CC BY
24Р.Э.Шахобутдинов
Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова
КАЛИБРОВКА ШАРОПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ С ДВУХЗАХОДНЫМИ ВИНТОВЫМИ КАЛИБРАМИ СО СМЕЩЁННЫМ ЦЕНТРОМ РУЧЬЁВ ДЛЯ ПРОКАТКИ СТАЛЬНЫХ ПОМОЛЬНЫХ ШАРОВ ДИАМЕТРОМ 70 ММ ПО ГОСТ 7524-2015
СООБЩЕНИЕ 1
Аннотация. В статье приводятся результаты расчётов основных геометрических параметров нарезания шаропрокатного валка на токарно-винторезном станке оснащённым копировальным устройством с непрерывно-изменяющимся шагом. Расчёт калибровки выполнен для шаропрокатного валка с двухзаходными винтовыми калибрами со смещённым центромручьёв для прокатки помольных шаров диаметром 70 мм.
Ключевые слова: помольные шары, винтовой калибр, шаропрокатный валок, реборда, кулачковый копир, MathCAD 15.
Процесс прокатки шаров на станах осуществляется из круглой прутковой заготовки с помощью двух валков, имеющих винтовые калибры. При однозаходной калибровке за каждый оборот валков прокатывается один шар. При многозаходной калибровке - число шаров, выходящих из валков за один оборот, равно числу заходов винтового калибра. При выходе из валков шары интенсивно охлаждаются в воде и закаливаются, что обеспечивает высокую износостойкость шаров в мельницах для размола руды, угля и цемента. Для повышения точности и качества валков и упрощения их изготовления разработаны специальные приспособления для нарезания на токарно-винторезном станке винтовых ручьев шаропрокатных валков, имеющих переменный шаг [1].
Использование стальных мелющих шаров в сравнении с чугунными дает снижение удельного расхода шаров с 1,23 кг/тонну до 0,765 кг/тонну концентрата, снижение времени измельчения и, следовательно, увеличение производительности мельниц.
Возникла необходимость освоить выпуск стальных мелющих стержней и шаров с высоким качеством, что позволит снизить себестоимость продукции, которая сегодня в жестких рыночных отношениях имеет решающее значение.
Помольные шары выпускаются по межгосударственному стандарту ГОС 7524-2015. В табл. 1 приведены параметры предельных отклонений и массы помольных шаров по вышеуказанному ГОСТу.
При калибровке двухзаходных шаропрокатных валков нужно соблюдать постоянство стандартных размеров. Шаропрокатные валки в нашем случае будут нарезаться на токарно-винторезном станке модели ДИП-500, оснащённым специальным копировальным устройством для нарезания винтовых поверхностей со смещённым центром ручьёв.
Таблица 1
Параметры помольных шаров по ГОСТ 7524-2015
Условный диаметр шара, мм Номинальный диаметр, мм Предельные отклонения по номинальному диаметру, мм Расчетная номинальная масса шаров, кг
40 41,5 ±2,0 0,294
50 52,0 ±3,0 0,580
60 62,0 ±3,0 0,980
70 73,0 ±3,0 1,600
80 83,0 ±3,0 2,350
90 94,0 ±4,0 3,410
100 104,0 ±4,0 4,620
Передаточное отношение копировального устройства равно / = 35 . Исходными параметрами шаропрокатного валка примем: диаметр калибра П^- = 73,5 мм; число заходов винтовых ручьёв калибра % = 2 .
Определяем предварительный диаметр шара при учёте коэффициента температурного расширения металла:
П 73 5
ПШ = ПК = -735 = 72,5568мм, (1)
Ш Лт 1,013 , ,
где лт = 1,013 - коэффициент, учитывающий температурное расширения металла во время прокатки.
Определяем предварительный диаметр заготовки с учётом коэффициента радиального роста размера шара во время прокатки:
= пш = 72,5568 = 70,4435 мм, (2)
3 Ло 1,03
где л0 = 1,03 - коэффициент учитывающий радиальный рост металла во время прокатки.
Определяем общую протяженность калибра. Протяженность калибра условно измеряется в градусах развертки винтовой линии. За начало калибра принимается центр радиуса калибра, расположенного на прямой, проходящей вдоль торца валка со стороны выхода готового шара. По рекомендациям исходных данных для проектирования калибровки приведённых [1] учитывая длину шаропрокатного валка 1винт = 411мм принимаем протяжённость калибра равный Ркалибр = 1013°.
