5. Станина

Одной из наиболее ответственных деталей прокатной клети является станина. Она объединяет все узлы и механизмы прокатной клети в единый агрегат. В станины монтируются подушки с прокатными валками, механизмы установки валков и другие устройства и механизмы, необходимые для получения прокатных профилей с требуемой точностью размеров. Станина является последним звеном, замыкающим цепь передачи усилия прокатки от прокатных валков через подшипники, подушки и механизмы установки валков. Так как станина является одним из элементов прокатной клети, определяющим работоспособность стана и качество выпускаемой продукции, то к ней предъявляются определенные требования в отношении ее прочности, жесткости, удобства обслуживания и быстрой перевалки валков. Наиболее важными требованиями для станины являются прочность и жесткость.

1. Выбор типа и размера станины

Станина представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 - Станина прокатной клети

Рассмотрим данную станину как станину закрытого типа, представленную на рисунке 17.

Рисунок 17 - Станина закрытого типа: 1 - верхняя поперечина; 2 - окно; 3 - стойка; 4 - приливы (лапы); 5 - нижняя поперечина

Рисунок 18 - Схема к определению геометрических параметров

Выбираем материал станины: Сталь 35Л.

Размеры станины:

ширина окна = 5975 мм;

высота окна = 10460 мм;

Н = 2600 мм, В = 2360 мм,

= 1075 мм, = 1025 мм,

= 2350 мм,= 1950 мм,

= 1350 мм, = 1000 мм

= 1300 мм,= 1300 мм

Площадь сечения в середине верхней поперечины:

F₁ = Н₁В₁ - ( +) = 2,62,36 - (1,351,3+11,3) = 3,08 м²

Статический момент площади сечения верхней поперечины относительно оси X:

Координаты центра тяжести площади сечения по оси у:

Положение нейтральной оси: == 1,396 м;=-= 2,6 - 1,396 = 1,204 м. Момент инерции площади сечения верхней поперечины относительно центральной оси, проходящей через центр тяжести сечения:

Площадь поперечного сечения стойки:

F₂ = Н₂В₂ = 1,0751,025 = 1,102 м²

Момент инерции площади поперечного сечения стойки:

=0,106

Площадь поперечного сечения нижней поперечины:

F₃ = Н₃В₃ = 2,351,95 = 4,583 м².

Момент инерции площади поперечного сечения нижней поперечины:

Размеры основного контура станины.

длина поперечин:

=b + 2Н₂ = 5975 + 21075 = 8125 мм.

высота стоек:

=h++ = 10460 + 1396 + 1175 = 13031 мм.

Конструктивно принимаем = 15410 мм.

Усилие, действующее на станину:

а

2. Расчет прочности, упругой деформации и коэффициента жесткости станины

Расчет прочности станины

Прочность станины в сечении 1-1 верхней поперечины. Моменты сопротивления поперечного сечения изгибу:

Изгибающий момент в середине верхней поперечины:

Наибольшее напряжение сжатия по внутреннему контуру станины:

Условие прочности верхней поперечины выполняется.

Проверка прочности стойки в сечении 2-2.

Момент сопротивления поперечного сечения изгибу:

Изгибающий момент в стойке:

Наибольшее напряжение в стойке по внутреннему контуру:

=27,26 МПа < [σ] = 80 МПа.

Условие прочности стойки выполняется.

Проверка прочности нижней поперечины в сечении 3-3.

Момент сопротивления поперечного сечения изгибу:

Напряжение растяжения (сжатия):

Условие прочности нижней поперечины выполняется

Расчет упругой деформации и коэффициента жесткости станины

Перемещение станины от действия изгибающих моментов вследствие деформации двух поперечин:

Перемещение станины от действия поперечных сил вследствие деформации двух поперечин:

Перемещение станины от действия продольных сил вследствие деформации двух стоек:

Полное перемещение станины:

0,86+0,75+1,49=3,11мм.

Жёсткость станины: