автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Динамика оборудования главной линии высокопроизводительного стана продольной холодной прокатки труб

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ- ТЕХНИЧЕСКИЙ ИШБЕГСЙГЕГ- УЖ

1 П *

На правах рукописи

ГАЛКИН Михаил Геяиядьезкч

ДИНАЛИКА ОБОРУДОВАНИЯ ГЛАВНОЙ ЛЧНКИ ЗУСОКОПРОИЗЕОДРГГЕЛЬНОГО СТАНА ПРОДОЛЬНОЙ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Специальность 05.03.05- Яроцзсси <" катаны о5р1бо?::м

давлением

Автореферат диссертации на ссисхани« ученой спивал кандидата технических каутс .

Екатеринбург 1394

Работа выполнена в отраслевой научно- исследователь- ■ ской лаборатории металлургического оборудования кафедры "детали машин" Уральского государственного технического университета- УЯИ.

Научный руководитель-

Официальные оппоненты:

Ведущее лредприягие-

эеслуженный машиностроитель Р&, доктор технических наук, профессор Соколовский В.И.

доктор технических наук, профессор Лехов О.С.; кандидат технических наук,

доцент Багазеев Ю.М.

АО "Лервоуральский ноЕогруб-кый заЕОд"

Защита сосгоится/^д^ед^ 1994 года и 14 30 шн ка заседании Диссертационного совета К 063.14.12 по присуждению ученой степени кандидата технкчгских наук в Уральском . государственной техническое университете- УЯИ» суд. М-323.' '.

Заи отзыв, заверенный гербовой печатью, просим -направить по адресу: 620002, г.Екатеринбург, К-2, УГТУ-УЛИ, ученому секретарю совета.университета, тел. 44-85-74.

С диссертацией иожно ознакомиться в библиотеке УГГУ-УЩ, Автореферат разослан " №" М&У 1994 г.

Ученый секретарь « Диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент 1 В. П. Костров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Потребность в высококачесвекных хо-лоднодеформированных трубах ввиду их широкого применения в различных отраслях народного хозяйства ■ испытывают многие промышленные предприятия страны. Для удовлетворения спроса при ограничении импорта этой продукции целесообразно • во вновь строящихся трубных цехах, использойать станы с производительностью, на порядок превышающей аналогичный показатель для серийных машин ХПТ.

Важной задачей при создании новой конструкции является выбор параме-ров, ограничивающих динамические нагрузки, а также их прогнозирование на стадии проектирования.

Рабса выполнялась в соответствии с планом научно- исследовательской работы "Создание научных основ проектирования высокопроизводительных маиин и энерго- и ресурсосберегающих технологических процессов и оборудования длл обработки материалов и сплавов плас-ической деформацией", прошедшей по конкурсу в РАН .и рекомендованной для финансирования Государственному комитету Р£ по высшему образованию.

Цель работы. Исследование факторов, влияющих на процесс формирования динамических нагрузок: скоростей приложения тех-' нологических усилий; статических нагрузок; усилий периодического характера-в режиме вынугщенных колебаний; внутренних свойств самой приводной линии. Выбор на основании исследований основных параметров главной линии, обеспечивакнцих уменьшение

максимальных нагрузок и деформаций в упругих связях.

... - . 3_

Научная новизна.Разработаны обобщенные динамическая и математическая модели нового высокопроизводительного стана, учитывающие взаимовлияние механизмов, образующих главную линию, через жесткости в очагах деформации. Получены новые результаты, позволяющие обеспечить высокую работоспособность конструктивных элементов главной линий за счет, снижения динамических на- • грузок. Выявлены основные зависимости процесса формирования динамических нагрузок в упругих связях от .конструктивных и технологических параметров.

Практическая ценность. Даны рекомендации по ограничению динамических нагрузок в главной линии высокопроизводительного стана. Предложена простая для практического использования методика выбора параметров приводной линии и клети. Данная работа может являться руководством конструкторам и эксплутаци-онщикам при создании и использовании нового стана.

Реализация работы. Построен опытный стан, на котором подтверхщены достоинства предлагаемой конструкции и реализованы теоретические результаты работы. При этом со стана получены высококачественные изделия с выходом трубы на порядок выше, чем с серийного стана ХГГГ.

