- •Оглавление
- •Введение
- •Назначение и краткая характеристика стана «5000»
- •Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети
- •Разработка конструкции рабочей клети
- •Прокатные валки
- •Выбор материала, конструкции и размеров валков
- •Определение сил, действующих на валки при прокатке
- •Расчёт прочности валков
- •Расчёт упругой деформации валков и определение жёсткости валковой системы
- •Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков
- •Выбор типа и расчет механизма для установки прокатных валков
- •Механическое нажимное устройство
- •Гидравлическое нажимное устройство
- •Выбор типа и расчет механизма для уравновешивания верхнего валка
- •Станина
- •Выбор типа и размера станины
- •Расчет прочности, упругой деформации и коэффициента жесткости станины
- •Расчет коэффициента жесткости рабочей клети
- •Крепление рабочей клети к фундаменту и расчет клети на опрокидывание
- •Тип и конструкция валковой арматуры
- •Тип и конструкция передаточных механизмов главной линии рабочей клети
- •Выбор типа и определение мощности привода валков рабочей клети
- •Тип и конструкция устройств для перевалки валков
- •Заключение
- •Список литературы
Расчёт прочности валков
При расчете опорного валка на прочность, будем пользоваться расчетной схемой, изображенной на рисунке 6.
Заданная схема
Рисунок 6 –Схема к расчёту прочности валков четырёхвалковой клети
Максимальный изгибающий момент в опасном сечении бочки опорного валка :
Мизг.б = Р(2а-Lоп)/8 = 85,25106 (27-2,3)/8 = 96,43106 Нм
Здесь: а – расстояние между осями нажимных винтов, проходящих через середины опор валка на ПЖТ.
Максимальный изгибающий момент в опасном сечении шейки опорного валка:
Мизг.ш = 0,5РТ = 0,585,251061,025 = 43,69106 Нм
Здесь: Т-расстояние от края бочки опорного валка до середины валковой опоры на ПЖТ:
Момент сопротивления поперечного сечение бочки опорного валка при изгибе:
Wб=0,1D3оп.мин = 0,12,13 = 0,926 м3.
Условие прочности бочки опорного чугунного валка по нормальным напряжениям при изгибе:
ϭизг.б = = = 104,13 МПа < [ϭ] = 130 МПа
Выполняется.
Момент сопротивления поперечного сечения шейки валка при изгибе при наибольшем диаметре конической части шейки валка под подшипник жидкостного трения:
Wш = 0,1dк3=0,11,653=0,449 м3
Условие прочности шейки опорного валка:
ϭизг.ш = = = 97,26 МПа < [ϭ] = 130 МПа
Выполняется.
При проверке прочности рабочего валка предварительно определим воспринимаемую им долю усилия прокатки :
Рр= = 6,065 МН
Следовательно , рабочим валком воспринимается (6,065/85,25)100% = 7,11 % усилия прокатки.
Рисунок 7 – Схема к расчёту рабочего валка в вертикальной плоскости от действия усилия Рр
Из сопротивления материалов, если принять рабочий валок балкой, лежащей в вертикальной плоскости на двух опорах с расстоянием между опорами, равным длине бочки Lр (рисунки 4 и 5) и находящейся под равномерно-распределенной нагрузкой q =, можно найти b изгибающий момент в сечении I-I, проходящем через середину длины бочки валка:
Мизг.б = 0,25Рр(L-0,5b) = 0.256,06106(5,3-0,54,85) = 4359,63103 Нм
Момент сопротивления поперечного сечения бочки рабочего валка при изгибе:
Wб= 0,1D3р.макс = 0,11,213 = 0,177м3
Максимальное напряжение изгиба в сечении I-I бочки рабочего валка:
ϭизг.р = = = 24,60 МПа < [ϭ] = 130 МПа
Выполняется.
Момент сопротивления поперечного сечения шейки валка при изгибе при наибольшем диаметре dк конической части шейки валка под подшипник жидкостного трения:
Wк=0,2dк3=0,20,7493=0,084 м3
Максимальное касательное напряжение в шейке валка:
τ = = = 19,59 МПа
Эквивалентное напряжение в шейке валка (условие прочности шейки рабочего валка) :
ϭэ= == 33,94 МПа < [ϭ] = 130 МПа
Выполняется.
Приступая к проверке прочности приводного конца рабочего валка, определяем его диаметр. Принимаем диаметр приводного конца валка d1=760 мм.
Приводной конец валка выполнен с лысками (рисунки 4 и 8).
Для проверки условия прочности приводного конца валка необходимо определить момент сопротивления поперечного сечения приводного конца при кручении. Принимаем: b=550 мм, R=375 мм, α =90° (рисунок 8).
Рисунок 8 – Форма поперечного сечения приводного конца валка
Площадь сегмента:
S=0,5R2( – sin90) = 0,53752(- sin90) = 40078мм2
Находим положение центра тяжести площади сегмента по отношению к оси валка:
hc = = =346 мм
Получаем прямоугольную форму поперечного сечения с отношением сторон = =1,25. Тогда момент сопротивления сечения при кручении:
Wк = βb3=0.2630,553=0,043м3
Условие прочности приводного конца валка по касательным напряжениям при кручении:
τ = = = 37,6 МПа <[τ] = 80 МПа
Выполняется.
Произведём расчёт валков на контактную прочность на участках упругого сплющивания рабочего валка с опорными валками.
Максимальное контактное напряжение сжатия :
ϭмакс = 0,58 = 0,58 = 1214,6 МПа < [ϭк] = 1500 МПа
Здесь:
q=P/L = 85,25106/5300 = 16172 Н/мм2 ;
Епр = 2,15*105 МПа – приведенный модуль упругости материала рабочего и опорного валков;
Rпр = = = 792 мм – приведенный радиус валков;
[ϭк] = 1500…2000 МПа – допустимое напряжение на контактную прочность
Выполняется.