Холодная прокатка труб проводится на станах периодической прокатки (ХПТ) и роликовых станах (ХПТР).

В станах холодной прокатки труб уменьшение диаметра трубы и стенки проис­ходит с помощью валков с переменным профилем калибра. На начальном участке калибра предусмотрен холостой профиль (зев) с большой глубиной ручья. В этот зев подается рабочий конус заготовки 1 (рис. 3.74, а) на коническую оправку 2.

При начальной установке между заготовкой и оправкой образуется зазор Д. При движении рабочей клети вперед по направлению прокатки вместе с ней переме­щаются в том же направлении валки. На выходных цапфах валков установлены шестерни, перекатывающиеся при движении клети по зубчатых рейкам, что вызы­вает синхронный поворот валков. При поступательном и вращательном перемеще­нии валков с уменьшающимся профилем калибра происходит деформация метал­ла трубы. Сначала на угле поворота валка ©р (рис. 3.74, б) происходит свободное редуцирование трубы (уменьшение только наружного диаметра), а затем на угле поворота валка 0О — обжатие стенки трубы с начальной толщины заготовки. S'3 до конечной толщины трубы ST. В процессе деформации задний конец заготовки закреплен неподвижно.

После раскатки заготовки на величину подачи Ln равной половине длины окруж­ности калибра Ln = ttRk ■ 1,2, происходит кантовка трубы вместе с оправкой на 60— 90° и затем клеть возвращается в исходное положение. Коэффициент 1,2 в формуле учитывает выпуски хода. Во время обратного хода также осуществляется обжатие
рабочего конуса за счет упругой деформации самой клети. За двойной ход труба дли­ной Ьп раскатается на величину Д Ln, определяемую равенством объемов металла:

Lnir(Ds-S3)S3 = (Ln + ALn)iv(Dr-Sr)ST.

Откуда Д Ln = LnA], где А] — вытяжка за один сдвоенный ход, равная-

где S3, St — толщина заготовки и трубы; D3, DT — диаметр заготовки и трубы.

Последовательными подачами заготовки и оправки на следующие ходы осуществ­ляется вся раскатка трубы. А. А. Королев предложил следующую формулу для расчета нормального усилия раската трубы:

Р Робж^обж_ЬРредА, ред,

где Добж, Рред — давление обжатия и редуцирования; FD6>k, Аред — горизонтальные проекции контактной поверхности при обжатии и редуцировании.

Вследствие малых степеней редуцирования давление редуцирования намного меньше давления обжатия, поэтому

Р = PcPFKOH.

Горизонтальная проекция контактной поверхности рассчитывается по формуле Ю. Ф. Шевакина:

FKOH = (1,26 4- 1,3)£>эЛ/2 - ЯР • Д5+7,8<7вЯр[3,93Я6-Яр/3)]1(Г4,

где Rp — радиус ручья; — радиус бочки валка; D3 — диаметр заготовки; AS — обжатие по толщине стенки трубы, AS = S3—ST; <тв — предел прочности металла при данной степени деформации.

Среднее давление металла по зависимости Ю. Ф. Шевакина при прямом ходе

Рср. п — <7в

и при обратном ходе

где Дш — начальный радиус ведущей валковой шестерни; д — коэффициент внешнего трения, для стали д = 0,08 - т - 0,12; A. S'np = (0,7 - т- 0,8)(S3—ST.) — обжатие стенки трубы при прямом ходе; Дб'об = (0,2 - г 0,3)(iS'3—.S'T) — обжатие стенки трубы при обратном ходе.

Осевое усилие Рос определяется долей г/ос от вертикального усилия:

Ц>С — VocP,

где г)ос = 0,08 - Г 0,1.

Полный момент прокатки при прямом ходе

и при обратном ходе

Мпр*об ~ ^ДДоб/Д расч ^ >

где Драсч = Дб Н------ ^-------- расчетный радиус валка.

На рис. 3.75 приведен общий вид рабочей клети стана холодной прокатки труб (типа ХПТ-75). Клеть имеет закрытую станину 10. В нижней части станина монти­руется на катках 3, передвигающихся по направляющим плитам 2, установленных на нижней опоре 1.

Катки закреплены на оси 13, которая установлена на подшипниках в приливах станины. Центровка станины обеспечивается направлением по шлифованным план­кам 12 и 15 в направляющей 14 рамы клети. К приливам станины шарнирно крепятся шатуны кривоподшипно-шатунного механизма. При вращении кривошипного вала станина совершает возвратно-поступательное перемещение на катках. Валки 4 уста­новлены на четырехрядных конических роликоподшипниках 9. На шейках валков закреплены четыре зубчатые колеса 8, создающие условия одинакового угла поворота валков, но в разных направлениях. Вращение валков осуществляется шестернями 5, закрепленными на нижних валках и входящими в зацепление с зубчатыми рейками 6, неподвижно зафиксированных в приливах 7 направляющей рамы клети.

Рабочие калибры 11 закреплены в пазах бочки валков с помощью клиньев и винто­вых стяжек. Двигатель постоянного тока мощностью 118 кВт позволяет регулировку двойных ходов от 60~до 120 в минуту. Длина хода рабочей клети 705 мм.

Для привода перемещения клети используется дезаксиальный кривошипно-ша­тунный механизм.

Длина хода подачи клети Lp = Дк7г1,2 = Xmax—Xmin - Здесь Xmax и А',,,,,, — максимальный и минимальный ход клети:

Xтах — (^ш “Ь ГКр) еЗ И -^min — (^ш Гкр)^ С,

где /ш — длина шатуна кривошипного механизма; гкр — радиус кривошипа; е — дезаксиал — смещение по высоте точки крепления шатуна к клети над положением центра кривошипного вала.

Большие поступательные массы клети ш приводят к соответствующим горизон­тальным динамическим усилиям F — та.

Здесь ускорение а определяется углом поворота кривошипа р, радиусом криво­шипа гкр и длиной шатуна

а = w2rKp(cos р 4- Л cos 2ip — 6 sin р),

Наибольшее ускорение клеть достигает в крайних положениях атах — ^'2гкр(1 + + А), отсюда наибольшее усилие в системе привода клети Fmax = amaxm. Соответствующий крутящий момент на кривошипном валу

Мкр = F (т£ + т£),

где т" = гкр ^sin р + ~ sin 2р + 6 cos p'j — идеальное плечо крутящего момента;

т£ = р [(1 + А)га + Агв + г0] — плечо трения; га, гВ) гс — радиусы опоры шатуна и колена, пальца шатуна в ползуне и опорных шеек кривошипного вала.

Для уменьшения динамических нагрузок используют пневмогидравлические уравновешиватели стана.

С учетом усилия уравновешивателей Т усилие на проушине клети уменьшается: fpaC4 = m ■ а — Т, соответственно изменяется крутящий момент.