В станах Краузе

Стан системы Краузе существенно отличается от станов, рассмот­ренных выше, по характеру процесса деформации, конструкции рабо­чей клети и особенностям устройства рабочей линии стана.

В стане Краузе имеется подвижная станина, которая приводит во вращение валки, накатывающиеся на полосу благодаря трению их о внутренние плоскости станины. Прежде чем перейти к разбору взаи­модействия сил в этом стане рассмотрим несколько случаев распреде­ления сил при равномерно катящихся под действием внешних усилий тяжелых цилиндров.

Если цилиндр катится без скольжения (1-й случай) и нормальное давление равно N (фиг. 105, а), то для обеспечения вращения цилинд­ра необходимо преодолеть действие пары сил, момент которой

(150)

где —коэффициент трения качения, измеряемый в сантиметрах.

Условие равновесия сил для этого случая представляется уравнением:

(151)

где — алгебраическая сумма моментов, действующих на цилиндр;

— приводная сила;

—диаметр цилиндра.

Из уравнения (151) определяем:

(152)

Фиг. 105. Распределение сил при качении тяжелых цилин­дров: а — по одной плоскости; б — между двумя парал­лельными плоскостями; в — между параллельными плоско­стями, наклоненными к горизонтали под углом

 

В случае нагрузки, показанной на фиг. 105,б (2-й случай), величина момента М определяется из уравнения:

а приводная сила

(153)

При наклонных плоскостях (3-й случай) условия (фиг. 105, в) по сравнению с первыми двумя случаями изменяются и точка приложения силы N перемещается из В в В на расстоянии ВВ . От вертикальной плоскости, проходящей через центр цилиндра, точка В отстоит на расстоянии АВ =е, где

е = с + f. Таким образом при направляющих плоскостях, имеющих наклон к горизонтали под углом направление силы N перпендикулярно к этим плоскостям и проходит также под углом , но уже к вертикали, а величина момента М и силы определяется из уравнения:

отсюда приводная сила:

(154)

Сравнивая уравнения (152), (153) и (154), приходим к выводу, что во всех трех случаях приводная сила имеет разную величину несмотря на то, что прилагается одинаковое давление N. Во втором случае она вдвое больше, чем в первом, в третьем — больше, чем во тором на величину, определяемую наклоном плоскостей, вызывающим увеличение плеча пары сил или изменение угла наклона .

Однако и третий из разобранных случаев не дает полной анало­ги со случаем распределения сил на валках стана Краузе, а дает лишь некоторое приближение к нему.

Рассматривая взаимодействие сил между полосой и валками, заключенными в станину клети с направляющими наклонными плоскостями (фиг. 106), представим себе верхний валок в виде цилиндра,

равномерно катящегося под действием силы приложенной в точке В'. Накатываясь на полосу валки (цилиндры), защемленные между наклонными плоскостями, деформируют полосу, имеющую конусообразное сечение в направлении прокатки.

Наличие сопротивления трения качения в наклонных плоскостях станины вызывает перемещение точки приложение равнодействующей элементарных давлений R, направленной по радиусу ОС из С в С ,на величину плеча 2 (фиг. 106).

Фиг. 106. Схема взаимодействия сил в стане системы Краузе

 

В свою очередь давление валка на металл вызывает силы трения, равнодействующая которых Т проходит по касательной к валку в на­правлении его движения.

Равнодействующая общего давления Р валка на металл опреде­ляется из слагающих и Т. Она располагается параллельно плос­кости, перпендикулярной к наклонным плоскостям станины и прохо­дящей через ось валка.

Таким образом на валок действует система сил, препятствующих его перемещению. К ним необходимо отнести: силы сопротивления трения качения валка в наклонных плоскостях (принимая при этом по­лосу за вторую плоскость) и силы сопротивления, вызываемые дефор­мацией полосы. Все эти силы можно свести к паре сил, равных по ве­личине равнодействующей Р с плечом

(155)

где а — плечо равнодействующей сил, вызываемых деформацией поло­сы и равное половине проекции дуги захвата

— плечо сил сопротивления трения качения.

Отсюда момент сил, сопротивляющихся перемещению валка, в том числе сил сопротивления трения качения и сил, вызываемых деформацией:

(156)

Момент сопротивления перемещению валков (156) может преодолеваться моментом приводной силы , приложенной к точке В с плечом, равным диаметру валка , взятым относительно оси В'. Действие сил этого момента (приводного) можно свести также к паре сил, если к точке В приложить в одном направлении фиктивную силу (показана пунктиром), сопротивляющуюся перемещению валка и равную и противоположную по направлению силе ,приложенной в точке В для ее уравновешивания.

На основании сказанного, определив приводной момент, можно составить уравнение для суммы моментов, действующих на систему:

(157)

откуда

а сила, приложенная к станине для преодоления сопротивления деформации, вызываемой верхним валком, и сил сопротивления трения качения между плоскостями:

(158)

где — угол наклона плоскости станины.

Обозначая силу тяги станины или давления шатуна через , силу сопротивления трения в шейках валков и направляющих клети через можем написать уравнение равновесия сил:

(159)

Из уравнения (159) видно, что сила тяги равна сумме проекций слагающих равнодействующей общего давления , и сумме сил , где —сопротивление трения в обойме валков, —сопротивление в направляющих станины. В свою очередь , где — коэффициент трения в обойме на шейках валков с роликовыми подшипниками,

где — вес станины,

— коэффициент трения скольжения на направляющих станины.

Коэффициенты трения качения в условиях практики можно принимать равными: для роликовых подшипников =0,0015 0,0035, для стальных направляющих и стальных валков в среднем = 0,05 0,15.

Из уравнений (158) и (159) сила тяги (без учета сопротивления рейке) определяется в зависимости от общего давления Р и величины плеча :

(160)

Введя вместо его значение из формулы (158), получаем:

(161)

Величину плеча а равнодействующей общего давления металла на валки Р для учета наклона плоскости и сопротивления трения можем определить по формуле (93):

где —угол конусности полосы.

Но так как точка приложения равнодействующей общего давле­ния переместилась из С в С , то плечо фактически увеличилось на величину , что обусловлено наличием трения сопротивления в плос­костях станины (для одного валка — между плоскостью станины и прокатываемым материалом) и действительную величину плеча можно выразить так:

(162)

Угол примерно равен 14—15°.

Коэффициент трения между стальными направляющими и стальным валком принимаем =0,1 см.

Угол наклона плоскостей =4—5°.

Радиус валка = 125 мм.

Тогда уравнение (162) принимает следующее числовое выражение:

При этом нужно учесть еще поворот равнодействующей на угол , равный углу наклона направляющих — 3—6°; 3° соответ­ствует длине плеча, равной около 6 мм. Этот поворот оказывает влия­ние не на величину плеча, а на перемещение точки приложения рав­нодействующей (при равнодействующая Р занимает верти­кальное положение); эта точка удаляется от линии центров валка при­мерно на:

длины дуги захвата.

На основании уравнения (161) с учетом потерь в шатуне, криво­шипе и других частях привода стана (величина потерь определяется коэффициентом ) можно найти усилие на кривошипе

Задавшись радиусом кривошипа , определяем вращающий мо­мент привода кривошипа

При обеспечении условий для осуществления процесса прокатки на стане необходимо, чтобы

(163)

Задавшись радиусом и зная —значение коэффициента полез­ного действия стана, можно легко определить приводной момент, а также мощность на приводном валу.

Принимая во внимание потери на приводном валу и в муфте , можно определить мощность мотора стана, если мотор одновременно не обслуживает другие вспомогательные операции.