Апробация работы. Результаты работы доложены на 7 Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (г. Москва, 1993 г.); на республиканской конференции по нелинейным колебаниям механических систем (г. Н.- Новгород, 1993 г.); на Свердловском филиале семинара по теории механизмов и машин РАН.(г.Екатеринбург, 1594 гна научно- практической конференции УПИ (г.Свердловск, 1990г.); на трубнчх предприятиях страны (ШТЗ, Юянотрубнкй завод).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в восьми печатных работах и счетах по хоздоговорной и госбюд-ке-кой 'емам.

Объем работы. Диссертация сос-оит из введения, пя-и глав, общих еывоцов, списка литературы и приложений. Ока изложена на 190 страницах машинописного -екс-а, содержит 44 рисунка , В таблиц, список лк^ера-уры из 107 наименований, 33 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается важность работ, направленных на увеличение выпуска высококачественных холоднодеформирозакных труб, применяемых в большинстве отраслей народного хозяйства. Указывается увеличение производительности нового стана по сравнению с серий him машинами ХПГ. При этом отмечено, что с-аны ХПГ, имея выход труб 50-60 мм/с, с уче-см коэффициента использования способны производить до I млн. метров труб в год. В предлагаемой- же конструкции при выходе -руб до 1м/с с учетом вспомогательных операций'-годовая производительность возрастает в 16,6 раз и составляет порядка 7 млн, метров труб в год.

Первая глава посвящена обзору по материалам о-ечес-вен-ной и зарубежной литературы существующих конструкций с-анов холодной прокатки -руб, дан их сравнительный анализ и оценены предельные возможности по производительности. Приведено обоснование выбора конструкции ЛХПГ.

Стан, кинематическая схема которого приведена на рис.1, приводится в действие от электродвигателя, эрацзнае от кото-

Рлс.2 ' б

■_рого ^передается на рабочие-валки. Для загрузки клети трубными заготовками" и приема прокатанных изделий в общую схему стана включены вспомогательные приводные механизмы.

Конструкция клети стана может быть выполнена по четырех-валковой и восьмивалковой схемам. Клеть с восьмивалковыы узлом имеет холостые ручьи, что увеличивает габариты вдоль оси рабочих валков, но исключает при отом реверсивный режим работы оборудования. Включение в схему опорных валков позволяет увеличить количество проходов заго-овки в одном валковом узле без дополнительной перевалки прокатного инструмен-а. Одновременная прокатка -руб во всех калибрах кле-и предусматривается на -ом маршруте, где получается товарная 'руба наименьшего диаметра. Исходя из о-ого условия определяе-сл и максимальная допустимая грузоподъемность геле"и. Прокатка же *руб большего типоразмера из рекомендуемого сор-амен-а должна производиться при одновременной загрузке меньшего количества труб.

Последовательность прокатк'! в вссьмпвалковоЯ клети с холостыми ручьями осуществляется следующим образом{рис.2). Заготовка одевается на длинную цилиндрическую оправку и задаемся в первый калибр первой пары валков. Во второй паре валков первый калибр является холостым увеличенного диаметра, через который труба выдается на другую сторону клети. Далее она выставляется против второго калибра в-эрой. пары, валков, прокатывается в нем и через холостой калибр первой пары поступает на входную со- ' рону клети.. Полный цикл прокатки заканчивается в последнем калибре второй пары рабочих валков. При этом возможно извлечение заго-озки нужного размера из любого калибра клети по ходу прокатки. Таким образом, количество.обжимных ручьев по длине валка определяемся величиной суммарного обжатия заголовки и в зависимое"« о* мариру-а може- доходить до 8-12 в одной клети.

7

Во второй главе разработана многосвязная динамическая

модель стана.

В конструкции ЛХПГ силы прокатки к моменты являются внутренними- по отношению к динамической система. Это определяется тем, что внешние нагрузки в калибрах, оказывая воздействия на упругие связи модели, деформируют их1 а упругая система, взаимодействуя с очагами деформации, изменяет их параметры. Следовательно, силы в очаге, плияя на движение механической системы, сами управляются отим движением. Исходя из этого. • рассмотрена ыногосвязная динамическая модель в виде замкнутого-(через очаги деформации) контура.

Для описания сложной структуры образована модель, представляющая из себя взаимодействующие механизмы стана з вице отдельных конструктивных модулей. Это прокатная клеть, механизм главного привода и вспомогательные (задающий и приемный) механизш. Дискретная модель представлена на рис.3.

