Выбор основного оборудования

5.1 Выбор основного оборудования

Так как заготовки 110110 мм и 250250 мм, то и расчёт проведём для двух заготовок.

5.1.1 Определение параметров для заготовки 110110 мм

Определение обжатия по каждой клети [1, с. 27]:

 (5.1)

где R_i – радиус i – го валка i – ой клети, R₁ = 0,45 м (таблица 5.4),

μ – угол обхвата металла валком, μ = 0,325 рад.

Отсюда из формулы (5.1) получим:

Таблица 5.1 Режимы обжатия заготовки 110110 мм

№ клети	Δhгор	Δhвер.	hгор	hвер
0			0,37	0,37
1		0,0475		0,3225
2	0,0475		0,3225
3		0,0475		0,275
4	0,0475		0,275
5		0,037		0,238
6	0,037		0,238
7		0,037		0,201
8	0,037		0,201
9		0,037		0,164
10	0,037		0,164
11		0,027		0,137
12	0,027		0,137
13		0,027		0,110
14	0,027		0,110

Процесс прокатки – обжатие металла вращающимися валками – возможен только благодаря контактным силам трения. Составим пропорцию, по которой можно рассчитать среднее давление металла на валках:

, (5.2)

 (5.3)

где P_срi – среднее давление металла;

K_i – константа уравнения пластичности металла, [1, с. 31]:

, (5.4)

где σ_i – предел текучести [2, с. 12],

- коэффициент, который характеризует поведение металла при прокатке (учитывает тип профиля).

По формуле (5.4) получаем:

.

Остальные значения для 14 клетей сведём таблицу 5.2.

Таблица 5.2 Значения K_i и σ_i для заготовки 110110 мм.

№ клети	Ki	σтi, МПа
1	92	80
2	95	83
3	99	86
4	102	89
5	106	92
6	109	95
7	113	98
8	116	101
9	120	104
10	123	107
11	127	110
12	130	113
13	133	116
14	137	119

Определим коэффициент, который характеризует поведение металла при прокатке (учитывает тип профиля):

, (5.5)

где l_i – длина очага деформации металла при прокатке;

a, b – коэффициенты, характеризующие тип профиля: a = 0,5, b = 1 [2, с. 50];

h_срi – ширина заготовки после деформации [1, с. 31]:

, (5.6)

где h_i – обжатие по каждой клети (таблица 5.3), м.

Таблица 5.3 Значения обжатий h_пред, h_пос, h_ср для заготовки 110110 мм

№ клети	hпред, м	hпос, м.	hср, м
1	0,370	0,3225	0,346
2	0,370	0,3225	0,346
3	0,3225	0,275	0,299
4	0,3225	0,275	0,299
5	0,275	0,238	0,257
6	0,275	0,238	0,257
7	0,238	0,201	0,220
8	0,238	0,201	0,220
9	0,201	0,164	0,183
10	0,201	0,164	0,183
11	0,164	0,137	0,151
12	0,164	0,137	0,151
13	0,137	0,11	0,124
14	0,137	0,11	0,124

Определим длину очага деформации металла при прокатке [1, с. 27]:

 (5.7)

где  - расчётное обжатие по каждой клети,  = 0,0475 м,

R_i – радиус i – го валка i – ой клети, R₁ = 0,45 м.

Из формулы (5.7):

Отсюда из формулы (5.5):

Таблица 5.4 Значения Δh_расч., l_i, n_ki для заготовки 110110 мм

№ клети	Ri, м	Δhрасч..	li, м	nki
1	0,450	0,0475	0,146	1,4
2	0,450	0,0475	0,146	1,4
3	0,450	0,0475	0,146	1,3
4	0,450	0,0475	0,146	1,3
5	0,350	0,0370	0,114	1,3
6	0,350	0,0370	0,114	1,3
7	0,350	0,0370	0,114	1,2
8	0,350	0,0370	0,114	1,2
9	0,350	0,0370	0,114	1,1
10	0,350	0,0370	0,114	1,1
11	0,250	0,0270	0,082	1,2
12	0,250	0,0270	0,082	1,2
13	0,250	0,0270	0,082	1,1
14	0,250	0,0270	0,082	1,1

Исходя из формулы (5.3):

Определим силу прокатки на валках [2, с. 26]:

 (5.8)

Из формулы (5.8):

Таблица 5.5 Значения P_ср, P для заготовки 110110 мм

№ клети	Pср, МПа	P, МН.
1	128	6,5
2	133	6,7
3	125	5,5
4	130	5,7
5	143	4,2
6	147	4,3
7	138	3,4
8	142	3,6
9	133	2,8
10	137	2,8
11	150	1,9
12	154	1,9
13	145	1,5
14	148	1,5

Определим момент прокатки [1, с. 63]:

