2 Розрахунок на міцність Та деформацію

деталей робочої кліті

Вихідні дані стану ХПТ-55

P_max=1500 kH; M_пр.max=83 kH·м; Д_в.ш.=336 мм; l₁=317,5 мм; l₂=337,5 мм; l₃=202,5 мм; l₄=135 мм; l₅=100 мм; d=364 мм; d₁=180 мм; d₂=205 мм; d₃=195 мм; d₄=220 мм; r=182 мм; b₂=140 мм; b₃=80 мм; h=160 мм; b=33 мм.

2.1 Розрахунок валків стану ХПТ 55 на міцність

Рис. 2.1. Розрахункова схема робочого валка стану ХПТ

Крутний момент діючий на одну шийку робочого валка

, (2.1)

Оточуюче зусилля на ведучої шестерні

Н·мм (2.2)

Де Dв.ш. – діаметр початкового кола ведучої шестерні.

Розпіркове зусилля

В=Т·tgαw=0,25·10⁶·tg20°=0,091·10⁶ Н (2.3)

де αw – кут прямозубого зачеплення, αw=20°

Опорні реакції у вертикальній площині

Н (2.4)

Опорні реакції у горизонтальній площині

R_aг=Т=0,25·10⁶ Н (2.5)

Визначаємо напруження в перетині І-І

Загальний момент у вертикальній площині

М_зв1=В·l_з=0,091·10⁶·202,5=18,43·10⁶ Н·мм (2.6)

Згинаючий момент у горизонтальній площині

М_зг1=Т· l_з=0,25·10⁶·202,5=50,63·10⁶ Н·мм (2.7)

Сумарний загальний момент

Н·мм (1.55)

Напруження згинання

(2.8)

Напруження кручення

(2.9)

Сумарне напруження у перетині І-І

, (2.10)

де [σ_з] – допустиме напруження згинання для матеріалу валка, МПа

, (2.11)

де σ_т – границя текучості матеріалу валка, для сталі 30ХГСА

σ_т=850 МПа

К – коефіцієнт запасу міцності, уважає роботу валка при великих навантаженнях

Приймаємо К=2,5

Умови міцності виконуються

Визначаємо напруження у перетині 2-2

Згинальний момент вертикальної площини

М_зв2=R_aв· l₅-В(l₃+ l₄+ l₅), (2.12)

М_зв2=0,84·10⁶·100-0,091·10⁶(202,5+135+100)=441,8·10⁶ Н·мм

Згинальний момент у горизонтальній площини

М_зг2=R_a2· l₅-T(l₃+ l₄+ l₅), (2.13)

М_зг2=0,25·10⁶·100-0,25·10⁶(202,5+135+100)=84,37·10⁶ Н·мм

Сумарний згинальний момент

(2.14)

Напруження згинання

(2.15)

Напруження кручення

(2.16)

Сумарне напруження у перетині 2-2

, (2.17)

Умови міцності виконуються

Визначаємо напруження у перерізі 3-3

Переріз 3-3 валка зображує собою півкола, послаблений у середині отвором центового болта і з пракмизева.

Момент інерції перерізу відносно вісі Х-Х

І_Х-Х=І_ХХ-2·І_ХХ-І_ХХ, (2.18)

де І_ХХ – момент інерції півкола;

І_ХХ - момент інерції трикутника;

І_ХХ - момент інерції прямокутника.

І_ХХ=0,1098·r⁴=0,1098·182⁴=120,47·10⁶ Н·мм

тут r – радіус півкруга переріза

(2.19)

, (2.20)

Момент інерції трикутника замінює момент інерції фігури, що утворює зев. Цей трикутник має висоту h, та площину рівну площині фігури, який утворює зев. Із умови рівняння циз площин визначається основа b₁ трикутника.

(2.21)

(2.22)

де

(2.23)

(2.24)

η – стан центра ваги переріза

, (2.25)

Тоді І_Х-Х=120,47·10⁶-2·13,849·10⁶-17,709·10⁶=75,063·10⁶ мм⁴

Момент інерції перерізу відносно вісі у-у

І_у-у=І_уу-2·І_уу-І_уу, (2.26)

де І_уу – момент інерції півкола;

І_уу - момент інерції трикутника;

І_уу - момент інерції прямокутника.

І_уу=0,025·d⁴=0,025·360⁴=438,88·10⁶ мм⁴ (2.27)

(2.28)

,

тоді І_у-у=438,88·10⁶-2·134,49·10⁶-0,545·10⁶=163,36·10⁶ мм⁴

Момент опору перерізу відносно вісі Х-Х

(2.29)

Момент опору перерізу відносно вісі у-у

(2.30)

Максимальне зусилля прокатки Р_мах діє на валок, коли переріз 3-3 повернутий відносно зображеного на кут приблизно 70...80°. при розрахунку цього перерізу на максимальне зусилля прокатки приймаємо, що максимальне зусилля прокатки діє перпендикулярно вісі у-у, а оточувальне зусилля – перпендикулярне вісі х-х.

Згинальний момент у вертикальній площині

М_зв3=R_aв· l₁-В(l₂+ l₁), (2.31)

М_зв3=0,84·10⁶·317,5-0,091·10⁶(337,5+317,5)=207,09·10⁶ Н·мм

Згинальний момент у горизонтальній площині

М_зг3=R_ar· l₁-T(l₂+ l₁), (2.32)

М_зг2=0,25·10⁶·317,5-0,25·10⁶(337,5+317,5)=84,37·10⁶ Н·мм

Напружена згинання у перерізі 3-3 от моменту діючого у вертикальній площині:

(2.33)

Умови міцності виконуються

Напруження згинання у перерізі 3-3 від моменту діючого у горизонтальній площині

(2.34)

Умови міцності виконуються

Рис. 2.2 – Розрахункова схема перерізу 3-3 робочого валка стану ХПТ