Взаимовлияние клети и главного привода происходит посредством кесткостей в очагах деформации С0£,

общее количество которых соответствует числу одновременно прокатываемых труб. Связь задающего и приемного устройств с валковым узлом в крутильной модели реализована через линейные жесткости труб С^ ,..., С^.

В качестве обобщенных координат выбраны: углы поворотов Рот°Ра двигателя, верхнего и нижнего Еалков -клети; углы 'поворотов выходных звеньев задающего и приемного механизмов; (Ог - перемещения валков в плоскости действия вертикального усилия прокатки вдоль нажимных винтов. Для учета разворотов валков в плоскости действия усилия прокатки введены угловые координаты 01 .

При определении жесткости в очаге Сс- допущено, что после входа в контакт с валками прокатываемого металла относительное расстояние ме.тду ними изменяется в пределах величины обжатия. Следовательно, динамическая модель валкового узла устанавливается каждый раз в равновесии с определенными -значениями усилия прокатки и размера ¿-го калибра. Условие равновесия предполагает наличие нулевого вектора (| в уравнении Ац С г ■ Р. При этом можно рассмотреть статическую задачу Сс| *= Р, где С- представляет матрицу згесгкостей клети, а Р- вектор внешних нагрузок.

Жесткость в ¿- м очаге деформации определялась, как производная от усилия прокатки по упругой координате ^г»оп~ оеделяющей равновесное состояние в ¿~ и. калибре

Ееличина рассматривалась на основании выражения

С2Л)

где З^З^Д^- координаты задней боковой границы и задней границы по гребню ручья; ¿2?^, прира-

щения границ вследствие упругого сплющивания прокат^ ного инструмента.

Изменение величин» обжатия в силу упругих свойств клети представлено в виде

где - радиус ручья валка по гребки; А - расстоя- • кие ыегзду осью прокатки и осью врацения валка; /?ь-ра-

4»

диус бочки рабочего валка.

На рис.4 приведены зависимости изменения вертикального усилия прокатки и жесткости в очаге от изменения обжатия в ¿~ и калибре. Из графиков следует, что в ходе стационарно-

к ^ -

.а.-'-,'.:*

го процесса в динамической системе устанавливается равновесие с некоторым;» значениями Р^ и . Упругие колебания относительно зтого состояния происходят с частотам, зависящими от упругих свойств клети и очага деформации. Вход следующей заготовки з соседний калибр вызывает изменение существующего ранее, равновесного состояния в системе, а следовательно, и изменение жесткости в любом из очагов деформации в силу изменения положения равновесия на кривой Р^; » .

иАм I- ¿..•Р.,:/а*; 2-Р.« --((Ь-Х 3- Сс-Ли;)

«32?

г^г г,ег

Рис.4

Динамические нагрузки в моменты возникновения связей меяду крутильными моделями(главный привод, задающий н приемный механизмы) возникают в силу различных скоростных режимов выходных звеньев каждого из механизмов вследствие причин технологического характера. Эти дополнительные усилия в связной структуре являются внутренними по отношению к системе при отсутствии проскальзываний роликов вспомога-

тельных устройств по поверхности трубной заготовки. В противном случае сила трения Ртр будет являться внешним возмущением для каждого из механизмов связной структуры. Учитывая эти условия,дополнительная нагрузка представлена в модели (рис.3) в виде

1 Рг*Рг > Ф (Лу^ПТО^ЛЗ ,

где Рупр- упругая сила в трубе; разность крутильных. координат валка; разность крутильных координат роликов вспомогательных устройств; Гт-катающий радиус ролика.

Величина £¡.£3 ограничена максимальным усилием поднятия ролика к трубе, исключающим возможность прокатки заготовок в роликах вспомогательных устройств.

Влияние задающего и приемного механизмов на очаг отражено в следующем виде.

< ^ > % с Ц (2.4)

I %?'* $РЧкр ,

где -сопротивление деформации в с- м очаге; . нормальные напряжения в заготовке, соединяющей соответственно, приемный к задающий механизмы с валковым узлом;

9 » -

{*5аз0ЕЫе кооРДкнаты роликов задающего и приемного устройств; (разовая координата валка.

Внешними возмущениями для модели принять- динамическая характеристика двигателя и усилия прокатки в калибрах валкового узла.

Момент двигателя имеет следуап^й-вид:

где и^Кф/^рд , передаточное. отношение привода;

скорость ротора двигателя; - параметры

электрической цепи двигателя; постоянная времени двигателя; К- конструктивный коэффициент.

Усилие прокатки в (- ы калибре представлено,используя методику проф. Соколовского В.И., в виде

где среднее удельнсе давление в(- м очаге; Аер; - площадь горизонтальной проекции контактной поверхности очага; коэффициенты трения на поверхности контакта трубы с оправкой к трубы с калибром; ~ параметры ручья 1-го калибра.

Рассмотренная модель позволяет исследовать максимальные нагрузки и упругие деформации в элементах многосвязной системы с упругим передаточным механизмом и развегвленно-замкнутой {через очаги деформации) структурой с несколькими электродвигателями в условиях переходных и стационарных режимов. -

В третьей главе представлено описание математической модели многосвязной структуры стагаСглавный привод, клеть, еспомг-ательные устройства) в виде самостоятельных модулей, оказыватарпс взаимное /влияние на параметры движения гг дяна-глтческие нагрузки э упругих связях.

Структура каздого из модулей представлена в виде матриц жесткостей.

Результирующая матрица многосвязной системы (3.1) сформирована посредством связующих коэффициентов С^ и Стг Это позволяет совместно моделировать плоское и вращательное движения в условиях многопроходной прокатки и определять собственные характеристики многосвязной модели.

Элементы на главной диагонали матрицы (3.1) учитывают суммарную жесткость связей, окружающих <- - й инерционный параметр структуры. Выражение (С^* Сг^)^*Сц - характеризует связь верхнего валка клети с тремя массами системы(ротор двигателя, задающий и приемный механизма). Аналогично(бг^Ст^б^Си указывает на связь нижнего валка с теките конструктивными элементами. Величины ¿Ст4Гж и характеризует связи ро-

ликов вспомогательных устройств с валковым узлом клети. Значения, соответствующие элементам слева и справа от диагонального Сц, СЛ, С^, Си , Сювзятые со знакаш"минус", указывают иа непосредственную связь диагонального элемента с каждой кз взаимодействующих масс. Так,коэффициенты Сд и С^ связывают валки с задающим механизмом, а и С^-с приемным. Элементы, начиная с СС£ и по С93 . определяют матрицу .пест-костей клети. Значения СКц+ С^. вСц,^ С^* С^ характеризуют жесткость валковых опор при поступательном движении, а ( СЦ1+ С«и и ( прл разворотах

Ч А * * * » Д "

валков. Величины , ¿'С(, связывают валки в

1ч |и «;

' единую упругую систему во время прокатки.

Матрицы, характеризующие'поступательную и крутильную модели в общей структуре (3.1), связаны при помощи значений

' С' ПРИ ЭТ0М

величина определена из выражения -.аяг^О^^(¿^-&>„;)> где 0;-упругая координата ¿-го калибра от совокупности внешних нагрузок.

Ка основании матрица (3.15 составлена система линейных дифференциальных уравненийСЗ.2), описывающая движение многосвязной модели при ее возмущениях усилиям!: прокатки и движущими моментами.

зЛ+Ми + =щиМ)

Л . М -I ы , /Л ^ ,, (КФ) 17аКФ (3-2)

ЗЛ * А'Уз("«)-|МтР;-|м?, ГПлр'йг-^ г, •гО-^Т'г: -^з'гг

г г; г' *71

Первые четыре уравнения описываэт движение крутильной модели главного привода? При этом индекс 3) характеризует диссипативные нагрузки, а Р-упругие. Следующие четыре уравнения определяют движение вспомогательных механизмов. Последние описывают колебания валкового узла в вертикальной

плоскости. - те

1о

Значения есть массы верхнего к нижнего валков;

^ - радиус инерции валка; Р„я - расстояние от опор валков, совпадающих с осями нажимных винтов, до его центра тяжести; УаД,

3? ^,- инерционные коэффициенты крутильной модели, р о

Параметры соответствуют позиционным силам и

« И ¡1 " р <> Р

моментам в связях системы. Величины^(^ДТ^.^М^относя--ся к упругим силам и моментам в очагах деформации. от-

« «о

сажают диссипативнне силы и моменты в упругих связях, а ,

<и 1

/ г? — 3 очагах деформации.

