4 Задание

• Произвести расчет прокатного валка обжимного стана – блюминга на прочность;

• Произвести расчет рабочих и опорных валков стана кварто для холодной прокатки полосы.

5 Ход выполнения практической работы

5.1 Записать данные варианта для расчета прокатного валка стана – блюминга на прочность

5.2 Нарисовать расчетную схему прокатного валка

5.3 Определить изгибающие моменты в опасных сечениях

5.4 Определить запас прочности прокатного валка

5.5 Определить давление в подшипниках

5.6 Определить значение условной характеристики нагрева

5.7 Записать данные варианта для расчета рабочих и опорных валков стана кварто для холодной прокатки полосы

5.8 Нарисовать схему к расчету валков стана кварто

5.9 Определить результирующие напряжения в шейке рабочего валка

5.10 Определить результирующие напряжения в шейке опорного валка

6 Рекомендации по оформлению отчета

Отчёт по практической работе должен быть оформлен в соответствии с ГОСТом 2.105-95 и едиными требованиям в колледже. Отчёт должен содержать:

• вид работы;

• название работы;

• цель работы;

• ход работы со всеми расчетами, пояснениями к ним, результатами, схемой выполненной в масштабе.

• вывод по работе.

7 Контрольные вопросы

7.1Для чего применяются прокатные валки

7.2 Что относится к основным размерам валков

7.3 Допустимое уменьшение сортового валка составляет.

7.4 Допустимое уменьшение листового валка составляет.

7.5 Что не катают в листовых валков.

7.6 Что не катают в сортовых валках.

7.7 Какие подшипники применяют на прокатных валках(при больших усилиях).

7.8 Какой дефект образуется при прокатке листового металла.

7.9 По какой причине образуется дефект на пов-ти при прокатке листового металла.

7.10 По какой причине образуется дефект при прокатке сортового проката.

7.11 Из чего не изготавливают сортовые валки.

7.12 Каких валков по твёрдости не бывает.

7.13 Эффективным направлением повышения стойкости прокатных валков является .

7.14 Во сколько раз повышается износостойкость если применяется эффективный метод повышения стойкости прокатных валков.

7.15 Диаметр валков рассчитывается по формуле.

7.16 Длинна валка рассчитывается по формуле

7.17 Каким способом изготовлен большой конус.

7.18 Диаметр шейки сортового валка рассчитывается по формуле.

7.19 Диаметр шейки листового валка рассчитывается по формуле.

7.20 Как относится износостойкость валков из твёрдых сплавов к износостойкости валков из легированных сталей.

Литература

1 Единая система конструкторской документации. Справочное пособие. - М.: Издательство стандартов, ГОСТ 2.105-95. ГОСТ 2.301-95,-М.,1995.-288с.: пл.

2 Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985 – 376с.

3 Королев А.А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1987. – 480 с.

4 Целиков А.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. - М.: Металлургия, 1981. – 680 с.

Приложение А – Исходные данные для расчета прокатного валка обжимного стана - блюминга на прочность

Таблица 1 – Исходные данные для расчета прокатного валка обжимного стана - блюминга на прочность

Наименование	Обозначе ние	Ед. изм.	Блюминги
			1150	1300	1500	1150
Усилие прокатки в калиорах	F1	МН	11	12	15	14
	F2	МН	18	20	23	21
	Fз	МН	10	14	12	11
	F4	МН	8	10	13	13
	F4	МН	7	8	10	10
Расстояние от опор валка до центра калибра	x1	мм	680	680	680	680
	х2	мм	1425	1425	1500	1425
	х3	мм	1390	1390	1400	1390
	х4	мм	970	970	1000	970
	х5	мм	600	600	610	600
Диаметр валка в калибрах	Д1	мм	950	1050	1350	950
	Д2	мм	1050	1200	1400	1050
	Дз	мм	900	1000	1200	900
	Д4	мм	900	1000	1200	900
	Д5	мм	900	1000	1200	900
Диаметр шейки валка	d	мм	690	700	720	690
Длина шейки	l	мм	700	720	750	700
Расстояние от центра опоры валка до опасного сечения шейки	с	мм	370	400	420	370
Расстояние между опорами валка	Q	мм	3550	3550	3650	3550
Скорость прокатки	υ	м/с	2,8	3,0	3,5	2,9
Крутящий момент	Т	МН*м	3	3,5	4	3,2
Допускаемое удельное давление материала подшипника	[Р]	Н/мм	40	40	40	40
Допускаемое значение условной характеристики нагрева	[Рδ]	н/мм2х х м/с	200	200	200	200

