- •МИнистерство образования и науки украины
- •Тема 1. Введение
- •Тема 2. Проектирование основного оборудования
- •Тема 3. Проектирование вспомогательного
- •Тема 1. Введение Лекция № 1
- •1.1 Общие требования к оборудованию прокатных цехов
- •1.2 Нормативная документация, регламентирующая
- •1.3 Стадии проектирования и изготовления нового
- •Тема 2 Проектирование основного оборудования Лекция № 2
- •2.1 Исходные данные для проектирования прокатных
- •2.2 Проектирование валкового комплекта
- •2.3 Проектирование подушек
- •Лекция №3
- •1. Расчет подшипников качения на долговечность
- •Лекция №4
- •4.1 Расчет валков на статическую прочность
- •4.2 Расчет валков на выносливость
- •4.3 Расчет валков на деформацию
- •Лекция №5
- •5.1 Расчет деформации валковой системы кварто
- •5.2 Проектирование профилировок листовых станов
- •Лекция № 6
- •6.1 Проектирование станин
- •6.2 Определение основных размеров станины
- •6.3 Определение моментов инерции и моментов
- •6.4 Расчет изгибающих моментов и напряжений
- •Лекция № 7
- •7.1 Проектирование электромеханических нажимных
- •7.2 Определение параметров винтов и гаек
- •Лекция №8
- •8.1 Проектирование привода нажимных механизмов
- •8.2 Определение параметров уравновешивающего устройства
- •Лекция № 9
- •9.1 Расчет модуля жесткости рабочей клети
- •9.2 Определение деформации станин
- •9.3 Установка рабочей клети на фундамент
- •Лекция № 10
- •10.1 Проектирование привода прокатной клети
- •10.2 Расчет шарнира Гука на прочность
- •Лекция № 11
- •11.1 Проектирование шестеренных клетей
- •11.2 Расчет зубчатого зацепления шестеренной клети
- •11.3 Расчет шестеренных валков на прочность
- •Лекция № 12
- •12.1 Проектирование рольгангов
- •12.2 Расчет роликов рольгангов на прочность
- •12.3 Конструкции рольгангов
- •12.4 Расчет мощности двигателей рольгангов
- •Лекция № 13
- •13.1 Определение параметров роликоправильных машин
- •13.2 Элементы теории правки полос
- •13.3 Определение усилий и моментов при правке в рпм
- •Лекция № 14
- •14.1 Ножницы прокатных цехов
- •14.2 Определение усилия резания параллельными ножами
- •14.3 Определение усилия резания гильотинными ножницами
- •14.4 Определение усилия резания дисковыми ножницами
- •Лекция № 15
- •15.1 Конструкции моталок
- •15.2 Расчет барабана моталки
- •15.3 Расчет мощности привода моталки
- •Лекция № 16
- •16.1 Динамические расчеты оборудования прокатных цехов
- •16.2 Составление физической модели машины
- •16.3 Динамические нагрузки в машинах
- •16.4 Динамические нагрузки от ударов в зазорах
- •16.5 Уменьшение динамических нагрузок
Лекция №4
4.1 Расчет валков на статическую прочность
Расчет рекомендуется вести по методике акад. Целикова А.И., которая основывается на таких предпосылках:
валок считается балкой переменного сечения;
эта балка опирается на шарнирные опоры;
равнодействующая усилия прокатки приложенная к центру бочки.
Расчетная схема приведена на рис.4.1.
bmin
dp
Dp
Р
А B
Mкр
R R
Lв
А c B
а
Рисунок 4.1 – Расчетная схема валковой системы дуо
1. Изгибающий момент в сечении А-А:
2. Напряжение изгиба в сечении А-А:
3. Коэффициент запаса прочности в сечении А-АЯ:
где σв – предел прочности металла валка.
Напряжение в сечении А-А допустимо, если nА больше 5.
4. Момент изгиба в сечении В-В:
,
где с= 0,5(а - Lб) = 0,5(650 - 500) = 75мм.
5. Напряжения изгиба и кручения в сечении В-В:
6. Приведенное напряжение в сечении В-В по теории прочности Мора, если валки из чугуна:
Если из стали, то по 4-й теории прочности:
7. Коэффициент запаса прочности в сечении В-В должен быть:
Если коэффициент запаса прочности меньше 5, то напряжение в сечении В-В превышает допустимое. Необходимо уменьшить усилия прокатки или заменить материал валков на более прочный.
8. Опасным сечением в лопасти приводного конца есть сечение С-С, где момент изгиба максимальный, а момент сопротивления изгибу- минимальный. Расчетная схема приведена на рис.4.2.
Рисунок 4.2 – Расчетная схема приводного конца
Равнодействующая усилия на боковую поверхность одной ветви лопасти находится на расстоянии приблизительно b от края лопасти, поскольку давление вкладыша на лопасть распределено примерно по треугольнику. Поэтому ее величина равняется:
,
где – ширина всей лопасти;
–ширина одной ветви лопасти.
9. Изгибающий момент и момент кручения в сечении С-С:
,
где x0 –расстояние от сечения С-С к точке приложения равнодействующей давления вкладыша шарнира на лопасть:
где α – угол наклона шарнира шпинделя.
Момент кручения в сечении С-С:
10. Напряжения в сечении С-С:
- изгиба:
- кручения: МПа,
где η - коэффициент, который зависит от . Находится по табл.4.1 интерполяцией.
Таблица 4.1
-
b0/S
1
1,5
2
3
4
6
η
0,208
0,346
0,493
0,801
1,15
1,789
11. Приведенное напряжение в сечении С-С:
12. Коэффициент запаса прочности в сечении С-С:
.
Расчет валкового комплекта кварто отличается только тем, что изгибающий момент по центру бочки находится по формуле:
,
не рассчитывается эквивалентное напряжение в сеч. В-В, а коэффициенты запаса прочности в этом сечении определяются отдельно по кручению и изгибу.
4.2 Расчет валков на выносливость
Нужно рассчитать коэффициенты запаса выносливости в опасных сечениях и сравнить их с минимально допустимым [n]=1,3.
1. Коэффициент запаса выносливости в сечении А-А, где валок работает по симметричному циклу:
,
где β – коэффициент качества обработки поверхности валков. Находится по графику рис.V.11 [1];
εσ – масштабный фактор (табл.V.4 [1]);
σ-1=(0,45-0,55)σв – предел выносливости при изгибе;
–максимальное напряжение изгиба в сечении А-А.
Кr =0,85-1,0 – коэффициент, учитывающий материал валков – чугун. Если валки стальные, то Кr = 1.
2. Коэффициент запаса выносливости в сечении В-В. Здесь бочка валка работает по симметричному циклу, а шейка – по симметричному, если клеть реверсивного стана, и по пульсирующему – если клеть непрерывного стана.
Если работа идет по симметричному циклу:
где β =1- поскольку шейки валков полируют (рис.V.11[1]);
kσ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе в месте перехода бочки в шейку (табл.V.5 [1]). Находится экстраполяцией.
Если шейка работает по пульсирующему циклу:
,
где - предел выносливости при кручении;МПа.
kτ – эффективный коэффициент концентрации напряжения при кручении. Находится по табл.V.5 экстраполяцией;
- коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения (находится по [1] c.215).
Общий коэффициент выносливости в сечении В-В: