Расчет калибровки технологического инструмента станов ХПТ

Деформирующим инструментом на станах ХПТ служат валки, в кото­рых крепятся калибры (полудиски), и оправки.. В табл. 12 приведены размеры калибров станов ХПТ.

 

Таблица 12 - Размеры калибров и их масса

Оправки станов ХПТ (см. рис. 18, б) состоят из цилиндрической (диаметр D ц) и конической частей с хвостовиком для их крепления. В таблице 2 приведены данные по стойкости калибров и оправок станов ХПТ при холодной прокатке труб.

При расчете калибровки прокатного инструмента определяют (с ис­пользованием опытных данных) его оптимальные размеры, обеспечиваю­щие стабильность процесса, высокое качество прокатываемых труб и доста точную стойкость самого инструмента.

Рис. 18. Рабочий инстру­мент станов ХПТ: а — калибр; б — оправка

Как уже отмечалось, обжатие заготовки на ста­не ХПТ производится ка­либрами, выполненными в форме полудисков или сегментов, а на станах ХПТР — роликами. Часть поверхности калибра или ролика, соприкасающая­ся с металлом в процессе прокатки, называется ру­чьем. Ручей калибра ста­на ХПТ состоит (рис.19, a) из трех основных участков: 1 — холостого l _З.П с центральным углом при нахождении которого в горизонтальной плоскости происходит по­дача заготовки (зев подачи); 2 — рабочего L_Р с центральным углом , участок при прокатке по заготовке деформирует ее на оправке до заданных размеров; 3 — холостого l_З.В с центральным углом при прохождении которого через горизонтальную плоскость происходит поворот труб (зев поворота). Образую­щая для рабочего участка ручья называется гребнем. Радиус гребня R _X.Г в нача­ле участка имеет наибольшую величину и уменьшается к концу участка (по ходу прокатки). На участке l _K с центральным углом радиус R_X.Г не изменяет­ся. Этот участок называется калибрующим, на нем происходит калибровка трубы по диаметру без обжатия по стенке.

В поперечном сечении (рис. 19, б) форма ручья представляет окруж­ность, радиус которой R_Х в начале рабочего (обжимного) участка равен радиусу прокатываемой заготовки, а в конце участка — радиусу готовой трубы. Ширина ручья В_Х больше его диаметра D_Х на величину b_Р развалки: b_P = В_X — D_X. Углы ограничивают развалку по периметру ручья. Развалку ручья выполняют по прямой или по радиусу в зависимости от типа и назначения калибровки.

Таблица 13 - Стойкость (тысячи метров труб) калибров и оправок станов ХПТ

Примечание. В числителе данные для калибров, в знаменателе — для оправок.

 

Рисунок 19 – Сечение калибров: а - по гребню; б – поперечное сечение

 

Длина рабочей части ручья L_P (см. рис. 19, а), развернутой по ради­усу делительной окружности ведущих шестерен, разбивается на функцио­нальные участки, длина которых определяется конструкцией стана, разме­рами заготовки и готовой трубы, а также параметрами принятой методики калибровки. На рис. 3 и 4 выделены следующие характерные участ­ки: l _З.П и l _З.В — соответственно длина участков зевов подачи и поворота; l _Д — длина участка деформации, состоящего из участка редуцирования l_РЕД, уча­стка обжатия стенки l ₀ и участка калибровки стенки l _К.С, называемого предотделочным; l _K — участок калибровки трубы по диаметру.

Рис. 20 Развертка ручья калибра по гребню

С целью унификации технологического инструмента длины основных участков (l _З.П, l _З.В, l _Д и l _К) для каждого типа стана принимаются постоянны­ми на весь сортамент прокатываемых труб:

 

Сумма длин основных участков рав­на полуокружности ведущей шестерни по начальному диаметру D_Ш:

l _З.П + l _З.В + l _Д + l _K = . (1)

Рис. 21. Номограмма для расчета профиля гребня ручья по методике Ю. Ф. Шевакина (1—7 — контрольные сечения)

Длину предотделочного участка l _П рекомендуется определять с учетом ко­эффициента полировки П_П = 1,0 1,4:

l _П = П_Пm . (2)

где т — величина подачи, — коэффициент вытяжки за один проход. Длину зоны редуцирования рассчитывают по формуле

(3)

где — зазор между заготовкой и цилиндрической частью оправки; D_З, S _З — диаметр и толщина стенки заготовки; = 0,1 — конусность ручья на участке редуцирования; — конусность оправки в зоне редуцирования (для конических оправок она равна 0,015 0,045, для вогнутых — 0,08 0,15). С достаточной для практических расчетов точностью

, (4)

где F_З — площадь поперечного сечения заготовки.

