Складений прокатний валок

Винахід відноситься до прокатного виробництва і може бути використай переважно у клетинах товстолистових станів. Відомо технічне рішення по патенту RU №2048937 (клас МКИ В21В27/02), відповідно якому прокатний валок складеної конструкції складається зі зносостійкого бандажу, гільзи і осі сполучених між собою посадками з натягом, при цьому товщина стінки (t) бандажу і середній радіус робочої поверхні бандажу (R) виконані у співвідношенні t\R=0,16...0,20, а стінки гільзи виконані товщиною (0,060-0,10)r, де r - зовнішній радіус гільзи. Відомо так само, що максимальна, величина натягу приймається для валків рівною 0,001d, а мінімальна величина дорівнює 0,0005d, де d - діаметр посадкової поверхні. (Известия Вузов. Черная металлургия, №7, 1974г, с.68-73). Основний недолік описуваного аналога полягає в тому, що, вирішуючи питання про вирівнювання моментів опору згибу бандажа і з'єднання вісь-гільза, не виключається залишковий прогин у зонах, прилягаючих до горців гільз, а також взаємний зсув деталей зібраних з натягом. Зсув деталі, що охоплює іншу деталь, визначається умовою t2>×(gН+gП), де t2 - дотичні напруження, спрямовані уздовж валка, f - коефіцієнт тертя, qн, qп - тиски на посадковій поверхні від натягу і від зусилля прокатки відповідно. Сучасними методами розрахунку напруг у деталях, зібраних з натягом., наприклад відомим методом Ляме, визначено, що, якщо зневажити величиною тиску від прокатки qн, співвідношення t2/fqн значно більше 1, і це свідчить про наявність взаємного зсуву гільзи і осі та наявності близи торців валку фрейтинг-корозії. Найбільш близьким технічним рішенням є складений прокатний валок (патент РФ №2020007, МКИ В21В27/03, 1991 і патент України №12964 МКИ В21B27/03), що містить бандаж з циліндричною посадковою поверхнею і гільзу з охоплюваною поверхнею криволінійної форми, сполучену з бандажем посадкою з натягом у межах (0,0006...0,0009)d, де d - діаметр посадкової поверхні. Посада бандажа на охоплювану поверхню гільзи має найбільший натяг у центральній частині посадкової поверхні і найменший білої торців бандажу, а названі ділянки: з'єднані між собою криволінійною утворюючою. У відомому складеному прокатному валку однозначно визначений натяг ділянок у середній частині посадкової поверхні бандажа, а також по торцях. Якщо, наприклад, мати на увазі, що відомі в даний час; особливо великі опорні валки мають такі діаметри робочої поверхні бочки бандажів: 1800, 2000, 2100, 2200; 2360мм, то середній статистичний діаметр особливо великого опорного валка становить 2100мм. Середньозважене відношення товщини стінки бандажу (222мм) до радіуса бочки (1050мм) дорівнює t/R=0,21, при цьому номінальний радіус (r) посадкової поверхні бандажа дорівнює r=1050-222=828мм. Максимальний радіальний натяг при посадці бандажу складає: eб max =0,0009×828=0,75мм, мінімальний поблизу торців бандажу e б min =0,0006-828=0,5мм. Приймаючи середню товщину стінки гільзи (tг) рівну 0,08 максимального радіуса, тобто tг=0,08×828=66мм, визначимо номінальний посадковий радіус осі (r0): r0=r-tг=828-66=762мм. Чисельними