Правая часть системы (3.2) представляет вектор силовой функции,в котором учтены: момент двигателя МЛ(Ц'й), являющий-

с ''

ся откликом на изменение скорости ротора ; позиционные силы, характеризующие взаимовлияние отдельных конструктивных модулей в многосвяэнсй структуре

диняющей валковый узел с задающим механизмом, а Пт - с приемным. , ■

Силы, возмущающие упругую систему,представлены в пра-

вой части (3.2) в виде

Д); м^(ий,%); (3 4)

где ^ - усилие прокатки в С-'м калибре; -мо-

мент от силы РПр,относительно центра тяжести валка.

Значения Мт^ определены в соответствии с характером

совместного движения трубы и роликов вспомогательных устройств

МтГ^/Гк^пУг' где/ ~ коэффициент трения; £^-сила под-

жатия роликов к трубе, V; —относительная скорость скольжзния

ч

роликов и заготовки.

При определении частотного спектра многосвяэкой системы независимо рассмотрены модели, совершающие вращательное и плоское движения, & взаимовлияние отражено через жесткости в очагах деформации. Векторное уравнение для каждого из модулей относительно неизвестных амплитуд образовано в .следующем виде:

(ас-£&) =0 , (3-5)

где А- матрица.инерционных коэффициентов; С- матрица жесткостей; Д- вектор собственных частот; Е- единичная матрица.

Процедура для определения Лс реализована, используя программу для симметричных матриц, на ЭВМ С.'.!-1420.

В четвертой главе приведены результаты исследования характера движения конструктивных элементов .главной линии стана и процесса формирования динамических нагрузок в упругих связях в различные периоды прокалки. При этом использованы параметры опытного стана и марарут.прокатки 27x3,5 20x1,0.

Анализ результатов расчетов показал следующее. В условиях сационарного режима при многопроходной прокатке колебания валкового узла лежат в пределах, допусков на толщину стенки холоднодеформировакной труби. Так,при учете колебаний зуб-цовой частоты максимальные упругие перемещения калибрующего ручья составили 4% от допуска на толщину стенки в калибре.

Основным фактором, оказывающим наибольшее влияние на раскрытия калибров в условиях многопроходной прокатки,является интенсивность нарастания внешних нагрузок. Хотя колебания затухают за короткое время (до 0,07 с" ), возможно получение на трубе необжатого слоя на участке длиной до 150 мм при

2 м/с. Целесообразно для снижения динамического коэффициента в упругих элементах привода и клети обеспечить время захвата заготовки таким, чтобы выполнялось соотношение времени захвата к периоду собственных колебаний в связи

При этом в шпиндельном узле получается Кд = 1,15, а в опорных элементах клети К| = 1,2. Следовательно, при выборе скорости захвата необходимо исходить из условия ограничения максимальных упругих деформаций в элементах клети.

Ввиду интенсивного режима работы оборудования главной линии за промежуток времени между сбросом нагрузки и ее очередным приложением упругие колебания в ппиндельном узле не успевают затухать, что ведет к неблагоприятным начальном условиям при очередной загрузке калибров металлом. Следовательно, необходимо, чтобы отношение времени сброса нагрузки

периоду собственных колебаний в связи соответствовало yc,"^>ъmi¿^¡T¿¡^Iy^, При этом обеспечивается снижение К^ при захвате в 1,1-1,15 раза.

Нагрузочный момент в шпиндельном узле при.взмогадей-

ствии главного привода и вспомогательных приводных устройств при выходе трубы из калибра существенно меньше (в 1,5 раза)

момента при задаче заготовки в валки. Э*о дает возможность

*

принимать за расчетное значение момент прокатки при задаче трубы в валки. Рассогласование скоростей исполнительных механизмов этих устройств не нарушает устойчивого режима движения связной, (через трубную заготовку), системы.

• При определении относительной жесткости клети установлено, что жесткость с восьмиручьевьш валком «ало меняется в практической области от изменения диаметра опорного валка. У клети с двенаццатиручьевкм валком ока чуть меньше, но также близка к постоянной величине. Следовательно, рационально использовать клеги с восьми- и двенадцатиручьевыми валками как клети с минимальными значения»! Э^.

В условиях установившегося режима прокатки главная линия опытного стана при отноЕен;;и1>4,/ф=2,0 и скорости прокатки Ж $ 2,0 м/с \ относится к дорезок&нской системе. Ашлиту-

Г.р

ды'же на более высоких гармониках (свыше пятой гармоники) внешнего возмущения поглощаются очагом, деформации. Анало- ' гичкый результат будет и'для подобных конструкций других типоразмеров.

