Составной прокатный валок

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в клетях станов горячей и холодной прокатки. Целью изобретения является обеспечение более равномерного распределения напряжений от натяга по посадочной поверхности и в теле бандажа. Для этого величина максимального натяга принимается не более 0,0009 диаметра посадочной поверхности, а величина минимального натяга - не менее 0,0006 диаметра посадочной поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в клетях станов горячей и холодной прокатки.

Известен составной прокатный валок, включающий ось валка с криволинейной формой посадочной поверхности и насаженный на нее бандаж [1]. Конструктивными особенностями этого валка являются сопрягаемые поверхности оси и бандажа, одна из которых соответственно описывается кривой 2-го порядка, а другая - представляет собой цилиндрическую поверхность.

Основным недостатком описанного аналога являются зоны повышенной концентрации напряжений, которые образуются в точке пересечения кривой 2-го порядка с торцовым участком цилиндрической поверхности. Проведенные исследования показывают, что изготовление профиля посадочной поверхности по кривой 2-го порядка не всегда является благоприятным в связи с большими значениями угла α (см. фиг.1а) наклона касательной к образующей кривой 2-го порядка в точке ее пересечения с торцовым участком цилиндрической поверхности.

Известен также прокатный валок составной конструкции, состоящий из бандажа с цилиндрической расточкой посадочной поверхности с соответствующей поверхностью оси, выполненной по трапецеидальной форме в осевом сечении [2] .

Известен также составной прокатный валок, содержащий ось с криволинейной формой посадочной поверхности по длине с наибольшим прогибом в центральной части и наименьшим к торцам бандажа, соединенным наклонными участками и насаживаемый на нее бандаж с натягом с цилиндрической посадочной поверхностью и коническими скосами на торцах [3].

В данном конструктивном решении, принятом за прототип, уменьшается угол α. Однако данная конструкция также имеет недостаток, заключающийся в появлении концентраторов напряжения в средней зоне валка на границах перехода от максимального натяга к минимальному, что увеличивает посадочные напряжения в сопрягаемых деталях (см. фиг.2б, кривая 2). Кривая 2 соответствует распределению уровня напряжений для описанной выше трапецеидальной формы посадочной поверхности. Эти пики (2' и 2") напряжении в теле бандажа увеличивают вероятность хрупкого разрушения как до эксплуатации, так и в процессе эксплуатации валков.

Известно также, что на характер распределения напряжений от натяга (величина которого находится в пределах (0,0003...0,0013) номинального диаметра посадочной поверхности валка, т.е. относительный диапазон e = = 4,3, существенное влияние оказывают конусные скосы III (фиг.2а) у торцов насаженного на ось бандажа, представляющие собой участки эффективного снижения торцового концентратора напряжений. Например, при малых углах конусных скосов коэффициент концентрации напряжений уменьшается в 2 раза.

Цель изобретения - повысить стойкость составного валка против хрупкого разрушения.

На фиг. 1 представлен валок, общий вид; на фиг.2 - профили сопрягаемых поверхностей.

Составной прокатный валок содержит ось 1 с криволинейной формой посадочной поверхности по длине с наибольшим прогибом в центральной части и наименьшим к торцам бандажа 2, соединенным наклонными участками, и насаживаемый на нее с натягом бандаж с цилиндрической посадочной поверхностью и коническими скосами на торцах. При этом величины натягов минимального и максимального составят соответственно не менее (0,0006) D и не более (0,0009) D, где D - номинальный диаметр посадочной поверхности.

Современными методами расчета напряжений, например методом граничных интегральных условий (ГИУ), исследовано напряженное состояние по посадочной поверхности и в теле бандажа составного валка. Так, например, для составного прокатного валка, включающего бандаж и ось валка с трапецеидальной посадочной поверхностью, включающего ряд характерных участков: максимального, переменного и минимального натягов, имеет место неравномерное распределение как контактных давлений, так и тангенциальных напряжений в теле бандажа.

Исходя из положения, что, например, для составного валка величины натягов составляют: максимальный - 0,001 D, минимальный - 0,0005 D, выполняется расчет профиля посадочной поверхности оси, а также рассчитывается характер распределения радиальных напряжений и определяется силовое поле напряжений. Исходя из теоретических и экспериментальных исследований, установлено, что данный диапазон натягов практически для всего ряда типоразмеров прокатных валков обеспечивает требуемое качество соединения, но характер распределения напряжений по длине посадочной поверхности является неблагоприятным. Поэтому целесообразно скорректировать перераспределение напряжений таким образом, чтобы сохранить силовое поле сопряжения ось - бандаж.

Корректировка предельных значений натягов производится следующим образом: максимальное значение натяга уменьшается, минимальное - пропорционально возрастает при сохранении условия: силовое поле, образованное корректированными натягами, должно соответствовать (в пределах заданной точности) силовому полю, создаваемому исходными предельными значениями натягов.

Предельные значения величин натягов следующие: минимальный натяг - не менее 0,0006 D, максимальный - не более 0,0009 D.

При этом относительный диапазон натягов ε = = 1,5.

В заявляемом решении уточненные величины натягов (проявляющиеся в увеличении минимального и уменьшении максимального) корректируют контур посадочной поверхности обеспечивая равномерное распределение напряжений в теле бандажа.

Формула изобретения

СОСТАВНОЙ ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК, содержащий ось с криволинейной формой посадочной поверхности по длине с наибольшим прогибом в центральной части и наименьшим к торцам бандажа, соединенным наклонными участками, и насаживаемый на нее бандаж с натягом с цилиндрической посадочной поверхностью и коническими скосами на торцах, отличающийся тем, что величина натяга составляет (0,0006 - 0,0009)D, где D - диаметр посадочной поверхности бандажа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2