2.3. Рассчитать на прочность гайку нажимного механизма
Размеры гайки с упорной резьбой по ГОСТ 10177-82 : dг= 0,27 м , hг=0,3 м ,
dот=0,19 м , d1г=0,185 м , d=0,18 м , S= 0,016 м , В= 0,008 м.
Напряжение смятия на поверхности соприкосновения гайки с поперечиной
станины определяем по формуле
σсм.г = 4 Rmax / π ( dг2 – dот2) ;
σсм.г = 4 · 0,88 / 3,14 ( 0,272 – 0,192) = 30,34 МПа.
Определяем количество винтов гайки : m= 0,3 / 0,016 = 5
Усилие, действует на виток резьбы : Rmax / m = 0,88/ 5 = 1,8 Мн.
Напряжение смятия резьбы гайки определяем по формуле
σсм.= Rmax / m · 4 / π ( dг2 – dот2) ;
σсм.= 0,88 / 5 · 4 / 3,14 ( 0,272 – 0,192) = 1,52 МПа.
Напряжение изгиба в резьбе определяем по формуле
σиз.= Rmax / m · 1,5 (d – d1г ) / π d B2 ;
σиз.= 0,88 / 5 · 1,5 ( 0,27 – 0,185 ) / 3,14 · 0,27 · 0,0082 = 39,1 МПа.
Напряжение среза в резьбе определяем по формуле
τср= Rmax / m · 1 / π d B ;
τср= 0,88 / 5 · 1 / 3,14 · 0,27 · 0,008 = 25,8 МПа.
Рассчитаем коэффициенты запаса прочности при σв=400 МПа и τср= 270 МПа
-для поверхности соприкосновения гайки с поперечной станины
N=400 / 30,34 = 13,31;
- для резьбы гайки по напряжениям смятия
N=400 / 1,52 = 263,1 ;
- для резьбы гайки по напряжение изгиба
N=400 / 39,1 = 10,21;
- дл резьбы гайки по напряжениям среза
N=270 / 25,8 = 10,46 .
Условия прочности выполняются.
2.4. Рассчитать на прочность предохранительный стакан рабочей
клети.
Стакан изготовлен из чугуна с временным сопротивлением σв=450 МПА.
Размеры стакана dп= 0,165 м, d0= 0,29 м, S=0.08 м, Rmax=8,8 МН.
Определяем напряжения изгиба в опасном сечении по формуле
σиз= 0,43 · Rmax/ S2 · ln (d0 / dп );
σиз= 0,43 · 8,8 / 0,082 · ln ( 0,29 / 0,165 ) = 1412 МПа.
Напряжения среза в этом сечении рассчитывается по формуле
τср= Rmax / π d0 S ;
τср= 11 / 3,14 · 0,29 · 0,08 = 1051,1 МПа.
Допускаемые напряжения на изгиб и срез определяем по формуле, приняв
τср= 0,7 · σв= 0,7 · 450 = 315 МПа.
[σ] = 450 / 2 = 225 МПа,
[τ]= 315 / 2 = 157,5 МПа.
2.5. Расчет станины на прочность
Станина рабочей клети – самый ответственный узел прокатного стана. В станину монтируют подушки валков и другие устройства, и механизмы, обеспечивающие заданную точность проката. В связи с этим при конструировании и изготовлении станин их прочности и жесткости уделяется особое внимание.
Станина стана продольной прокатки представляет собой литую массивную жесткую раму, в середине которой сделано окно для установки подушек валков.
Станины прокатных станов имеют сложную конфигурацию и не поддаются точному расчету. Для упрощения расчета представим станину в виде жесткой прямоугольной рамы, состоящей из двух одинаковых стоек и двух поперечин.
Для расчета используем следующие данные:
Р = 880 кН – максимальное усилие металла на валок;
L1 = 0,870 м – длина поперечины;
В
п
= 0,830 м – ширина поперечины;
Hп= 0,240 м – толщина поперечины;
L
2
= 2,100 м – длина стойки;
Всm = 0,290 м – ширина стойки;
Нсm= 0,250 м – толщина стойки. Упрощенная конструкция станины представлена
на рис.5. а, эпюры изгибающих моментов на рис.5. б.
К расчету станины закрытого типа
Рис. 5
В поперечинах действуют только изгибающие моменты. Напряжение изгиба рассчитывается по формуле:
изг=
=
,
где М 0
= М 1
= М 3 =
,
где J1, J2 – моменты инерции поперечины и стойки соответственно;
Мп - максимальный момент изгиба поперечин.
Мп
=
;
Мп
=
= 95,7 кНּм;
Wn – момент сопротивления сечения поперечины.
Wn=
;
Wn=
= 0,01 м3;
Моменты инерции J1, J2 рассчитывают по формулам
J1=
;
J2=
;
J1
=
= 1,82ּ10
–3
м4;
J2
=
= 0,38 ּ10
-3
м4;
М0
=
= 4,9 кНּм.
изг
=
=
9080 кПа = 9,08 МПа.
В стойках действует растягивающее напряжение ст
ст
=
,
где Wсm – момент сопротивления сечения стойки.
Wсm=
;
Wсm
=
= 3,021 ּ10
–3
м3;
F2 – площадь поперечного сечения стойки,
F2 = Всm ּ Нсm;
F2 = 0,290 ּ0,250 =0,0725 м2.
ст
=
=
3095,5 кПа = 3,095 МПа.
Определяем коэффициенты запаса прочности по формуле
n
=
,
где
= 10 – минимальный коэффициент запаса
прочности для станины;
=
500 МПа – предел прочности материала
станины.
nп
=
= 51,02 ;
nст
=
= 161,5.
Станина рабочей клети стана СПП обладает высоким запасом прочности.