Определим рабочую длину винтовой линии равной протяжённости винтового калибра:
, Ркалибрует 1013-141,9623 _ _
1винт =---=-= 399,466мм, (3)
винт 360° 360
Шаропрокатный валок делится на два участка [2]: формующий на котором осуществляется захват заготовки и её постепенное обжатие в шар, и отделочный участок, где производится калибровка шара и отделение его от остальной заготовки. Прокатка помольных шаров на шаропрокатном стане производится двумя валками. Данные шаропрокатные валки отличаются друг от друга размерами диаметров связанные значением радиусов перемычек реборды их принято обозначить как валок с большим диаметром - правый и валок с меньшим диаметром - левый.
По рекомендациям вышеуказанной литературы примем протяжённости формующего и отделочного участка для правого и левого валков:
протяжённость отделочного участка <роп = 555°, рол = 666°; протяжённость формующего участка:
<Рф.п. = Ркалибр - <Ро.п. = 1013- 555 = 458°;
ф Р (4)
<Рф.л. = Ркалибр - <Ро.л. = 1013 - 666 = 347°.
Минимальное допускаемое значение радиуса перемычки определим из следующей формулы:
гтт = 1 + 0,04(яК -10)= 1 + 0,04(36,75-10)= 2,07мм. (5)
Определение значений радиуса перемычки для правого и левого валков имеет следующий вид:
0,0395£>К = 0,0395-73,5 = 2,9013мм;
(6)
гп. л. = 0,0972ЛК = 0,0972 - 73,5 = 7,1458мм.
В начале винтового калибра на участке от р = 0° до р = 180° радиусы перемычки для правого и левого валков равны гпп = гпл = 0 мм; на участке от р = 180° до р = 555° радиус перемычки для правого валка равен гпп = 2,9013мм; радиус перемычки для левого валка, на участке от р = 180° до р = 666°, равен гп л = 7,1458мм. На формующем участке значение радиуса перемычки правого и левого валков будут увеличиваться по линейному закону. На рис. 1 приведен график изменения перемычки правого и левого валков.
Рис. 1. График изменения радиуса перемычки правого и левого валка
На формующем участке определим начальную высоту реборды по следующему выражению:
кн = 0,0418ВК = 0,0418-73,5 = 3,0754мм.
(7)
Для правого и левого валков начальная высота и изменение высоты реборды на формующем участке принимаются одинаковыми. На рис. 2 приведен график изменения высоты реборды по всей длине винтового ручья правого и левого валков.
Рис. 2. График изменения высоты реборды правого и левого валка
г.
п.п.
Можно отметить, что высота реборды на отделочном участке постоянна, а на формующем участке изменяется по линейному закону.
Выводы
Разработана калибровка шаропрокатного валка с двухзаходными винтовыми калибрами со смещённым центром ручьёв для прокатки стальных помольных шаров диаметром 70 мм. Проведен расчёт размеров заготовки, приведены окончательные параметры высоты реборды правого и левого валка. Полученные математические выражения реализованы в среде MathCAD 15 по результатам расчётов получены соответствующие графики. Все эти данные служат для дальнейшего расчёта калибровки. Окончательный расчёт будет изложен в следующем сообщении.
Библиографический список
1. А.С. 837643 (СССР). МПК B23G 3/10. Устройство к токарно-винторезному станку для нарезания винтовых поверхностей с переменным шагом / Н.А.Целиков, Б.Ф.Выгоднер, В.И.Котенок и др. // Опубл. 15.06.81. Б.И. 1981. №22. С. 2.
2. Прокатное производство. Т.2 / под ред. Е.С.Рокотяна. М.: Металлургиздат 1962. 336 с.
3. Каримов Р.И., Садуллаев Ш.А., Шахобутдинов Р.Э. Кулачковые и кулачково-рычажные механизмы. Основы теории и конструкции // Монография. Ташкент: ТашГТУ, 2014. 180 с.
•- INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH -•
R.E.Shakhobutdinov
Tashkent State Technical University named after Islam Karimov
CALIBRATION OF BALL ROLLS WITH TWO-WAY SCREW CALIBRES WITH AN OFFSET CENTER OF GROOVES FOR ROLLING STEEL BALLS WITH A DIAMETER OF 70 MM ACCORDING TO GOST 7524-2015
MESSAGE 1
Abstract. The article presents the results of calculations of the basic geometric parameters of cutting a ball-rolling roll on a screw-gauge lathe equipped with a copier with a continuously changing step. Calibration calculation is performed for a ball-rolling roll with two-start screw calibres with an offset center of the grooves for rolling grinding balls with a diameter of 70 mm.
Keywords: grinding balls, screw calibre, ball-rolling roll, flange, cam copier, MathCAD 15.