Приложение Б – Расчетная схема прокатного валка

Рисунок 1 – Расчетная схема прокатного валка

Приложение В – Пример расчета на прочность прокатного валка блюминга 1150

Таблица 2 – Исходные данные:

Усилие прокатки в калибрах	F1	14 МП
	F2	21 МП
	F3	11 МП
	F4	13 МП
	F4	10МН
	x1	680 мм
	x2	1425 мм
	x3	1390мм
	x4	970 мм
	x5	600 мм
Диаметр валка в калибрах	Д1	950 мм
	Д2	1050 мм
	Дз	900 мм
	Д4	900 мм
	Д5	900 мм
Диаметр шейки валка	d	690 мм
Длина шейки	l	700 мм
Расстояние от центра опоры валка до опасного сечения шейки	с	370 мм
Расстояние между опорами валка	Q	3550 мм
Скорость прокатки	υ	2,8 м/с
Крутящий момент	Т	3,5 МН*м
Допускаемое удельное давление материала подшипника	IP]	40 Н/мм2
Допускаемое значение условной характеристики нагрева	[Pδ]	200 н/мм2 * м/с
Материал валка		Сталь 50ХН
Предел прочности	σв	650 Н/мм2

1 Изгибающие моменты в калибрах, МН*м:

(1)

где Fi – усилие прокатки в i калибре;

Хi – расстояние от опор валка до центра i калибра;

Q – расстояние между опорами вала;

2 Строим эпюры изгибающих моментов (см. Приложение Б) и определяем максимальные изгибающие моменты для каждого калибра, Мн*м:

3 Для опасного сечения шейки, МН*м:

4 Моменты сопротивления опасных сечений изгибу, м³:

(2)

где Дi – Диаметр валка в I калибре.

5 Изгибающие напряжения в опасных сечениях, Н/мм²:

(3)

6 Строим эпюру напряжений

7 Запас прочности бочки прокатного валка:

(4)

где σ_в – предел прочности.

8 Касательное напряжение, Н/мм²:

(5)

где d – диаметр шейки валка.

9 Результирующее напряжение, Н/мм²:

(6)

где σ₇ – изгибающее напряжение в 7 калибре.

10 Наиболее опасным сечением прокатного валка будет сечение 7 – место перехода шейки в бочку. Запас прочности составит:

(7)

Вывод: Действительный запас прочности прокатного валка S = (меньше/больше) рекомендуемого допустимого [s] = 5.

11 Реакция в опорах валка при прокате будет наибольшей в калибре 2 при F2=21MH:

(8)

;

При прокатке в калибре 1 при F₁= МН:

12 Давление в подшипниках:

(9)

где l – длина шейки;

[P] – удельное давление материала подшипника.

13 Значение условной характеристики нагрева:

(10)

где [pδ] – допускаемое значение условной характеристики нагрева.

Вывод: Прочность подшипника (Обеспечена/Необеспеченна).

Приложение Г – Исходные данные для расчета опорных и рабочих валков стана кварто для холодной прокатки полосы

Таблица 3 – Исходные данные для расчета опорных и рабочих валков стана кварто для холодной прокатки полосы

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Станы
			1700 (500х1300х1700)	2000 (500х1500х2000)	2800 (550х1500х2500)	2800 (600х1600х2800)
Усилие прокатки в калибрах	F	МН	28	30	35	36
Ширина полосы	b	мм	1500	1700	2350	2500
Максимальный крутящий момент на одном рабочем валке	мкр	кН*м	180	200	200	230
Разность переднего и заднего натяжения	Т	kН	180	200	210	200
Расстояние между опорами опорных валков	а	мм	2800	3200	3600	4000
Расстояние между опорами рабочих валков	а'	мм	2300	2700	3100	3500
Минимальные диаметры валков после переточки:
рабочего	Dр	мм	460	460	500	550
опорного	Don	мм	1200	1400	1400	1500
Диаметр шейки валка:
рабочего	dp	мм	300	300	300	320
опорного	don	мм	800	800	800	850
Материал рабочего валка	Сталь		9Х2
Предел прочности	σВ	Н/mm2	600
Предел текучести	σТ	Н/mm2	500
Предел выносливости	σ-1	Н/mm2	400
Материал опорного валка	Сталь		9ХФ
Предел прочности	σВ ОП	H/mm2	600
11редел текучести	σТ. ОП	Н/мм2	500
Предел выносливости	σ-1 ОП	Н/mm2	400