Б-пятой главе работы приведены результаты экспериментальных исследований в заводских условиях на модернизированном стане ПС-500..Опытная установка была изготовлена по совместным разработкам научно- исследовательской лаб&ратории металлургического оборудования УПГУ-УПИ к научно- исследовательского трубного института- ВКИГИ.

Цельо исследования являлось установление соответствия

)

теоретических и экспериментальных результатов, а также вы-

5ранных моделей(динамической и математической) я действительной конструкции опытного стана.

Измерения проводились на серийной теизометрической аппаратуре. Для регистрации вертикальных усилий прокатки, распорных усилий на роликах вспомогательных устройств, усилий извлечения оправки из трубы использовались месдозы, оттариро-ванные на гидропрессе. Упругие моменты в шпиндельном узле фиксировались с помощью тензодйтчиков, наклеенных непосредственно на валопроводе.

Для проведения исследований был выбран маршрут, который предусматривал прокатку заготовок с 27x3,5 на готовый размер 20x1,0 последовательно в тринадцати калибрах с разовой вытяжкой^; =1,12 и суммарной$«=4,33. В качестве заготовок использовались холоднокатаные трубы из стали 10 с 5=32,6^ ,6; =380 НЛа и стали 45 с § =23,23 ,6^-660 МПа.

В ходе экспериментальной прокатки было установлено, что величина Рпр изменяется при деформация трубы з различных калибрах по длине валкового узла. Так,усилие в четвертом калибре в 2 раза превысило аналогичный параметр в последних калибрующих ручьях и в 2,3 раза в первом редукционном калибре. При этом суммарное усилие прокатки монотонно возрастало от первого до четвертого калибра, а в пятом и шестом.око стабилизировалось. Зто можно ..объяснить тем, чтч рос? нагрузок в первых проходах вызван значительным упрочнением металла трубы, а при дальнейшем утонении стенки наклеп играет теньлуо роль, чем уменьпекке площади контакта инструмента с хрокатываемой заготовкой. Далее в калибрующих ручьях ?Пр. ¡низилось ввиа,у минимальных обжатий заготовки в этих прохо-(ах.

При прокатке труб с различной исходной длиной отмечено возрастание РПр. Так, прокатка трубы с £исх =2000 ш повлекла увеличение нагрузки в среднем в 1,8 раза по сравнению с прокаткой заготовки сЕиси^ЮОО мм-.-'Это сгязано с увеличением площади контакта трубы с инструментом по переходам из-за меняющей ся длины прокатываемой на оправке трубы.

При анализе переходных процессов в клети установлено, что максимальное усилие прокатки в конце периода захвата трубы соответствует статической нагрузке. Это можно объяснить значительной диссипацией энергии в очаге и существенно меньшим периоцом собственных колебаний в упругих связях спорных элементов..валкового, узла по сравнению с промежутком времени нарастания Рпр до номинального значения. В валопроводе шпиндельного узла во время захвата трубы заметны скачки упругих нагрузок на величину,в 1,15-1,2 раза, превышающую их значения в стационарном режиме. При этом колебания, определяемые . собственными свойствами связей и интенсивностью приложения усилий прокатки,затухают в относительно короткий промежуток времени(до 0,07 с ), что не нарушает устойчивого режима движения упругой системы главной линии стана.

При взаимодействии механизма главного привода с вспомогательным-,! устройствами установлено, что нагрузочный момент при задаче трубы в валки замегьо превосходит динамическую нагрузку в момент захвата трубы приемным механизмом . (в 1,5 раза).' Следовательно,приемное устройство в неустановившемся режиме несущественно изменяет динамику связной крутильной системы.

Сравнение полученных результатов с теоретическими показало хорошую сходимость. Все расчетные кривые находятся ■внутри доверительных интервалов.

22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны динамическая и математическая модели высокопроизводительного сана ПХПГ, включающие в себя упругую систему и

очаги деформации в их взаимосвязи. Выявлены основные зависимости процесса формирования динамических нагрузок з линии стана от кон-струтсивнчх и -ехнологических параметров.

2. Установлены условия повышения точности прокатываемых труб, исходя из ограничения максимальных упругих деформаций опорных элементов валкового узла.

3. Получены зависимости хранения относи-ельнсй жесткости клети от общего количества ручьев по длине бочки рабочего валка. Это позволило установить рациональные податливости, соответствующие клетям о восьми- и двенадцатиручьевыми залкаьгд.

