Конструкция и расчёт машин и механизмов прокатных станов.

Особенности подшипников прокатных станов

При заданном диаметре валков прокатного стана диаметр шеек валков определяют, исходя из условия прочности их. диаметр шейки валков, установленных на подшипниках жидкостного трения или роликовых конических, определяется не только условием прочности ее, но и габаритами этих подшипников.

Следовательно, для размещения подшипников валков (бочки которых соприкасаются или почти соприкасаются при прокатке) при данном диаметре шейки валков конструктивно остается очень мало места. Кроме того, ввиду ограниченных размеров шейки валков в подшипниках валков приходится допускать чрезвычайно большие удельные давления, во много раз превышающие удельные давления в подшипниках различных машин другого назначения. Из-за ограниченных размеров шейки валка и подшипников, а также больших нагрузок на Подшипники при прокатке к конструкции подшипниковых узлов прокатных станов предъявляют особые требования. Поэтому эти Подшипники по своему внешнему виду значительно отличаются от подшипников других машин.

Подшипники прокатных станов можно разделить на две группы: скольжения и качения. Подшипники скольжения конструктивно выполняют двух видов: открытыми и закрытыми; Подшипники качения применяют роликовые, с коническими и реже со сферическими цилиндрическими роликами. При горячей прокатке на обжимных и сортовых станах, валки которых установлены на подшипниках скольжения открытого типа, применяют интенсивное охлаждение водой как бочки, так и шеек валков. Вкладыши подшипников изготовляют из текстолита.

Низкая теплопроводность подшипников, изготовленных из неметаллических материалов, вызывает необходимость отвода, тепла, получающегося в результате трения. От условий отвода тепла и качества подводимой смазки зависит и максимально допустимая нагрузка на подшипник.

Неметаллические Подшипники (текстолитовые и др.) в зависимости от условий и режима работы смазывают водной эмульсией или водой. Эти Подшипники необходимо охлаждать, чтобы они работали при температуре не выше 60—80 °С, так как при более высокой температуре начинается их интенсивное разбухание, а в дальнейшем и обугливание.

Водомасляную эмульсию обычно применяют, когда вода (например, морская)   не может быть использована из-за ее коррозионных свойств.

Количество воды, необходимое для охлаждения и смазки текстолитовых подшипников, должно быть не меньше 10 м3 на 1 м- площади вкладыша. Воду надо подавать на подшипник в течение всего времени его работы, так как прекращение подачи воды может вызвать выход подшипника из строя. Температура воды, применяемой для смазки и охлаждения подшипников, должна быть в пределах 14 -18 °С. При более высокой температуре увеличивается износ подшипников и уменьшается их долговечность.

Подшипники из текстолита характеризуются чрезвычайно малым коэффициентом трения (в 10—20 раз меньшим, чем бронзовые), при больших скоростях вращения почти

равным коэффициенту трения роликовых подшипников. Для сравнения приведем следующие цифры: коэффициент трения бронзовых подшипников равен 0,06—0,1, роликовых 0,002—0,005, текстолитовых 0,004—0,006.

Подушки с цельнопрессованными текстолитовыми вкладышами, установленные на блюминге 1150 конструкции УЗТМ, показаны на рис. III.9. Текстолитовые вкладыши /, воспринимающие радиальное давление, закреплены в кассете 2. планками и болтами. С наружной стороны текстолитовые вкладыши укрепляют металлическим кольцом. Текстолитовые фланцы 4, соприкасающиеся с валком по галтели шейки, изготовляют отдельно и закрепляют в специальных расточках кассеты со стороны бочки валка. Осевую регулировку валков и поджатие текстолитовых фланцев к торцу бочки валка осуществляют осевым перемещением кассеты в подушке с помощью затяжки болтов 3. Для поддержания верхнего валка при холостом ходе стана у верхней подушки предусмотрена подвеска 5, в которой таким же способом установлены и закреплены текстолитовые вкладыши 6. У подушки нижнего валка предусмотрена крышка 7 с небольшими текстолитовыми вкладышами. Для охлаждения и смазки подшипников подводится вода.