 (5.9)

где P_i – сила прокатки на валках, P₁ = 6,5 МН (таблица 5.5)

a_i – плечо приложения силы P[1, с. 65]:

 (5.10)

где Ψ – коэффициент плеча приложения силы, ψ = 0,45…0,5, [1, с. 66],

 - длина очага деформации для 14 пропусков,  = 0,1462 м:

Из формул (5.9) и (5.10):

Таблица 5.6 Значения a_i, M_прi для заготовки 110110 мм

№ клети	ai, м	Mпрi, МНм.
1	0,0731	0,95
2	0,0731	0,99
3	0,0731	0,80
4	0,0731	0,83
5	0,0569	0,47
6	0,0569	0,49
7	0,0569	0,39
8	0,0569	0,40
9	0,0569	0,31
10	0,0569	0,32
11	0,0411	0,15
12	0,0411	0,16
13	0,0411	0,12
14	0,0411	0,12

Для непрерывно-заготовочных станов широко применяют подшипники качения. Для валков этих станов применяют исключительно роликовые подшипники с коническими роликами (двухрядные четырёхрядные), так как они хорошо самоустанавливаются и способны воспринимать большие осевые нагрузки.

Роликовые подшипники для прокатных валков изготовляют по специальным заказам, так как они должны соответствовать предъявляемым специфическим требованиям: выдерживать большие нагрузки при прокатке и иметь габариты, необходимые для монтажа их в подушках валков.

С целью повышения нагрузочной способности и улучшения отвода тепла в подшипники качения необходимо подавать жидкую (а не густую) смазку. Весьма рациональной является смазка масляным туманом [1].

Определим момент трения в подшипниковых узлах [1, с. 231]:

, (5.11)

где P_i – сила прокатки на валках, P₁ = 6,5 МН,

μ – коэффициент трения в подшипниках валков, μ = 0,08[1, с. 67],

d_шi – диаметр шейки валка, d_ш1 = 0,4 м [1, с. 231],

η – КПД клети, η = 0,66 [1, с. 64]:

Из формулы (5.11):

Определим момент холостого хода клети [1, с. 64]:

 (5.12)

где  - момент прокатки, (таблица 5.6)

Из формулы (5.12):

Определим номинальный момент [1, с. 64]:

 (5.13)

где -  - момент прокатки,  (таблица 5.6),

М_трi - момент трения в подшипниковых узлах, М_тр1 = 0,315 МНм (таблица 5.7),

М_х.х.i - момент холостого хода клети, М_х.х.1 = 0,048 МНм (таблица 5.7),

Определение номинального момента из формулы (5.13):

 

Таблица 5.7 Значения d_шi, M_трi, М_х.хi, М_номi для заготовки 110110 мм

№ клети	dшi, м	Mтрi, МНм	Мх.хi, МНм	Мномi, МНм
1	0,4	0,315	0,016	1,28
2	0,4	0,327	0,016	1,33
3	0,4	0,265	0,013	1,08
4	0,4	0,274	0,014	1,12
5	0,3	0,151	0,008	0,63
6	0,3	0,156	0,008	0,65
7	0,3	0,125	0,006	0,52
8	0,3	0,129	0,006	0,54
9	0,3	0,101	0,005	0,42
10	0,3	0,103	0,005	0,43
11	0,2	0,045	0,002	0,20
12	0,2	0,046	0,002	0,21
13	0,2	0,036	0,002	0,16
14	0,2	0,036	0,002	0,16

Определим мощность двигателя [1, с. 63]:

 (5.14)

где ω_вi – угловая скорость вращения валка (таблица 5.8),

М_номi – номинальный момент клети, М_ном1 = 1,31 МНм (таблица 5.7).

, (5.15)

 - скорость прокатки валков,  = 0,2 м/с, (таблица 5.8)

  - радиус i – го валка i – ой клети, R₁ = 0,45 м (таблица 5.1)

По формуле (5.15) и (5.14):

Таблица 5.8 Значения , , N_двi для заготовки 110110 мм

№ клети	, м/с	,с	Nдвi, МВт
1	0,2	0,44	0,57
2	1	2,22	2,95
3	1,5	3,33	3,59
4	2	4,44	4,96
5	2,5	7,14	4,52
6	3	8,57	5,60
7	3,5	10,00	5,24
8	4	11,43	6,17
9	4,5	12,86	5,41
10	5	14,29	6,18
11	5,5	22,00	4,40
12	6	24,00	4,93
13	6,5	26,00	4,11
14	7	28,00	4,54

5.1.2 Определение параметров для заготовки 250250 мм

Для этой заготовки проведём аналогичный расчёт.

Определение обжатия по каждой клети, используя формулу (5.1) [1, с. 27]:

Данные по обжатию на всех 14 клетях для заготовки 250