Сортовой валок рабочей клети дуо

Валки сортовых станов дуо могут быть загружены как одной силой (прокатка в одну нитку), так и несколькими силами (многониточная прокатка, прокатка с перекрытиями и т.п.). Рассмотрим общий случай, когда валок загружен силами (i=1,2,3,...,n), приложенными на расстоянии от опоры в ручьях с диаметром валка (рис. 2.4). К приводному концу валка приложен необходимый для прокатки крутящий момент . Поскольку ширина ручья, как правило, бывает существенно меньше длины бочки, то сортовой валок рассчитывают на изгиб в каждом ручье бочки от действия сосредоточенной силы и на изгиб и кручение по шейке.

Так как нагрузка на валок обычно бывает несимметричной относительно опор, вначале нужно определить реакции на шейки валка из условия равновесия сил и моментов (см. рис. 2.4):

(2.14)

Рис. 2.4. Схема нагружения сортового валка клети дуо

Затем определяют изгибающий момент в сечении каждого ручья по формулам

...

(2.15)

...

.

Напряжения изгиба в каждом сечении рассчитывают по формуле

(2.16)

После расчета этих напряжений определяют опасное сечение, где имеет максимальное значение .

Напряжения изгиба и кручения в приводной шейке валка рассчитывают по формулам

(2.17)

Результирующее напряжение в шейке определяют в зависимости от материала валка по формулам (2.5) или (2.6).

Напряжения в приводной концевой части валка рассчитывают в зависимости от ее формы по формулам (2.7) - (2.10).

Определение коэффициентов запаса прочности и проверку условий статической прочности производят по формулам (1.1) или (1.2).

ПРИМЕР 2.3. Рассчитать на прочность валок рабочей клети черновой группы проволочного стана при прокатке в 4 нитки (n=4). Размеры валка составляют (см. рис. 2.4), мм: D₀ = 450, D₁= D₂ = D₃ = D₄ = 400, х₁=210, х₂=460, х₃=710, х₄=960, d=230, l = 250, A = 1300. Концевая часть валка выполнена цилиндрической со шпонкой под съемную лопасть шпинделя (см. рис. 2.2, а) с размерами, мм: d₂=200; b=60; h =20. В каждом из четырех калибров приложено одинаковое усилие Р₁ = Р₂ = Р₃ = Р₄ = 1100кН. К приводному концу валка приложен крутящий момент М_кр=80 кН*м. Материал валка - чугун СПХН-65.

По формулам (2.14) рассчитаем реакции от усилия прокатки на шейки валка

Изгибающие моменты в сечении каждого ручья по формулам (2.15) составят:

Напряжения изгиба в каждом сечении рассчитаем по формуле (2.16)

Напряжения изгиба и кручения в приводной шейке валка определим по формулам (2.17)

Так как валок выполнен из чугуна, суммарное напряжение в шейке валка найдем по формуле (2.6)

Поскольку концевая часть валка цилиндрическая со шпонкой под съемную лопасть шпинделя, то напряжение кручения в ней рассчитаем по формуле (2.8)

С учетом полученных напряжений определим коэффициенты запаса прочности в каждом элементе валка по формуле (1.2), принимая по табл. 2.1. предел прочности для материала валка на изгиб 500 МПа и на кручение 0.7×500=350 МПа.

В результате получим следующие значения коэффициентов запаса прочности:

в бочке валка

в шейке валка

в концевой части валка

Все элементы валка, кроме концевой части, имеют коэффициенты запаса прочности ниже допустимого [n] =5. При этом наиболее слабым элементом валка является приводная шейка.

2.4. Особенности расчета валков сортовых станов трио

В отличие от двухвалковых станов прокатка на в клетях трио может проводиться в одном или двух горизонтах одновременно. При одновременной прокатке в двух горизонтах усилия прокатки будут действовать на средний валок, как со стороны верхнего, так и со стороны нижнего валка. Расчет напряжений изгиба и кручения во всех элементах валка производят по тем же формулам, что и при расчете валков клети дуо, но при расчете прочности среднего валка клети трио необходимо учитывать направление действия усилий прокатки: силы, действующие в одном направлении, должны иметь один и тот же знак, например, со стороны верхнего валка “+”, а со стороны нижнего валка “-“.

Рис. 2.5. Схема нагружения среднего валка сортовой

Клети трио

Усилия прокатки, кН: Р₁=4000, Р₂=-3500, Р₃=3000. Крутящий момент, действующий на валок со стороны привода, М_пр=200 кН×м. Материал валка - углеродистая сталь с

По формулам (2.14) рассчитаем реакции усилий прокатки на шейки валков

Изгибающие моменты в каждом ручье определяем по формулам (2.15)

Напряжения изгиба в каждом калибре рассчитаем по формуле (2.16)

Напряжения изгиба и кручения в приводной шейке валка определим по формулам (2.17)

Так как валок изготовлен из стали, суммарное напряжение в шейке валка найдем по формуле (2.5)

Коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях определим по формулам (1.2)

в бочке

в шейке

Условие статической прочности выполняется, так как расчетные коэффициенты запаса прочности превышают рекомендуемое значение [n] =5.

Консольные валки

Рис. 2.6. Схема действия сил на валок