4. Расчет валков на деформацию
Поскольку черновые клети стана „кварто”, то есть имеют четыре валка, то под действием усилия прокатка деформация будет состоять из прогибов опорных валков. Стрелы прогиба в разных сечениях валков можно определить по методике акад. Целикова [2], которая содержит такие предположения:
1.валок является балкой переменного сечения на шарнирных опорах;
2. эта балка нагружена равномерно распределенной по длине бочки нагрузкой от усилия прокатки;
3. профилировка валков – цилиндрическая.
Рисунок 3 – Расчётная схема валкового комплекта на деформацию
4.1 Стрела прогиба валка по опорам, которые проходят по осям нажимных винтов:
,
где P – усилие прокатки, Н;
Е – модуль упругости 1го рода; для углеродистой стали Е = МПа;
G – модуль упругости 2го рода; для углеродистой стали МПа.
4.2 Стрела прогиба по краям бочки валка:
где - площадь сечения А-А.
4.3 Стрела прогиба по краям раската:
4.4 Разность сближения осей рабочего и опорного валков по Тсу-Таолу:
где - погонное усилие прокатки;
- расстояние от края бочки до сечения, в котором определяется разность сближения осей;
υ – коэффициент Пуассона. Для стали при 20°С υ = 0,24 – 0,32. При температуре эксплуатации валков (50 - 60°С) он несколько увеличивается.
Упругая деформация валкового комплекта составит:
5. Расчет станин на прочность
5.1 Определения размеров расчетного контура.
Рис.3 Расчетная схема станин на прочность
b1
b1
m
h1
Рис.4 Сечение E-E
Статический момент сечения D-D относительно произвольной оси m-m равняется:
;
.
где hг – высота нажимной гайки. В соответствии с рекомендациями [6], при трапециевидной резьбе по табл.2.2 находим, что . При среднемимеем:Принимаем
Площадь сечения D-D (рис.5):
Рис.5 Сечение D – D.
.
Расстояние от нейтрального слоя до внутренних волокон поперечины:
.
Расстояние от нейтрального слоя до внешних волокон поперечины:
.
5.2 Определение моментов инерции и моментов сопротивления сечений
Момент инерции сечения D-D верхней поперечины (рис.5):
Момент сопротивления изгибу сечения D-D:
- для внутренних волокон:
.
- для внешних волокон:
Момент инерции сечения нижней поперечины:
.
Моменты сопротивления изгибу нижней поперечины:
.
Момент инерции стойки двутавровой формы относительно нейтральной оси g-g (сечение Е-Е, рис.4):
;
Момент сопротивления изгиба для волокон стоек:
.
5.3 Расчет моментов изгиба в опасных сечениях
Момент изгиба в сечениях поперечин:
;
.
Момент изгиба в сечениях стоек:
5.4 Определения напряжений в опасных сечениях
Напряжения изгиба в середине верхней поперечины (сечение D-D):
– на внутренних волокнах: ;
– на внешних волокнах: .
Напряжения изгиба в середине нижней поперечины на внутренних и внешних волокнах:
Напряжения изгиба и растяжения в стойках:
– на внутренних волокнах:
– на внешних волокнах:
Стойки станин выполнены из чугуна с σв=400 МПа. Коэффициент запаса прочности для станин – 10[2]. Следовательно, допустимые напряжения в поперечинах и стойках станин будут равны:
.
По расчетам видно, что во всех элементах станин напряжения не превышают допустимые.
Вывод: станины способные выдержать заданные нагрузки.