Проверочный расчет элементов вертикальной роликоправильной машины ЦПШБ ОАО «ЕВРАЗ НТМК»

Осевая  регулировка всех роликов осуществляется обычным способом, т. е. вращением  резьбовых корпусов роликоподшипников.

Подушки 9 роликов верхнего ряда регулируются по высоте вручную спомощью штурвалов 6, через распределительные валы 7, промежуточные передачи и нажимные винты 8.

Рабочая клеть оборудована вводным устройством, на отъемном кронштейне 10 которого установлены один горизонтальный направляющийролик 11. и два вертикальных ролика 12. Расстояние между этими роликамирегулируется винтами 13.

Выводное  устройство состоит из ползуна 14, к  которому прикреплен кронштейн 15, несущий холостой правильный ролик, и кронштейн 16 сгоризонтальным направляющим роликом 17.

Выводное  устройство может перемещаться в  горизонтальном направлениивращением от штурвала 18 ходового винта 19.

Кронштейн с холостым правильным роликом также  может перемещатьсяпо вертикали путем вращения вручную нажимного винта, ввинченного вгайку 20, закрепленную в ползуне.

Положение крайнего холостого правильного  ролика по горизонталификсируется указателем 21, в по вертикали – указателем 22.

Правильные  ролики приводятся от электродвигателя 23 через двуступенчатый конический редуктор 24 и шестеренную клеть 25,соединенные зубчатыми муфтами 26 и 27 при помощи универсальных шпинделей 28.

На рис. 7 показана мелкосортная восьмироликовая правильная машина открытого типа другой конструкции.

Рис. 7. Мелкосортная восьмироликовая правильная машина

 

Рабочая клеть 1, электродвигатель 2 и редуктор 3 машины закреплены болтами на обшей фундаментной плите 4.

Четыре  ролика нижнего ряда приводные; их подшипники установлены непосредственно в станине.

Подушки 5 четырех роликов верхнего ряда регулируются по высоте вручную рукоятками 6, при помощи которых вращаются распределительные валы червячных передач нажимного механизма.

Кроме индивидуальной, предусмотрена общая вертикальная регулировка роликов верхнего ряда от штурвала 7, насаженного на вал, приводящий в движение промежуточную шестеренную передачу, предназначенную для обшей вертикальной регулировки роликов.

В этой машине в отличие от других машин открытого типа маховички 8 для осевой регулировки расположены не со стороны привода, а у правильных роликов, благодаря чему вертикальную и осевую регулировку роликов выполняют с одной стороны машины.

Осевая регулировка предусмотрена для роликов верхнего ряда и осуществляется вращением резьбовых втулок упорных подшипников при помощи валов 9 через зубчатые зацепления.

На валы, служащие для поворота регулировочных втулок, насажены храповые колеса 10, при помощи которых втулки фиксируются в требуемом положении защелками 11.

На выходной стороне машины установлены направляющие вертикальные ролики 12,расстояние между которыми регулируется маховичками 13 и 14.

Смазка подшипников рабочей клети централизованная от насоса 15.

При правке меткого сорта развиваются сравнительно небольшие усилия. Машины для правки такого проката удается выполнить с минимальными габаритами, вследствие совмещения узлов рабочей клети и главного привода [6].

 

3. Технические характеристики различных типов правильных машин

В табл. 1 приведены  технические характеристики нескольких типов сортоправильных машин.

 

Таблица 1

Тип конструкции	Максимальный момент сопротивления сечения, см3	Предел  текучести, МПа	Количество  роликов, шт	Номинальный диаметр роликов, мм	Шаг роликов, мм	Скорость  правки, м/с
Сортоправильная машина консольного типа конструкции УЗТМ с консольными роликами	300	500	6	740	1200	1-1,6
Восьмироликовая правильная машина конструкции СКМЗ	<50	<260	8	450	500	2
Семироликовая правильная машина конструкции СКМЗ	нет данных	350	7	150	400	1-1,7
Роликовая машина конструкции  УЗТМ	нет данных	48-120	5	400	400	0,4-0,8

 

 

 

4. Основные параметры сортоправильных машин

В табл. 2 рассмотрены  основные параметры сортоправильных  машин [7].

Таблица 2

Расстояние  между роликами t, мм	Момент  сопротивления выправляемого сечения  ω, см3	Сортамент выправляемых профилей						Максимальная  высота выправляемого профиля, мм	Максимальная  скорость правки v, м/сек
		круглая, мм	квадратная, мм	рельсы, кг/м	угловая	швеллер	балка
					максимально
					мм	номер	номер
200 300 400 500 600 700 800 900 1100 1300	5 15 35 75 125 185 250 450 – –	15-40 20-50 25-60 35-85 50-100 55-115 50-125 65-135 75-160 80-175	15-35 15-45 20-50 30-80 40-90 45-105 50-115 55-125 65-160 70-165	– 7 8 18 24 30 38 44 55 65	50х50 80х80 100х100 130х130 150х150 200х200 240х240 – – –	6 10 12 18 22 30 35 40 – –	6 10 12 18 22 30 36 45 55 60	60 70 80 110 140 170 200 230 260 300	2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,2 1,2 1,0 0,8

 

5. Сравнение сортоправильных  машин.

