Модернизация мелкосортного стана 320/250

    

   , 

  следовательно условие циклической прочности  в сечении 1-1  выполняется.

  Коэффициент нагрузки определяем по формуле: 

   ,             (32) 

  где к_н.б – коэффициент нагрузки бочки валка 

    

  Сечение 2-2

  Учитывается действие изгибающих и крутящих моментов.

  Запас прочности при изгибе определяется по формуле: 

   ,                 (33)

  

  где – напряжение изгиба шейки валка при расчете на статическую прочность 

  Принимаем:

   , так как поверхность шейки  получена тонким шлифованием  и  [1];

   , так как материал валков  сталь и D_ш= 430 мм  [1];

     в соответствии с рисунком 4, при   ,  и , так как валок ослаблен ступенчатым переходом шейки в бочку [4] 

  

  Рисунок 7 – Валок, ослабленный ступенчатым переходом шейки в бочку  

    

  Запас прочности при кручении (при реверсивном  режиме) определяется по формуле : 

   ,               (34)

  где - запас прочности при кручении;

   - эффективный коэффициент концентрации  напряжений при кручении;

   - коэффициент качества обработки  поверхности;

   - масштабный фактор при кручении;

   - предел выносливости материала  валка при кручении;

  

   - касательные напряжения в шейке валка при расчете на статическую прочность 

  Для стали : 

     [1]            (35) 

    

     в соответствии с рисунком 4, при , и , так как валок ослаблен ступенчатым переходом бочки в шейку [1];

   , так как материал валков  сталь и D_ш= 430 мм   [1] 

  

  Для стальных валков коэффициент запаса прочности на усталость определяется по формуле: 

   ,               (36)

  где n – запас прочности при циклическом нагружении 

    

   , 

  следовательно условие циклической прочности  в сечении 2-2 выполняется.

  Коэффициент нагрузки шейки валка определяем по формуле : 

   ,               (37)

    

  Сечение 3-3

              Учитывается действие только крутящих моментов.

  Запас прочности при кручении определяется по формуле: 

   ,       (38)

  где   – эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении в приводном конце валка;

    – масштабный фактор при  кручении приводного конца валка;

  

   – касательные напряжения приводного конца валка при расчете на статическую прочность 

  Принимаем:

   , так как поверхность приводного  конца получена тонким обтачиванием и

   [1];

    в соответствии с рисунком 5, при   и и , так как приводной конец ослаблен лысками [4];

    

  Рисунок 8 – Приводной конец, ослабленный лысками   

   , так как материал валков  сталь и D_п.к= 360 мм  [1] 

    

   , 

  следовательно условие циклической прочности  в сечении 3-3 выполняется.

  Коэффициент нагрузки определяем по формуле: 

   ,            (39)

  

  где – коэффициент нагрузки шейки валка 

    

  Результаты  расчета на статическую и циклическую  прочность представлены в таблице 6. 

  Таблица 6 - Результаты расчета на прочность

 

  По  результатам расчетов на статическую  и циклическую прочности можно провести  следующий анализ:

  условия статической прочности выполняются  в сечениях 1-1, 2-2 и 3-3, так как  во всех трех сечениях;

  условия циклической прочности выполняются  в сечениях 1-1 2-2 и 3-3, 

  Как видно из результатов расчета  на прочность наиболее жестким критерием работоспособности является критерий по циклической прочности.

  Наиболее  напряженным по критерию работоспособности  на статическую прочность является сечение 1-1 с коэффициентом нагрузки .

  Сечение 1-1 также является наиболее напряженным  по критерию работоспособности на циклическую прочность, . 

