3 Расчет станины на изгиб и на прочность

Чертеж станины дан в приложении 2.

Поскольку в пункте 1 данной курсовой работы мы приняли режим обжатий, нагружающий каждую клеть одинаковым усилием прокатки в 35 МН, то рассчитаем на изгиб и прочность станину первой клети рассматриваемого прокатного стана [2].

Исходные данные:

м;

м;

;

м⁴;

м⁴;

;

;

;

МН.

1. Определяем максимальный момент изгиба верхний и нижней поперечин силой :

МН.

2. Находим статически неопределенные моменты в углах жесткой рамы.

Так как , то

МН•м.

Таким образом, моменты и по своей величине значительно меньше максимального момента изгиба поперечины силойи составляют только 0,7 % от.

Однако, несмотря на небольшую величину реактивных моментов ,и(по сравнению с моментом), их все же необходимо учитывать при расчете станины для получения более обоснованных результатов последующего определения напряжений и деформаций.

Продолжим рассматриваемый расчет:

м²;

м³;

м²;

м³;

МПа; МПа.

3. Определяем напряжения растяжения в середине верхней и нижней поперечин по формулам:

МПа;

МПа.

4. Рассчитываем напряжения растяжения в стойке станины:

МПа.

Запас прочности станины для нижней поперечины при пределе прочности углеродистой стали МПа:

.

5. Определяем прогиб среднего сечения от изгиба и действия поперечных (перерезывающих) сил по формулам:

а) для верхней поперечины:

мм;

б) для верхней поперечины:

мм;

6. Находим упругое растяжение стойки станины по формуле:

мм.

7. Суммарную деформацию станины по вертикали определяем по формуле:

мм.

Жесткость станины по вертикали (в направлении действия силы ) находим по формуле:

МН.

8. Прогиб стоек станины по горизонтали (внутрь окна станины) должен быть небольшим, так как в противном случае может произойти «защемление» подушек верхнего валка (при зазоре ), перемещаемых по вертикали по направляющим планкам, прикрепленным к стойкам внутри окна станины.

Горизонтальный прогиб одной стойки (внутри окна станины) посередине высоты (длины) стойки можно определить, принимая, что в этом сечении действует реактивный момент, равный половине суммы моментов и , тогда:

мм.

Таким образом, при сборке рабочей клети необходимо предусмотреть зазор между верхней подушкой вала и направляющей планкой с внутренней стороны окна станины равный мм.

Для обеспечения необходимой минимальной деформации станины по вертикали (в направлении действия силы ) и минимального прогиба стоек внутрь окна станины конструктивно принимают отношение толщины поперечины(или)к толщине стойкиравным.

Станины рабочей клети - самые ответственные детали прокатного стана. В них монтируют подушки валков стана, а также другие устройства и механизмы, обеспечивающие заданную точность прокатки и производительность стана. Все давление металла на валки, возникающее при прокатке, воспринимается станинами. Поэтому при конструировании и изготовлении станин особое внимание уделяется их прочности и жесткости [3].

Поскольку в проведенном расчете мы выяснили, что прочность и жесткость станины удовлетворяют допустимым значениям, то при заданных условиях не требуется никаких мероприятий, направленных на увеличение жесткости или же уменьшение прогиба станины в различных сечениях.