Для предохранения шеек валков от окисления при длительных перерывах в работе стана к шейкам подводится густая смазка. С целью сохранения линии прокатки на одном и том же уровне по отношению к роликам рольганга после переточки валков под нижнюю кассету подкладывают сменные прокладки 8.

Правая нижняя подушка (по ходу прокатки) соединена с левой с помощью проушин 9 и присоединена к механизму для извлечения комплекта валков. Верхняя подушка при смене валков останется подвешенной к пяте нажимного винта, а верхний валок со своей нижней подвеской 5 будет лежать на нижнем валке.

Подшипники скольжения закрытого типа (подшипники жидкостного трения)

Подшипники жидкостного трения (ПЖТ) за последние годы получили широкое применение в прокатных станах. Принцип работы этих подшипников заключается в том, что при любых условиях работы (при больших давлениях и даже небольших скоростях скольжения шейки в подшипнике) между телом шейки и материалом подшипника всегда сохраняется (не выдавливается) масляная пленка, благодаря чему шейка как бы плавает в подшипнике. Состояние жидкостного трения обеспечивается в этих подшипниках благодаря тщательной (зеркальной) обработке трущихся деталей и совершенно закрытой (герметичной) конструкции самого подшипника. При вращении шейки валка в таких подшипниках ей приходится преодолевать очень незначительное трение в масляной пленке, зависящее от вязкости масла. коэффициент трения таких подшипников очень невелик и при больших скоростях прокатки он даже несколько меньше, чем коэффициент трения в роликовых подшипниках.

Рассмотрим более подробно теоретические основы и конструкцию подшипников жидкостного трения.

Трение возникает при взаимном перемещении соприкасающихся тел и вызывает износ трущихся поверхностей. Для уменьшения этого износа и снижения дополнительных потерь энергии на преодоление возникающих сил трения необходимо стремиться к совершенству конструкции и улучшению условий эксплуатации узлов трения в машинах и механизмах.

Физическая природа трения еще полностью не изучена, однако установлено, что оно зависит от многих факторов: качества поверхности, материала, скорости перемещения трущихся поверхностей, наличия промежуточного слоя в виде молекулярных пленок оксидов или смазки, давления и температуры в месте контакта этих поверхностей и т. д.

Различают следующие три основные вида трения при скольжении: сухое, жидкостное и граничное (полусухое или полужидкостное).

Сухое (внешнее, контактное) трение возникает при зацеплении шероховатостей (макро- и микронеровностей) трущихся контактных поверхностей при отсутствии смазки или при наличии только молекулярных пленок оксидов (толщиной 0,1 мкм).

Подшипники качения для валков прокатных станов

Подшипники качения широко применяют для валков четырехвалковых клетей станов горячей и холодной прокатки листов, а также заготовочных и сортовых станов. Для валков этих станов применяют исключительно роликовые Подшипники с коническими роликами (двухрядные и четырехрядные), так как они хорошо самоустанавливаются и способны воспринимать большие осевые нагрузки.

Роликовые Подшипники для валков прокатных станов изготовляют на подшипниковых заводах по специальным заказам, так как они должны соответствовать предъявляемым специфическим требованиям: выдерживать большие нагрузки и иметь габариты, необходимые для монтажа их в подушках валков.

Например, подшипник для больших станов холодной прокатки должен выдерживать давление до 10—15 МН. Наружный диаметр такого подшипника составляет более 1 м и масса его превышает 2 т.

В четырехвалковых клетях станов горячей и холодной прокатки подшипники жидкостного трения устанавливают только на опорных валках; на рабочих валках вследствие сравнительно небольших давлений на шейке и ограниченности габаритов ПЖТ применяют весьма редко, вместо них устанавливают конические роликовые подшипники.

На рис. III. 16 приведен общий вид рабочего валка, установленного на роликовых подшипниках (шейка валка цилиндрическая).

