Расчет станин с болтовым креплением крышки

7.2.1.1. Клети дуо. В этих клетях под действием силы нижняя поперечина будет изгибаться, вследствие чего стойки станины будут прогибаться внутрь и защемлять подушку верхнего валка, установленную в окне станины с зазором D. В результате со стороны подушки на стойки станины будет действовать реактивная сила Т (см. рис. 7.5,а и рис. 7.6). Крышка станины будет также изгибаться под действием силы . Эпюры изгибающих моментов показаны на рис. 7.6.

Силу защемления подушки стойками рассчитывают по формуле

 

, (7.31)

где Е - модуль упругости материала станины; J₁ и J₂ - моменты инерции сечений поперечин и стоек; с - расстояние от нейтральной линии нижней поперечины до горизонтальной оси верхнего валка.

Геометрические параметры сечений рассчитывают по формулам: для нижней поперечины (7.1)-(7.4) или (7.5)-(7.9), для стоек - (7.10)-(7.12) и крышки - (7.13)-(7.17), длина нейтральной линии - по формуле (7.25). Напряжения в опасных сечениях I-I, II-II и III-III (см. рис. 7.5) определяют по формулам: в нижней поперечине (7.32) в стойке (7.33)

Рис. 7.6. Схема деформации станины

И эпюры изгибающих моментов

 

в крышке

(7.34)

где длина нейтральной линии крышки (см. рис. 7.6) ориентировочно может быть определена по формуле , (.- ширина стойки станины).

Для каждого опасного сечения проверяют выполнение условия прочности в виде (1.2) при допустимом коэффициенте запаса прочности 10.

Примечание. Если значение силы Т получилось отрицательным, это свидетельствует о том, что зазор между подушкой и стойками станины очень большой и защемления подушки не происходит. В этом случае напряжения в стойках и нижней поперечине следует определять из условия Т=0. Максимальное значение силы защемления, а следовательно, и максимальные напряжения в стойках станины будет соответствовать случаю, когда зазор между подушкой и стойками D =0.

Напряжения растяжения в болтах крепления крышки рассчитывают по формуле:

(7.35)

где - внутренний диаметр резьбы болта, =1.25 - коэффициент, учитывающий предварительную затяжку болтов.

Рекомендуемый коэффициент запаса прочности для болтов - 10.

ПРИМЕР 7.2. Рассчитать на прочность станину открытого типа обжимной клети крупносортного стана 650. Форма и размеры опасных сечений станины показаны на рис. 7.7. Станина изготовлена из литой стали марки 25Л. Максимальная реакция усилия прокатки 4.0 МН.

Определим для каждого опасного сечения его площадь, координату цента тяжести, момент инерции и момент сопротивления изгибу по формулам (7.21)-(7.21). Сечение I-I при 0.38 м, 0.55 м (см. рис. 7.2 и 7.7): м^2, м^4, м, м^3. Сечение II-II при 0.40 м, 0.38 м (см. рис. 7.2 и 7.7): м^2, м^4, м, м^3.

Рис. 7.7. К расчету станины

Открытого типа с болтовым

Креплением крышки

Сечение III-III при 0.6 м, 0.7 м, 0.4 м, 0.29 м, 0.22 м (см. рис. 7.2 и 7.7):

 

м²,

м³,

м,

м⁴,

м³.

Определяем длину нейтральной линий нижней поперечины по формуле (7.25) при r =0 (см. рис. 7.2 и 7.7): м. Рассчитываем длину нейтральной линии крышки м,

Поскольку в клети установлены подшипники скольжения, сила защемления подушки стойками ( Т ) будет приложена в середине подушки. Расстояние от точки приложения силы Т до нейтральной линии нижней поперечины будет равно (см. рис. 7.7) м. Рассчитываем силу защемления подушки стойками по формуле (7.31), приняв зазор между стойками станины и подушкой D = 0.002 м:

 

МН.

Рассчитываем напряжения в элементах станины по формулам (7.32-7.34):

в нижней поперечине

МПа,

в стойке

МПа,

в крышке

МПа.

Определяем коэффициенты запаса прочности по формуле (1.2), приняв предел прочности материала станины МПа:

для нижней поперечины

для стойки

для верхней поперечины

Видно, что условие прочности выполняется только для стоек станины. Нижняя поперечина и крышка станины будут работать с пониженными коэффициентами запаса прочности. Однако близок к допустимому =10. Следовательно, имеется вероятность поломки станины по опасному сечению нижней поперечины.

Рассчитываем по формуле (7.35) напряжения растяжения в болте, крепящем крышку станины к стойке и имеющем внутренний диаметр резьбы м; материал болта сталь марки 30ХГС с 1100 МПа:

МПа.

Коэффициент запаса прочности болта будет равен , что ниже рекомендуемого значения.

Рис. 7.8. К расчету станин открытого типа клетей трио

С клиновым креплением среднего валка: а - при прокатке