|
Для аналитического определения
усилий на валки прошивного стана необходимо найти площадь поверхности
контакта металла с валком.
Ширина контактной поверхности Ъх зависит от радиуса валка
Rx, величины абсолютного обжатия Дгх и расстояния гх поверхности валка до оси
прокатки.
Приведенная выше формула для определения ширины контактной
поверхности, разработанная А. И. Целиковым, дает заниженные результаты,
особенно в зоне деформации металла на оправке, поскольку не учитывает
овализации заготовки в очаге деформации, значительно возрастающей с момента
встречи заготовки с оправкой и начала образования внутреннего канала. А. 3.
Глей- берг рекомендует более точную формулу, учитывающую овализа- цию и
полученную из предположения, что радиус кривизны заготовки, набегающей на
валки, увеличивается за счет овализации до величины г(£ —1), где
£ —коэффициент овализации, и что центр этого радиуса находится на
линии, перпендикулярной ООг.
Коэффициент овализации в рассматриваемом сечении можно
определять как отношение расстояния между линейками или направляющими
роликами стана к расстоянию между рабочими валками в данном сечении.
Длина контактной поверхности / легко подсчитывается, если
принять, что очаг деформации в сечении, проходящем через ось заготовки,
ограничивается со стороны валков прямыми, наклоненными к оси прокатки с
входной стороны под углом а19 а с выходной — под углом а2.
По экспериментальным данным различных авторов средние по
всей контактной поверхности удельные давления при температуре прошивки около
1200 °С находятся в пределах 90-г 120 н/мм2 (~9—12 кГ/мм2) для углеродистой
стали и 150—180 н/мм2 (~15—18 кГ/мм2) для нержавеющей стали, причем по длине
очага деформации большой разницы в величинах удельного давления по
экспериментальным данным не наблюдается.
Для определения направлений усилий, действующих на валки
прошивного стана, рассмотрим сначала случай, когда прокатка осуществляется
без оправки и линеек или направляющих роликов. Поскольку в этом случае нет
усилий, направленных по оси прокатки, равнодействующие сил нормального
давления и сил трения должны находиться в плоскости, перпендикулярной оси
прокатки, и проходить через ось заготовки (см. 20).
Составляющая Pcos^ уравновешивается опорными реакциями на
шейках валков. При прокатке на оправке и при наличии линеек или роликов на
каждый валок дополнительно действуют усилия, вызванные осевым сопротивлением
оправки (0,5Q) и линеек (0,5ЯХ)
Изгибающий момент несколько разгружает шейку валка со
стороны выхода гильзы из стана и соответственно увеличивает нагрузку на шейку
валка со стороны входа заготовки.
С достаточной степенью точности можно полагать, что точка
приложения равнодействующих находится в плоскости, соответствующей середине
длины бочки валка.
Расчеты и экспериментальные данные показывают, что усилие
на шейку с входной стороны прошивного стана примерно в 1,2—1,5 раза больше
усилия на шейку со стороны выхода гильзы.
Крутящий момент, необходимый для вращения валков (если
принять, что равнодействующая приложена в середине ширины контактной
поверхности), будет
Многочисленными экспериментами установлено, что усилия на
валки при прошивке зависят от ряда технологических факторов. С увеличением
диаметра заготовки, скорости и величины деформации усилия возрастают.
Понижение температуры нагрева металла также вызывает увеличение усилий.
Результаты фактических измерений давления на валок при прошивке заготовок в
производственных условиях приведены ниже.
Повышение осевого скольжения приводит к уменьшению подачи
и, следовательно, к снижению усилий. Поэтому увеличение обжатия заготовки
перед оправкой повышает усилия на валки. По этой же причине усилие прошивки
резко возрастает в-тот момент, когда при прошивке слитка в очаг доформации
попадает усадочная раковина и подача вследствие внезапного уменьшения осевого
сопротивления значительно возрастает.
|