Б- лопасть для универсального шарнира

Для концевой части в виде лопасти универсального шарнира (рис 2б) определяют напряжения в двух сечениях. В сечениях 1-1 рассчитывают напряжения изгиба и кручения:

Ϭ _из = и τ _кр = (11)

где Р₁= , W_из= , W_кр= ƞ ,

ƞ –коэффициент, учитывающий отношение сторон лопасти и принимающий значение 0, 25- 0, 30 [1].

Суммарное напряжение находят по формулам (7) или (8) в зависимости от материала валка.

В сечении 11-11 лопасть испытывает только напряжения кручения, которые рассчитывают по формуле

τ _кр = =1/ ƞ ∙ (12)

Затем для каждого элемента валка проверяют выполнения условия прочности (1) или (2).

Численные значения предела прочности валков по нормальным напряжениям ϭ _в в зависимости от материала приведены в табл.1 [1-3, 10].

Таблица 1.

Значения предела прочности металла на сдвиг обычно принимают как долю от ϭ _в: τ _в=(0, 6-0, 7) ϭ _в.

ПРИМЕР 1. Рассчитать на прочность валок черновой рабочей клети дуо широкополосного стана 1400. Размеры валка (см. рис.1), м: D=0, 85; L=1, 4; A=2, 15; d=0, 6; l=0, 75; d₁=0, 42. Усилие прокатки Р=8000кН. К трефу валка приложен крутящий момент М_кр=450кН∙ м. Ширина прокатываемого листа В=1, 0 м. Материал валка - литая сталь марки У15ХНМ.

По формуле (4) рассчитываем максимальный изгибающий момент в бочке валка

М_из = =3300кН∙ м=3, 3МН∙ м

Соответствующее ему напряжение изгиба в бочке валка определим по формуле (3)

Ϭ _из.б = = 53, 73 МПа.

Максимальное изгибающее напряжение в шейке валка при расчете по формуле (5) составит

Ϭ _из.ш = = 69444кПа = 69, 44 МПа.

Напряжение кручения в приводной шейке валка рассчитываем по формуле (6)

τ _кр.ш = = 10417кПа = 10, 42 МПа.

Поскольку валок изготовлен из стали, суммарное напряжение в шейке валка найдем по формуле(7)

Ϭ _ш = =71, 75МПа.

Так как концевая часть валка выполнена в форме трефа, то напряжение кручения в ней рассчитываем по формуле (9)

τ _кр= = 86032 кПа=86, 03 МПа.

С учетом полученных напряжений определим коэффициенты запаса прочности в каждом элементе валка по формулам(2), принимая по табл.1 предел прочности для материала валка на изгиб ϭ _в=700МПа и на кручение τ _в= 0, 7∙ 700=490МПа. В результате получим следующие коэффициенты запаса прочности:

в бочке валка n=700/57, 73=13, 03,

в шейке валка n=700/71, 75=9, 76,

в трефе валка n=490/86, 03=5, 70.

Все полученные значения коэффициентов запаса прочности выше допустимого [n]=5, т.е. все элементы валка имеют достаточную прочность. При этом можно сделать вывод, что наиболее слабым элементом валка является приводной треф.