруппы все три образца (а, б, в) имеют одинаковые
сечения толщиной 1,52 мм и шириной 2030 мм, длина образцов для всех
подгрупп студентов может составлять 60100 мм.
Порядок выполнения работы
Работа выполняется подгруппой студентов.
1. На каждую подгруппу студентов выдается комплект из 3-х образцов (а, б, в).
Производятся замеры образцов: толщина Н - микрометром электронным,
ширина В и длина L - штангенциркулем электронным.
2. Устанавливается между валками раствор, соответствующий
%2015
обжатия (для каждой подгруппы).
3. Образцы (а, б, в) поочерёдно прокатываются за 1 проход при одинаковом
растворе валков. При этом последовательность действий аналогична
рассмотренной в лабораторной работе № 2.
4. Полученные на мониторе компьютера результаты изменения усилия и
мощности прокатки распечатываются на принтере и прикладываются к отчету.
5. Определяются размеры образцов после прокатки и заносятся в табл. 4.
19
Таблица 4
Результаты эксперимента по оценке влияния сопротивления деформации на
величины усилия и мощности при прокатке образцов из различных материалов
Размеры образца, мм
Величина
обжатия
Средняя величина
N, кВт
№
образца
Материал
образца
до
прокатки
LBH
после
прокатки
lbh
h
,
мм
h
,
%
Средняя
величина
ср
P
, кН
Рассчиты-
ваемая
величина
ср
p
, кПа
холос-
той ход
при
прокатке
N
,
кВт
1 (б) свинец
хх
N
1
N
1хх
NN
2 (в) алюминий
хх
N
2
N
2хх
NN
3 (г) медь
хх
N
3
N
3хх
NN
Содержание отчёта
В отчёте приводятся: цель работы; результаты лабораторных
экспериментов в виде таблиц, компьютерных распечаток зафиксированных
результатов; столбчатая диаграмма, отражающая полученные средние значения
усилия P и изменения мощности
N
при прокатке образцов из свинца,
алюминия и меди; графики зависимости усилия прокатки P от абсолютного
обжатия
h
, среднего удельного давления
ср
p
от относительного обжатия
h
;
анализ результатов; выводы.
Контрольные вопросы
1. Как связаны физико-механические свойства материала и величина
сопротивления деформации?
2. Какова природа формирования удельного давления в очаге деформации?
3. Что такое контактные силы трения?
4. Как рассчитывается среднее удельное давление в очаге деформации?
5. Какова зависимость усилия прокатки от абсолютного обжатия?
6. Какова зависимость среднего удельного давления от относительного
обжатия?
7. При каком периоде прокатки получают наиболее достоверные результаты?
8. С чем связана нестабильность процесса прокатки в период захвата металла
валками и выходе металла из валков?
20
Лабораторная работа № 4
Определение и анализ конструктивных параметров элементов клети ЛПС-150
при расчетном определении её модуля жесткости
Общие сведения
Жесткость - одна из характеристик назначения клети прокатного стана,
определяющая её технологические возможности. Численно жесткость равна усилию,
деформирующему клеть на единицу длины. С параметрами настройки клети и
прокатываемой полосы жесткость связывается формулой Головина-Симса:
К01
P/MSh
,
где
1
h - толщина полосы на выходе из клети, мм;
0
S - зазор между валками, установленный при настройке, мм;
Р - усилие прокатки, кН;
К
M - жесткость клети, кН/мм.
Эту формулу иллюстрирует рис. 5, на котором прямая 2 представляет за-
висимость усилия, возникающего при прокатке полосы исходной толщины ho
до толщины
1
h < 0h (эта зависимость нелинейна, чем в настоящей работе можно
пренебречь); прямая 1 - это упругая линия клети, наклон которой характеризует
жесткость клети. Действительно, tg = Мк/а, где a = 1 кН/мм. В соответствии с
формулой Головина-Симса для получения на выходе из клети полосы толщиной
h1 при настройке стана необходимо установить зазор So= h1- P(h1)/MK .
Суммарная упругая деформация прокатной клети представляет собой
сумму деформаций составляющих ее элементов, например, применительно к
двухвалковой клети ЛПС-150:
987654321)кл(
ffffffffff
, где
1
f – деформация валков (прогиб) от изгибающих сил
;
2
f – деформация валков (прогиб) от поперечных сил;
3
f – удлинение стоек станин;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]