На каждой шейке рабочего валка установлен четырехрядный конический роликовый подшипник, Смазка подшипников осуществляется от автоматической централизованной системы густой смазки (отверстия для подвода смазки см. на рис. III.30).

На рис. II 1.17 показан общий вид опорного валка того же стана. Четырехрядный конический роликоподшипник закреплен в подушке наружным упорным / и внутренним распорным кольцом 2. Распорное кольцо 2 прижимается к внутреннему кольцу роликоподшипника другим кольцом 3, навинчиваемым на полукольца 4, укрепленные в расточке на конце валка. Для предохранения подшипника от пыли с обеих сторон в подушке предусмотрены севанитовые уплотнения.

При установке отдельных элементов подшипника на шейке и в корпусе необходимо соблюдать порядок расположения деталей подшипника согласно маркировке. В случае, если дистанционные кольца не будут поставлены на свои места, появится различная «осевая игра» между отдельными рядами роликов и нарушится условие равномерного распределения нагрузки между четырьмя рядами роликов.

Для облегчения монтажа и демонтажа подшипниковых узлов и повышения прочности шеек рабочих валков четырехвалковых клетей в последние годы стали применять роликовые конические Подшипники с внутренними конусными отверстиями (рис. III. 18).

 

НОЖНИЦЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ НОЖАМИ

1. Назначение и основные параметры

Для поперечной резки горячего металла квадратного, прямоугольного и круглого сечения после прокатки его на блюмингах, слябингах, заготовочных и сортовых станах применяют ножницы с параллельными ножами. Эти ножницы применяют также и для поперечной резки холодного металла — в этом случае профиль ножа сответствует форме поперечного сечения разрезаемого металла.

В процессе резания на этих ножницах плоскость, в которой движется нож (плоскость резания), является неизменной (рис. V. 1). Температура металла, поступающего на ножницы, обычно 800—1000°С. Для углеродистых сталей с пределом прочности в холодном состоянии ав=400-500 МПа при указанных температурах предел прочности металла равен 100-50 МПа; для легированных сталей с пределом прочности в холодном состоянии до 1000 МПа при указанных температурах ов=130— 80 МПа.

Отсюда следует, что при выборе типа и характеристики ножниц надо учитывать их назначение, чтобы правильно определить максимальное усилие резания.

Основными параметрами ножниц являются: максимальное усилие резания Р, ход ножей И, длина ножей L и число ходов (резов) в минуту (производительность ножниц).

Размеры поперечного сечения металла, допускаемого для разрезки на ножницах данного типа, определяются максимальным усилием резания, на которое рассчитаны ножницы.

Ход ножей выбирают с учетом возможности беспрепятственного прохода металла максимального сечения под лапой механического (гидравлического) прижима и перекрытия ножей в конце резания (Д = 10ч-20 мм).

Длину ножей принимают равной:

а) для небольших ножниц (500—2000 кН) 3—4-кратной максимальной ширине заготовки, исходя из условия возможности резки на них заготовок более мелких сечений, уложенных в несколько рядов (пачками) ;

б) для средних и крупных ножниц (до 16 МН), применяемых на блюмингах, 2—2,5-кратной ширине блюма максимального сечения;

в) для ножниц слябингов (до 25 МН) на 150—200 мм больше максимальной ширины слябов.

Поперечное сечение ножей обычно принимают из соотношения s/б = = 2,5—3, где s — высота, а б — толщина ножа.

Форму ножей принимают в виде симметричного прямоугольника, чтобы можно было при резании использовать все четыре угла. Угол заострения делают равным 90°. Ножи изготовляют из стали марки 6ХНМ или из углеродистой стали марки Ст6 с твердостью после термообработки до НВ=40 МПа. Для увеличения срока службы ножей применяют наплавку режущих кромок твердыми сплавами (типа сормайта).

По конструкции ножницы поперечной резки с паралельными ножами можно разделить на две основные группы: а) ножницы с верхним подвижным ножом (верхним резом); б) ножницы с нижним подвижным ножом (нижним резом).