4. Установлено, что наибольшие динамические нагрузки в упругих элементах главного привода и клети возникают в моменты заполнения очагов деформации металлом. При этом ж максимальные величины з бояьовй степени зависят от янгенсйвяосгя приложения вмеш-

;-::;х нагрузок к калибрам. Так, при увеличении скорости прокатки с 0,9 м/с-до 2 м/с К» возрастает з опорах опытной улегл с 1,1до1,5_.

5. Установлено, что в сгационлрмсм режиме прокатки кояструк-тиЕкые элементы, образующие главную литго стана, функционирует -

при4 ;»'/с в условиях, ксхлвчающих основной резбнанс з упругих связях системы.

6. Заявлено, что при взаимодействии глазного приводного цеха-. низма и вспомогательных устройств нагрузочный момент в системе "клеть- трайб-аппараты" на выходе '?рубы из налков несущественно изменяет момент при задаче заготовки в калибр. При этом махск-мальнне упругие колебания, сопровождающие этот период, подавляются очзгсн деформации.

7. Экспериментально установлено, что К| в связи шпиндельного узла не прег1гзаег величины 1,2 и достигло" V и-тгп'плъзсго значения в моментч заполнения очагов деформация .•¡е«,аллом. При этом упругие колебания в установившемся режиме происходят с незначительными по величине .амплитудами и подавляются очагом.

3. Эффективность полученного исследования определяется • использованием его результатов, позволяющих выбрать параметры нового высокопроизводительного стана, который рационально использовать во вновь строящихся трубных цехах.

9. Один новый стаи, имея массу в два раза выше, чем серийный стан ШГ, способен давать холоднодеформированнкх труб б 10...20 раз больше.

Основное содержание диссертации опубликовано в работав:

1. Буйначев С.К., Галкин М.Г. Математическое моделирование технологических сил при исследовании нагрузок и движения многониточных прокатных станов // Тезисы докл. на Всесоюзном съезде по теоретической-и прикладкой механике. Москва, 1991. С.64.

2. Соколовский Б.И., Буйначев С.К., Галкин tí.Г. Моделирова--ние влияния упругой составляющей очага деформации на спектр собственных частот системы стана ГОШТ / УПИ. Екатеринбург, I99I.

6 с. Деп в ЦНИИ "Черметинформацкя" 20.12.1991, & 57S4.

3. Соколовский В.К., Буйначев С.К., Галкин М.Г. Моделирование сил взаимодействия меаду отдельными механизмами многониточного трубопрокатного стана/ УПИ. Екатеринбург, IS9I. 5 с. Деп. в

L5Ш "Черыетин формация11 20.I2.IS9I, » 5794. ■ в

4. Буйначзв С.К., Галкин М.Г. Оценка поперечных колебаний прокатных валков в уногоручьевом стане холодней прокатки труб// Тез.докл.научно-практической конференции УШ1 им. С.{¿.Кирова. Свердловск, 1990. С.54.

Ь. Соколовский В.П., Буйначев С.К., Галкин М.Г. Условия ла -груженая технологическими силами стана продольной холодной прокатки труб// Тез.докл.научно-практической конференции УПй им. С.М.Кирова. Свердловск, 1990. С.58.

6. Соколовский В.И., Галкин М.Г.Иоделирование сил взаимодействия мезду отдельньши блоками ыногосвязной динамической модели//

Тез.докл. республиканской конференции по нелинейным колебание,' механически систем. Н.-Новгород, J.993. С.173-174.

7. Соколовский В.И., Галкин И.Г., Хазов A.A. Экспериментальное исследование динамики высокопроизводительного стана холодной прокатки труб/ УПИ. Екатеринбург, 1991. 5 с. Деп. в ЦНИИ "Чарует-информация" 15.02.91 , 5846.

■ 8. Галкин М.Г. Динамика оборудования главкой линии высокопроизводительного стана продольной холодной прокатки труб// Докл. на Свердловском филиале всероссийского семинара по ТШ при РАН. Екатеринбург, 1994.' -

Подписано в печать 16.05.34 Формат 60x84 I/I6

Бумага • Плоская почать Усл.п.л. 1,39

Уч.-изд.л. 1,09 Тираж 100 Заказ 300 Бесплатно

Радакцзонно-издательский отдал УГТУ-УШ 620002, Екатеринбург, УГТУ-Ш, 8-й учебный корпус Ротапринт УГТ7-УПИ. 620002, Екатеринбург, УГТУ-УШ, 8-й уч.корпус