Приложение Д – Схема к расчету валков стана кварто

Рисунок 2 – Схема к расчету валков стана кварто

Приложение Е – Пример расчета рабочих опорных валков стана кварто 550х1500х2500 мм для холодной прокатки полосы

Таблица 4 – Исходные данные:

Ширина полосы	b	2300мм
Усилие прокатки	F	35МН
Максимальный крутящий момент на одном рабочем валке	Мкр	200 кН*м
Разность переднего и заднего натяжения	Т	200 кН
Расстояние между опорами рабочих валков	а'	3,1 м
Расстояние между опорами опорных валков	а	3,6 м
Минимальные диаметры валков после переточки:
рабочего	Dp	500 мм
опорного	Dоп	1400 мм
Материал валков:
рабочего	Сталь 9Х2
опорного
1 [редел прочности	σВ	600 Н/мм2
Предел текучести	σТ	500 Н/мм2
Предел усталости	σ-1	400 Н/мм2

1 Распределение усилия между рабочими и опорными валками:

(11)

где Dоп – минимальный диаметр опорного валка после переточки;

Dр – минимальный диаметр рабочего валка после переточки;

2 Усилие на рабочий валок, кН:

(12)

где F – усилие прокатки.

3 Усилие на опорный валок, кН:

F_ОП = F – F_P (13)

F_ОП =

4 Изгибающий момент посередине бочки рабочего валка, Н*м:

(14)

где a’ – расстояние между опорами рабочих валков.

5 Максимальный изгибающий момент от разности горизонтальных натяжений полосы, Н*м:

(15)

где Т – разность переднего и заднего натяжений;

b – ширина полосы.

6 Результирующий изгибающий момент посередине рабочего валка, Н*м:

(16)

7 Максимальное изгибающее напряжение посередине бочки рабочего ваолка, Н/мм²:

(17)

8 Изгибающий момент в опасном сечении шейки рабочего валка, МН*м:

(18)

где L – длина бочки.

9 Изгибающее напряжение в опасном сечении шейки рабочего валка, Н/мм²:

(19)

где d_Р – диаметр шейки рабочего валка.

10 Касательные напряжения при кручении в опасном сечении шейки рабочего валка, Н/мм²:

(20)

11 Результатирующее напряжение в опасном сечении шейки рабочего валка, Н/мм²:

(21)

12 Запас прочности рабочего валка:

(22)

где σ_В – предел прочности.

13 Изгибающий момент посередине бочки опорного валка, МН*м:

(23)

14 Изгибающие напряжения посередине бочки опорного валка, Н/мм²:

(24)

15 Изгибающий момент в опасном сечении шейки опорного валка, МН*м:

(25)

16 Напряжение изгиба в опасном сечении шейки опорного валка, Н/мм²:

(26)

где d_Ш = м – диаметр шейки опорного валка.

17 Запас прочности опорного валка:

(27)

При σ_В/ σ_-1= / = минимальный требуемый запас прочности [п]=4. В нашем случае п_ОП [п], поэтому расчет валка на выносливость не производим.

18 Приведенный радиус валков, мм:

(28)

где R_P – радиус рабочего валка;

R_ОП – радиус опорного валка.

19 Распределенная нагрузка при прокатке металлна на валке, Н/мм²

(29)

20 Контактные напряжения, Н/мм²:

(30)

где E_ПР = 2,15*10⁵ Н/мм² – модуль упругости.

Валки имеют твердость HRC>55.

21 Прогиб опорного валка, м⁴:

(31)

Коэффициент:

22 Прогиб опорного валка от действия, изгибающего момента, мм:

(32)

23 Прогиб опорного валка от действия перезывающих сил, мм:

(33)

24 Суммарный прогиб опорного валка посередине бочки, мм:

(34)

25 Разность прогибов посередине бочки валка и у края прокатываемого листа, возникающих под действием изгибающего момента и перерезывающих сил, мм:

(35)

26 Для компенсации влияния прогиба на толщину полосы иодин из рабочих валов необходимо сделать с выпуклостью 0,3 … 0,4 мм

27 Упругое сплющивание в месте контакта опорного и рабочего валков, м:

(36)

28 Суммарное радиальное сплющивание 24 пар валков рабочей клети кварто, м:

(37)