Лабораторная работа №1. Экспериментальное исследование прочностных характеристик рабочих клетей прокатных

С.Б. Арюлин

Экспериментальное исследование прочностных характеристик рабочих клетей прокатных станов

Электронное учебное издание

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по дисциплине “Расчет и конструирование литейно-прокатных агрегатов”, “Расчет и конструирование прокатных и трубных станов,” “Расчет и конструирование машин порошковой металлургии и прессования.”

Москва

(С) 2014 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

УДК 621.771

Рецензент: профессор, к.т.н. Борис Александрович Сивак

Арюлин С.Б.

Расчеты клетей прокатных станов. - М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2014. 29 с.

Издание содержит материалы для освоения экспериментальных методов расчета на прочность основных деталей и узлов рабочих клетей прокатных станов. Расчеты производятся по реальным значениям сил и моментов, полученным в результате проведения эксперимента по прокатке стальных заготовок на стане ХПЛ-160 в лаборатории кафедры.

Особое внимание уделено экспериментальному исследованию прочности рабочего валка прокатной клети, подушек рабочего валка, нажимного механизма винт-гайка, станины закрытого типа, определению упругой деформации отдельных элементов рабочей клети и жесткости клети в целом. Проведению эксперимента по определению энергосиловых параметров процесса прокатки предшествует изучение состава и принципа работы контрольно-измерительного комплекса, его настройки, регистрации и записи сигналов, компьютерной обработки данных. Обязательным является анализ полученных результатов эксперимента, их статистическая обработка, предлагаются вопросы для самопроверки.

Для студентов МГТУ имени Н.Э. Баумана специальности: “Проектирование технологических машин и комплексов.”

Рекомендовано учебно-методической комиссией факультета

«Машиностроительные технологии» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Электронное учебное издание

Арюлин Сергей Борисович

Экспериментальное исследование прочностных характеристик рабочих клетей прокатных станов

(С) 2014 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

Введение

При деформации металла в рабочих клетях прокатных станов со стороны обжимаемой заготовки на детали клети воздействуют значительные силовые нагрузки, величина которых варьируется в широких пределах от десятков килоньютонов до тысячи килоньютонов. Порядок этих значений зависит от многих причин: назначения и типа клети, температуры прокатки, материала прокатываемой заготовки, скоростного режима деформирования, динамики процесса, степени деформации за один проход (степени однократной деформации). В отличие от прокатываемой заготовки, которая подвергаясь пластической деформации изменяет свои геометрические размеры, детали прокатной клети могут иметь в результате воздействия значительных нагрузок некоторую деформацию, но эта деформация лежит в пределах упругости материала, из которого они изготовлены и после снятия нагрузки детали клети возвращают свои исходные размеры, при этом сохраняется их функциональность, то есть способность длительное время под воздействием силовых и других факторов сохранять заложенные в них эксплуатационные характеристики. Иными словами детали должны обладать достаточной прочностью, то есть способностью выдерживать нагрузки без разрушения. При разработке детали рабочей клети, которая при эксплуатации должна обладать достаточной прочностью приходится решать целый комплекс задач от выбора материала изделия и его геометрических размеров до термообработки и условий работы. Ключевым моментом таких разработок является расчет на прочность. В практике расчета и конструирования прокатных станов сложился определенный набор и последовательность расчетов на прочность основных деталей прокатного оборудования, так, например, расчет на прочность рабочего валка состоит из: расчета бочки валка на изгиб; расчета шейки валка на изгиб и кручение; расчета хвостовика на изгиб. Подушки прокатных валков рассчитывают на изгиб и сжатие, при расчете винтовых нажимных механизмов винт рассчитывают на сжатие, а гайку на смятие и ее резьбу на изгиб, смятие и срез. В станинах закрытого типа стойки считаются на растяжение и изгиб, а поперечины на изгиб. Лабораторный практикум по расчету прокатных клетей, закрепляя знания, полученные в теоретическом курсе, развивает навыки конструирования и проведения экспериментального исследования силовых характеристик процесса прокатки, носит практикоориентированный характер, так как действующее прокатное оборудование лаборатории кафедры, являясь по сути промышленным, позволяет реально оценить условия работы прокатных станов в заводских условиях, нагрузки, действующие на его детали и узлы, что делает их расчеты на прочность более осмысленными.

Цель лабораторных работ:

Освоение методов исследования прочности основных деталей и узлов рабочих клетей прокатных станов на основе проведения эксперимента по прокатке на действующем оборудовании лаборатории кафедры, изучение контрольно-измерительного оборудования и методики проведения замеров энергосиловых параметров прокатки, оценка запаса прочности силового оборудования в условиях реальных нагрузок.

После выполнения лабораторной работы студенты смогут:

- самостоятельно настраивать прокатный стан под требуемые режимы деформации;

- самостоятельно эксплуатировать оборудование во время проведения эксперимента в соответствии с указаниями методического пособия и правилами техники безопасности при проведении лабораторных работ;

- самостоятельно настраивать и использовать контрольно-измерительное оборудование для экспериментального определения энергосиловых параметров процесса прокатки;

- самостоятельно проводить исследование прочности основных деталей и узлов рабочей клети прокатного стана на основе силовых характеристик, полученных в результате спланированного эксперимента;

- проводить статистическую обработку результатов эксперимента;

- оценивать запас прочности деталей и узлов действующего оборудования в условиях реальных нагрузок;

- оценивать жесткость действующего прокатного оборудования.

Лабораторная работа №1