Величину 2 для конических оправок определяют по формуле

(5)

Минимально допустимую величину зазора между цилиндрической частью оправки и внутренней поверхностью заготовки определяют с уче­том возможных колебаний толщины стенки заготовки, и для каждого ти­поразмера стана в зависимости от толщины стенки значение составля­ет: 1,5 2,5 - для ХПТ 32; 2 3 - для ХПТ 55; 2,5 3,5мм для ХПТ 75.

Площадь поперечного сечения заготовки F _З.О в начале обжимного уча­стка можно определить по формуле

(6)

где , .

При прокатке труб с применением оправок с криволинейной образу­ющей принимают F _З.О = F _З

Коэффициент вытяжки на участке редуцирования , а на предотделочном участке

 

. (7)

Отсюда коэффициент вытяжки на обжимном участке

Распределение деформации на обжимном участке должно быть вы­полнено с учетом характера изменения пластических свойств металла, тре­буемого закона распределения усилий прокатки и допустимых значений осевых нагрузок, а также в зависимости от величины заданного соотноше­ния обжатий по стенке и диаметру.

Различные авторы рекомендуют зависимости вида = F(x), удовлет­воряющие тем или иным условиям деформации.

Я. Е. Осада предложил профиль обжимной зоны ручья выполнять по плавной кривой, удовлетворяющей заданному закону изменения деформа­ции. Оптимальным является профиль части ручья, выполняемый по плав­ной кривой и обеспечивающий падение абсолютных и относительных де­формаций по длине обжимной части ручья.

Профиль обжимной части ручья П. К. Тетерин определял так же, как и для горячей пилигримовой прокатки из условия постоянства давления ме­талла на валки.

Ю. Ф. Шевакин в основу формулы, нашедшей широкое распростране­ние для определения профиля обжимной части ручья, поместил измене­ние относительного обжатия по закону показательной функции:

, (8)

,

где п — коэффициент крутизны профиля обжимной зоны (п = 0,64); х — текущая координата; l = l ₀; т — величина подачи.

Полученное на этой основе уравнение для определения толщины стенки в любом сечении обжимной зоны имеет следующий вид:

, (9)

где S_З — толщина стенки заготовки с учетом утолщения при редуцирова­нии: S₃ = S_З + + S_РЕД [S_РЕД = (0,7 0,8) D _РЕД(S ₃/ D ₃)]; - суммарная вытяжка по стенке трубы: = S₃/S₀.

Анализ экспериментальных и производственных данных показывает, что формулу Ю. Ф. Шевакина можно считать рациональной, так как в ней удачно сочетается оптимальная крутизна профиля обжимной зоны с про­каткой на оправке, имеющей малую конусность. Для расчета коэффициен­та вытяжки Ю. Ф. Шевакин рекомендует следующее выражение:

, (10)

где х — расстояние от начала обжимного участка до рассматриваемого сече­ния очага деформации (см. рис. 19).

Для инженерных расчетов Ю. Ф. Шевакин предлагает расчет профиля гребня ручья по формуле (9) определять по номограмме (см. рис. 20) в следующей последовательности: 1) суммарный коэффициент вытяжки по стенки трубы — исходя из параметров процесса; 2) коэффициенты вытяжки по стенке — в соответствующих контрольных сечениях (7 рав­ных по длине контрольных участков); 3) толщину стенки в контрольных сечениях — на основании значений ; 4) глубину ручья калибров — с учетом значений S_X в контрольных сечениях, конусности оправки, диамет­ра прокатываемой трубы и величины зазора между калибрами.

На станах ХПТ применяют круглые калибры с выпуском по дуге. Угол выпуска калибра следует принимать переменным: от 32—35 в начале об­жимного участка и до 18—20° к середине калибровочного участка.

Технологический зазор между калибрами зависит от типоразмера стана и толщины стенки трубы, обычно он составляет 0,2—1,0 мм.