Сортоправильные машины различаются по сечению проката, скорости правки, шагу роликов, сортаменту выправляемых профилей,  габаритным размерам и принципам работы.

Каждый тип  сортоправильных машин имеет  свои недостатки, которые компенсируются его преимуществами, поэтому при выборе сортоправильных машин необходим детальный анализ их параметров для каждого конкретного цеха. 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1. ДАННЫЕ ДЛЯ  РАСЧЕТА

 

Фасонная полоса	60Ш1
Материал полосы	09Г2С
Электродвигатели главного привода	тип Д-808
Высота балки H, м	0,582
Ширина полки балки b, м	0,3
Толщина полки балки t, м	0,017
Толщина стенки балки S, м	0,012
Радиус сопряжения R, м	0,028
Модуль упругости материала обрабатываемой полосы Е, МПа	2,1 · 105
Предел текучести материала обрабатываемой полосы σТ, МПа	300
Упругий момент сопротивления сечения Wy, м3	511,2 · 10-6
Площадь сечения балки F, м2	17,5 · 10-4
Масса погонного метра профиля m, кг/м	137
Плотность стали ρ, кг/м3	7850
Сопротивление деформации материала обрабатываемой полосы при t = 20˚С  σs, МПа	300
Шаг рабочих роликов t, м	4
Коэффициент трения качения ролика по исправляемому материалу f, м	0,01
Коэффициент трения в подшипниках μ	0,004
Диаметр цапфы ролика d, м	0,23
Диаметр ролика D, м	0,5
Номинальная мощность двигателя N, кВт	37
КПД привода η	0,85
Предел прочности для роликов  из стального литья σb, МПа	500

 

2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОЛИКОВЫХ СОРТОПРАВИЛЬНЫХ  МАШИН

 

Расчеты выполнены  в соответствии с рекомендациями [2], [3], [5].

 

1. Определение моментов и  усилий правки

Под роликами 2, 3, 4, 5 происходит упругий изгиб  балки.

(1)

 – момент упругого  изгиба балки в плоскости большей  жесткости

(2)

 

Под роликами 6 и 7 происходит пластический изгиб  балки

	(3)
	(4) (5)

 

 

Под роликами 1 и 8 не происходит деформации балки 

(6)

 

Рис. 8. Нагрузочная  схема для расчета усилий правки на ВРПМ

 

Для расчета  усилий воспользуемся методикой, изложенной в [3].

(5)

 

(6)

 

(7)

 

(8)

 

(9)

 

 

(10)

 

(11)

 

 

Сумма всех сил  воспринимаемых роликами ВРПМ:

(12)

 

 

Максимальное  усилие воспринимает шестой ролик:

 

 

2. Расчет мощности привода

Мощность двигателя:

	(13)
	(14)
	(15)
	(16)

где – коэффициент трения в подшипниковых опорах, при роликовых подшипниках;

 – диаметр трения в подшипниковых  опорах;

 – угловая скорость вращения  роликов;

 – коэффициент трения качения  1.

Тогда мощность привода ВРПМ будет определяться по формуле:

(17)

Определим крутящий момент при правке балки, движущейся со скоростью  и угловой скорости вращения ролика (без проскальзывания)

(18)

 

Крутящий момент затрачивается на пластическую и  упругую деформации и определяется по формуле:

(19)

где – коэффициент проникновения пластической деформации.

 

 

 

 

 

Суммарный крутящий момент равен:

 

 

Определим момент трения в подшипниковых опорах.

Рис. 9. Схема нагрузки роликов.

 

 

 

Так как нагрузка на передние и задние шейки роликов  разные, момент трения в подшипниковых  опорах будет равен:

(20)

где и – соответственно передняя и задняя реакция в подшипниковых опорах;

 и  – соответственно передний и задний диаметр трения в подшипниковых опорах.

 

 

 

Реакции в  опорах на валах заносим в таблицу 3.

 

Таблица 3

	1	2	3	4	5	6	7	8
	103837,5	311512,5	415350	415350	444813,3	503739,8	370439,1	133300,8
	-27157,5	-81472,5	-108630	-108630	-116335,8	-131747,3	-96884,1	34863,3

 

 

 

(21)

 

 

Определяем  момент трения качения роликов по балке.

(22)

 

 

Определяем  мощность привода:

 

 

3. Расчет ролика (валка) на прочность

Для расчета  берем самый загруженный шестой ролик

 .

 

Проверка валка  по изгибающему моменту.

Рис. 10. Схема валка.

 

Из таблицы 3 берем переднюю и заднюю реакции  на валу 6.

 

 

Рис. 11. Загрузочная схема.

 

 

 

Рис. 12. Эпюра «Q, Н»

 

Рис. 13. Эпюра «»