2.2 Расчет подушек
Материал подушек литая сталь марки 25Л с пределом прочности σв=520 МПа.
Прочность подушки проверяют исходя из максимального усилия, действующего на нажимной винт и моментов трения в подшипниках валков, стремящегося повернуть подушку (рис.2) в направлении вращения валка. Со стороны станины этому повороту подушки препятствует сила Q, определяемая по формуле:
Q=Rmaxfd/2aп, (2.10)
где d – диаметр шейки валка;
ап – высота подушки;
f – коэффициент трения в шейках валков, выбираемый в зависимости от типа подшипника (для подшипника качения f=0,003).
Схема нагружения подушки
Рис.2
Q=800·0,003·0,28/2·0,638=0,53кН.
В опасном сечении А подушки возникают напряжения изгиба σиз под действием силы Q и напряжения сжатия σсж под действием силы Rмах. Суммарные напряжения равны:
σΣ=σиз+σсж (2.11)
Напряжения изгиба в опасном сечении подушки определяем по формуле:
σиз=Миз/Wиз=6Qу/bпh2, (2.12)
где у – расстояние от нижнего края подушки до центра тяжести опасного сечения;
bп – ширина подушки;
h1 – высота опасного сечения.
Σиз=6·0,53·10-3/0,68·0,232=0,88МПа.
Напряжения сжатия в опасном сечении подушки:
σсж=Rmax/Sст, (2.13)
где Sст – площадь поверхности соприкосновения подушки с предохранительным стаканом или с подпятником нажимного винта.
Σсж=800·10-3/0,008=100 МПа.
Суммарные напряжения в опасном сечении:
σΣ=0,88+100=100,88 МПа.
Коэффициент запаса прочности подушки:
n=σв/[n] (2.14)
n=520/100,88=5,15.
Расчётное значение коэффициента запаса прочности превышает допустимое [n]=5, но не значительно. Таким образом, условие прочности выполняется.
2.3 Расчет нажимной гайки
Гайки к нажимным винтам изготавливают из бронзы, марки АЖ9-4 (рис.3).
Гайка находится под действием реакции от усилия прокатки Rмах, поэтому тело гайки рассчитывают на смятие по поверхности её опоры на поперечину станины, а резьбу гайки рассчитывают на изгиб, смятие и срез.
Напряжение смятия на поверхности соприкосновения гайки с поперечиной станины рассчитывают по формуле
σсм.г=
(2.15)
где Dг – наружный диаметр гайки;
dот – диаметр отверстия в поперечине станины для прохода нажимного винта.
σсм.г=
МПа.
Напряжения в витках резьбы гайки определяются величиной усилия, действующего на один виток Rмах/m, где m – число витков в гайке, определяемое в зависимости от высоты гайки Нг и шага резьбы S:
m=Нг/S. (2.16)
Количество витков гайки, находящееся в зацеплении
m=0,26/0,008=32.
Расчетная схема винтового нажимного устройства
Рис.3
Усилие, действующее на виток резьбы
Rмах/m=0,8/32=0,025 МН.
Напряжение смятия резьбы гайки
σсм.=
(2.17)
где d – внутренний диаметр резьбы гайки;
d1г – наружный диаметр резьбы гайки, который можно определить по приближённой формуле d1г=d-1,7S=0,1664 мм
σсм.=0,025
=5,3
МПа.
Напряжение изгиба в резьбе рассчитываем по формуле
σиз.=
(2.18)
где В – ширина витка резьбы у основания.
Σиз.=0,02·
МПа.
Напряжение среза в резьбе
τср.=
(2.19)
τср.=
Мпа.
Рассчитаем коэффициенты запаса прочности при σв=500 МПа и τв=300 МПа (для Бр АЖ9-4):
для поверхности соприкосновения гайки с поперечиной станины
n=500/37,4=13,4;
для резьбы гайки по напряжениям смятия
n=500/5,3=94,3;
для резьбы гайки по напряжениям изгиба
n=500/45,3=11;
для резьбы гайки по напряжениям среза
n=500/9,0=55,6.
Результаты расчёта свидетельствуют, что условия прочности нажимной гайки выполняются, так как коэффициенты запаса прочности превышают допустимое значение [n=5].