Станины

Станины соединяют в единое целое отдельные устройства и механизмы рабочей клети прокатного стана. В середине станины предусмотрено окно для установки подушек валков. Внизу станина имеет приливы (лапы) с отверстиями под болты для крепления к плитовинам.

Различают станины закрытого и открытого типов, а также составные (рис.16).

Закрытая станина представляет собой сплошную раму, а открытая имеет съемную верхнюю поперечину, которая крепится клиньями, пальцами или с помощью цапф. При одинаковых размерах закрытые станины имеют более высокую жесткость, чем открытые. Однако основным их недостатком является более трудоемкая смена валков с подушками, осуществляемая с боковой стороны. Кроме того, при наличии валков с буртами, необходимыми для прокатки фасонных профилей, требуется увеличение проема станины, что повышает габаритные размеры и массу клетей и снижает их жесткость. Открытые станины обеспечивают более удобную замену валков (перевалку) и не требуют увеличения проема для валков с буртами, но, как отмечалось, обладают меньшей жесткостью. Поэтому закрытые станины применяют, главным образом, в непрерывных и последовательных сортовых станах для прокатки простых профилей. В остальных случаях предпочтение отдают открытым станинам.

Составные станинывыполняют по-разному, однако наиболее перспективны составные станины из стоек и поперечин в виде сегментов, называемых ригелями, обмотанных по контуру с определенной силой высокопрочной металлической лентой. Как правило, станина является незаменяемой деталью рабочей клети прокатного стана, разрушение которой влечет длительные простои и значительные убытки. Станины прокатных станов должны не только иметь достаточную прочность, но и обладать необходимой жесткостью, поскольку деформации станин наряду с деформациями других деталей рабочей клети изменяют раствор валков, что ухудшает качество проката. Поэтому станины рассчитываются на прочность и жесткость.

Станину закрытого типа, состоящую из двух одинаковых стоек и двух поперечин, рассматривают как жесткую статически неопределимую раму с прямыми или скругленными углами. В закрытых станинах прокатных станов, у которых для изменения раствора перемещается только верхний валок, сечение верхней поперечины ослаблено отверстием для нажимной гайки. По этой причине площади поперечных сечений верхней и нижнейпоперечин подбирают так, чтобы момент инерции верхней поперечиныбыл больше момента инерции нижней поперечиныв 1,2— 1,4 раза. Такое соотношение обеспечивает требуемый запас прочности станины.

Расчет закрытых станин на прочность осуществляют по методам А.И. Целикова, А.А. Королева, а также по графоаналитическому методу.

Метод А.И. Целиковаоснован на использовании теоремы Кастильяно, формулируемой следующим образом: перемещение точки приложения обобщенной силы по направлению ее действия равно частной производной от потенциальной энергии деформации по этой силе. Для определения перемещения (линейного или углового) в точке, где по условию задачи внешнее усилие (сила или момент) отсутствует, необходимо приложить фиктивную обобщенную силу. Далее следует написать из выражения для потенциальной энергии деформации от всех сил, включая и фиктивную, следует взять производную по фиктивной силе. В полученном выражении для обобщенного перемещения фиктивную нагрузку необходимо принять равной нулю.

Рассмотрим станину произвольной формы, симметричную относительно вертикальной оси (рис.17). Со стороны нижней подушки на нижнюю поперечину и со стороны нажимного винта на верхнюю поперечину станины действуют вертикальные силы, равные силе, воспринимаемой шейкой рабочего валка при прокатке (для станин листовых станов).

Согласно теореме Кастильяно при подсчете потенциальной энергии упругой деформации станины учитывают лишь деформацию изгиба:

,

где — длина нейтрального волокна станины от среднего сечения поперечины станиныдо рассматриваемого сечения ;— изгибающий момент,— осевой момент инерции сечения.

В расчетах станин такое упрощение вносит погрешность не более 5 %.

Предположим, что среднее сечение нижней поперечины при нагружении станины не поворачивается (защемлено). Под действием силы в углах жесткой рамы возникнут статически неопределенные моменты. Статически неопределенный изгибающий момент, действующий в среднем сечении верхней поперечины, находят, исходя из потенциальной энергии упругой деформации одной половины станины.

Искомое значение определяем по формуле