  

  

  3.3 Расчет модуля жесткости прокатных валков по оси катающего калибра 

              Прогиб валка от действия изгибающих моментов определяется по формуле: 

   ,   (40)

  где – прогиб валка от действия изгибающих моментов;

  P – усилие прокатки;

  I_f – приведенный момент инерции бочки валка;

  I_ш – приведенный момент инерции шейки валка;

  Е – модуль упругости материала  валка;

  a – расстояние между осями нажимных винтов;

  c – расстояние от центра нажимного винта до края бочки;

   , – расстояния от оси нажимного винта до оси катающего калибра 

   ,            (41)

  где к_f – коэффициент приведения 

  Момент  инерции по оси катающего калибра:

   ,           (42) 

    

   ,   (43)

  где B_i – ширина калибра

  

  

  На  данном валке можно нарезать 7 калибров: 

    

    

    

   ,           (44)

  где - диаметр шейки валка

    

   , так как материал валков  – кованая сталь 60ХН [3].

     (45) 

  Прогиб  валка от действия поперечных сил  определяется по формуле: 

   ,           (46)

  

  где – прогиб валка от действия поперечных сил;

  G – модуль сдвига материала валка;

  F_c – приведенная площадь поперечного сечения бочки валка;

  F_ш – приведенная площадь поперечного сечения шейки валка 

   ,         (47)

  где к_с – коэффициент приведения 

  Приведенная площадь поперечного сечения  по оси катающего калибра: 

   ,              (48) 

    

   ,    (49) 

    

    

   ,             (50)

  

  

  Модуль  сдвига материала валка определяется по формуле:

   ,              (51)

  где - коэффициент Пуассона

   , так как материал валков  – сталь 60ХН  [3]

    
 

  Суммарный прогиб валка определяется по формуле: 

   ,        (52)

  где   – суммарный прогиб валка;

    – допустимый прогиб валка 

  

  Допустимый  прогиб валка для сортового стана  =1 мм  [1].

   ,

  следовательно валки удовлетворяют требованиям  по критерию жесткости. 

  Модуль  жесткости прокатных валков по оси  катающего калибра определяется по формуле:

   ,          (53)

  

  где – модуль жесткости валковой системы

    
 
 
 
 
 
 
 
 

  

  

  Заключение 

  В данной работе была приведена краткая  техническая характеристика сортопроволочного  стана 320/250 ; проанализирован состав оборудования и режимы работы главной  линии обжимной рабочей клети 630; приведена общая техническая  характеристика обжимной рабочей клети 630.

1. Данный стан является современным и имеет сравнительно высокие технико-экономические показатели. Прежде всего, это достигается за счет технологической схемы проката и хорошей эксплуатации оборудования.
2. Состав главной линии полностью удовлетворяет скоростным и прочностным требованиям производства.
3. Использованные материалы рабочих валков, а так же тип нажимного и уравновешивающего устройства соответствуют механизмам современных станов и позволяют получать качественный прокат.
4. Применение гидравлического уравновешивающего устройства позволит повысить точность проката и качество проката.
5. Оборудование сортопроволочного стана 320/250 расположено в определенном порядке, позволяющем максимально сократить время на выполнение задачи одним оборудованием и передачи проката к следующему устройству, что положительно влияет на качество проката, производительность, экономические затраты на производство проката и размеры стана и цеха.
6. Вспомогательное оборудование на стане 320/250 полностью удовлетворяет технологическим требованиям производства и обеспечивает получение проката  высокого качества. Необходимо также отметить, что ни одно устройство вспомогательного оборудования не является "узким" местом стана и полностью удовлетворяет производительности основного оборудования.
7. Кривошипно-эксцентриковых летучие ножницы полностью соответствуют технологическим и эксплутационным требованиям, предъявляемым к летучим ножницам. Кривошипно-эксцентриковые летучие ножницы, используемые на стане 320/250, хорошо согласуются со скоростными особенностями и ритмом работы стана.
8. В результате проведения расчета валковой системы клети 630 было установлено, что в данной валковой системе выполняются критерии работоспособности на статическую прочность, а также на циклическую в сечениях 2-2 и 3-3 1-1