А- цилиндрическая под съемную головку шпинделя;

Проверочные расчеты основных деталей

(рабочих клетей прокатных станов)

Порядок расчета:

- составляют схему нагружения детали заданными внешними силами;

- рассчитывают величину напряжений, возникающих в опасных сечениях детали;

- по справочным данным определяют временное сопротивление (предел прочности) материала, из которого изготовлена деталь;

- проверяют выполнение условия прочности, которое, может иметь две формулировки:

1. Расчетные напряжения должны быть не больше допускаемых

Ϭ ≤ [ϭ ] = ϭ _в / [n] или τ ≤ [τ ] = τ _в/[n], (1)

где ϭ и τ – расчетные нормальные и касательные напряжения соответственно; [ϭ ] и [τ ] – допускаемые нормальные и касательные напряжения; ϭ _в и τ _в – предел прочности материала по нормальным и касательным напряжениям; [n] – допустимый коэффициент запаса прочности.

2. Расчетный коэффициент запаса прочности n должен превышать допустимое значение [n]

n= ϭ _в /ϭ ≥ [n] или n= τ _в /τ ≥ [τ ]. (2)

Допустимое значение коэффициента запаса прочности для всех деталей клети, кроме станины, принимают равным 5, а для станины, как наиболее ответственного элемента прокатного стана, [n] = 10.

Расчет валков на статическую прочность

При расчете на статическую прочность прокатный валок условно представляют как балку, лежащую на двух опорах и загруженную силами и крутящими моментами, причем схема нагружения зависит от типа клети и условий прокатки.

Валки листовых и полосовых станов дуо

Рис. 1. Схема нагружения листового валка рабочей клети дуо

Максимальные напряжения изгиба в бочке валка рассчитывают по формуле

Ϭ _из.б.= М_из /W_из= М_из/0, 1D³ (3)

где М_из – максимальный изгибающий момент, кН∙ м;

W_из=0, 1 D³- момент сопротивления бочки валка изгибу, м³

М_из= Р/4∙ (А-В/2) (4)

Максимальные изгибающие напряжения в шейке валка возникают по галтели (в месте соединения шейки и бочки валка) и равны:

Ϭ _из.ш.= Р∙ /0, 4d ³ (5)

Наибольшие касательные напряжения кручения получаются в приводной шейке валка (см.рис.1) и составляют:

τ _кр.ш = М_кр/W_кр.ш = М_кр/0, 2d ³, (6)

где W_кр.ш = 0, 2d ³- момент сопротивления шейки кручению.

Суммарное напряжение в шейке определяют в зависимости от материала валка:

- для стальных валков по 4-й теории прочности

Ϭ _ш = (7)

- для чугунных валков по теории Мора

Ϭ _ш = 0, 375 Ϭ _из.ш + 0, 625 (8)

Напряжения в приводной концевой части валка определяют в зависимости от её формы. Если она выполнена в виде трефа (см.рис.1), то напряжения кручения рассчитывают по формуле

τ _кр = М_кр/0, 0706 d₁³ (9)

Если концевая часть валка выполнена цилиндрической шпонкой под съемную головку шпинделя (рис. 2а), то ее рассчитывают также только на кручение по формуле

τ _кр = (10)

Рис.2. Форма концевых частей прокатных валков:

а- цилиндрическая под съемную головку шпинделя;