дослідженнями встановлено, що рекомендації відомого складеного прокатного валка щодо натягу для з'єднання вісь-гільза не приводять до позитивного результату, бо на торцях гільзи має місце залишковий прогин і відносне ковзання на границі між гільзою і віссю. Наприклад при посадковому радіусі осі r =762мм, радіальний натяг e 0 поблизу торців дорівнює: 0 e 0 =0,0006×762=0,457мм. За умови t2 > f × qн , на посадковій поверхні, поблизу торців гільзи має місце прослизання і залишковий прогин, а за умови t2 1 забезпечується спільна робота ocі і гільзи на вигин, виключається прослизання, фрейтинг - корозія і залишковий прогин, тобто усі фактори, що сприяють усталостному руйнуванню. При цьому на посадковій поверхні бандаж – гільза сили тертя рівні за тих самих умов: t2 0 = 2 P 2 é ærö ù 8000 × 2 ê1 - ç ÷ ú = × r 2 3 × p ê è R ø ú 8282 × 3 × 3,14 ë û é æ 828 ö2 ù кг ê1- ç ÷ ú = 0,94 = 9,4МПа, ê è 1050 ø ú мм2 ë û d r = = 828мм, 2 де радіус посадкової поверхні бандажа, R=1050мм, радіус бочки. Зміни t2б по довжині посадкової поверхні, дивися на фіг.5, крива 2. Контактні напруги поблизу торця бандажа рівні: qб = 0,006 × r × E é æ r 2 ö ù ÷ ú = 2,39 кг = 23,9МПа. ê1 - ç ç R2 ÷ ú 2×r ê è мм2 øû ë а відповідні їм питомі сили тертя показані на фіг.5, крива 3. При цьому коефіцієнт надійності посадки бандажа на гільзу поблизу торців бандажу дорівнює f × qб 0,17 × 2,39 = = 0,43, kб = 0,94 t 2б 3 æ r0 ö ç ÷ що не виключає фрейтинг - корозію, однак величина згинних напруг зменшена на величину è r ø , що, 3 æ 828 ö ç ÷ наприклад, при r=828мм і r0=768мм дорівнює è 768 ø =1,25. При роботі валка моменти сили тертя на посадкових поверхнях тертя рівні: - бандаж-гільза: d × 0,43 × Lб Мmp = f × qб × d × p × = 4,16Tм, 2 де f=0,17коефіцієнт тертя qб - тиск при натягу рівному 0,0009 d/2, d - діаметр посадкової поверхні. / Для опорного складеного валка О 2100мм. d × E é æ 2 öù r ÷ кг 2 ê1 - ç ú = 3,59 qб = = 35,9МПа. d ê ç R2 ÷ ú мм2 2× øû ë è 2 Lб - довжина посадкової поверхні, з обліком кривої фіг.5. L=0,43×3,0=1,290м - гільза - вісь: 0,0009 × Mmp0 = Mmp0 ' + M mp0 " d × (L - 0,43L ) = 2182Tм 2 d Mmp' = f × q0" × p × × d0 × 0,432L = 2266Тм; 2 Mmp0 = 4448Тм; ' ' Mmp = f × q0 × p × d q0 - тиск при натягу рівному 0,0012 2 d 0,0012 × × E é æ 2 ö ù r ' 2 ê1 - ç 0 ÷ ú = 20,96МПа. q0 = d ê ç r2 ÷ú 2× øû ë è 2 d 0,0012 × × E é æ 2 öù r 2 ê1 - ç 0 ÷ú = 65,6МПа. q0 " = ç r 2 ÷ú d ê è øû 2× ë 2 Момент тертя від провороту гільзи щодо осі складає 4448Тм, у той час як момент тертя проворота щодо бандажа дорівнює 4166Тм, що свідчить про спільну роботу з'єднання вісь - гільза У заявленому рішенні завдяки наявності гільзи з новими ознаками, а caмe з криволінійною формою охоплюваної посадкової поверхні з натягом у середній частіші валка (0,0012...0,0013)d, а по торцях бочки валка з натягом (0,0013...0,0015)d, де d - посадковий діаметр бандажа, що дозволяє одержати складений валок, у якому вісь і гільза працюють як одне ціле, що виключає процеси фрейтинг - корозії й утомне руйнування осі і підвищує її надійність, довговічність, працездатність складеного прокатного валка у цілому.