Пример 1 Расчет калибровки инструмента стана ХПТ 55 по методике Ю. Ф. Шевакина.

Маршрут прокатки: 57 4,5 — 38 1,8 мм, материал прокатываемых труб -сталь 12Х18Н10Т.

Исходные данные: диаметр заготовки D ₃ = 57,0 мм; толщина стенки заготов­ки S₃ = 4,5 мм; диаметр готовой трубы D₀ = 38,0 мм; толщина стенки трубы S₀ = 1,8 мм; длина участка деформации l _Д — 410 мм.

Длины: участка редуцирования l _РЕД = 74 мм, обжимного участка l ₀ = 336мм.Зазор между калибрами = 0,4мм. Величина подачи валков т = 6мм. Схема очага деформации к расчету калибровки по методике Ю. Ф. Шевакина приведена на рис. 19.14.

Характеристика калибровки инструмента. Суммарный коэффициент вытяжки

Относительное уменьшение площади поперечного сечения

.

Относительное обжатие стенки заготовки

Рисунок 21. Схема очага деформации стана ХПТ55

 

Уменьшение наружного диаметра заготовки

D ₃ - D ₀ = 57 - 38 = 19 мм.

Конусность оправки 2 выбирается исходя из уменьшения (D ₃ — D₀) на­ружного диаметра заготовки. Рекомендуемые значения конусности оправок приве­дены в табл. 19.13.

В данном примере D ₃ — D₀ = 19 мм, следовательно 2 можно принять 0,025. Диаметр оправки в конце конической части ручья d_П = D₀ — 2S₀ = 38 — 2 • 1,8= = 34,4 мм.

Диаметр цилиндрической части оправки

= 34,4 + 410 • 0,03 = 44,65мм.

Расчет профиля гребня ручья

Величина зазора для ввода оправки в заготовку

= (57 - 2 • 4,5) - 44,65 = 3,35мм.

Утолщение стенки на участке редуцирования

= 0,06 • 3,35 = 0,201 мм.

Толщина стенки заготовки после редуцирования

Для определения размеров профиля гребня ручья на обжимном участке необхо­димо знать коэффициент вытяжки в контрольных сечениях. Таких сечений семь, соответственно расстояние между сечениями х = l ₀/7 = 336/7 = 48 мм. При расчете калибровки для вычисления следует применять формулу (19.10), или воспользо­ваться номограммой, которая по известной величине коэффициента вытяжки по стенке = S_РЕД/S₀ позволяет найти для всех семи сечений (цифры на рис. 21).

Коэффициент вытяжки по стенке = S_РЕД + S₀ = 4,7/1,8 = 2,61.

По номограмме находим вытяжку для сечений и определяем толщину стенки трубы в контрольных сечения S_Xi = S _РЕД :

Диаметр оправки в контрольных сечениях d_Xi = d _n + (l ₀ — ix)2 , где i - номер сечения.

Диаметр оправки в сечениях 0—7, мм:

; ;

; ;

; ;

Таблица 14. Значения конусности оправок станов ХПТ

 

;

.

Диаметр ручья калибра в контрольных сечениях (D_Xi = d_Xi+ 2 S _Xi, - ),мм:

;

;

;

;

;

;

.

Определение ширины ручья. Расчет ширины ручья проводится в контрольных сечени­ях по формуле: ,

где k_m = 1,8 1,05 — коэффициент, учитывающий вынужденное уширение и износ инструмента (большие значения для начальных сечений, меньшие - для конеч­ных); k_a — коэффициент, учитывающий горизонтальное сплющивание валков.

Конусность участков обжимной зоны ручья no сечени­ям следующая:

Ширина ручья в контрольных сечениях

B₁ = 48,52 + 2[ 1,8 • 6 •1,3(0,068-0,025) + 0,7 •6 • 1,3 • 0,025] = 50,20мм.

В конечном итоге получим по сечениям:

К рассчитанной величине В_Xi следует прибавить величину зазора , равную 0,4, тогда ширина ручья по сечениям составит:

Если задан только исходный размер трубы, то производят выбор и проверку размеров заготовки станов ХПТ, на которых должны обрабатываться трубы, рас­четным путем определяют геометрические размеры получаемых труб.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: