Валка в клетях трио: а - клиновой на

Выступах станины; б - с помощью

Н-образной подушки

- деформация нижних приливов, определяемая по формуле (8.39).

В случае установки среднего валка с использованием нижнего прилива и Н-образной подушки (см. рис. 8.2,б), при прокатке в верхнем горизонте, деформация станины определяется уравнением (8.40), а при прокатке в нижнем горизонте по уравнению

. (8.41)

В этом уравнении + - упругая деформация нижней поперечины станины, определяемая по формуле (8.34); - удлинение стоек, рассчитываемое по формуле (8.27) или (8.30); - упругое сжатие стоек Н-образной подушки, рассчитываемое по закону Гука

, (8.42)

где h и F - соответственно высота и площадь поперечного сечения стойки подушки, а Е - модуль упругости материала подушки; - деформация стяжных болтов или крепежных клиньев крышки, рассчитываемая соответственно по формуле (8.36) или (8.37).

Упругая деформация вспомогательных деталей клети

Упругая деформация (обычно сжатия) вспомогательных деталей рабочей клети, таких как прокладки, крепежные клинья, предохранительные уст-

ройства и подобных им, определяется по формуле:

(8.43)

где Р - усилие, воспринимаемое деталью; Н и F - соответственно высота и площадь поперечного сечения детали; Е - модуль упругости материала детали.

Пример расчета коэффициента жесткости клети

Требуется определить коэффициент жесткости рабочей клети кварто 1700 тонколистового стана холодной прокатки. Конструкция и размеры клети представлены в монографии [2] на рис. III-40 и приводятся ниже при расчете отдельных узлов. Усилие прокатки равно 20 МН.

1. Рассчитаем упругую деформацию опорных валков.Валки имеют размеры, показанные на рис. 8.3. Материал опорных и рабочих валков сталь марки 9Х2МФ, модуль упругости примем Е=2.15×10⁵ МПа, модуль сдвига - G=0.79 10⁵ МПа [9].

Рис. 8.3. Конструкция и размеры валкового узла рабочей клети 1700

Составляющие прогиба опорного валка рассчитываем по формулам (8.4) и (8.5):

0.47×10^{-3 м,}

0.23×10^{-3 м.}

Рассчитаем приведенный радиус опорного и рабочего валков при радиусе опорного валка м и радиусе рабочего валка м:

м.

Поскольку валки изготовлены из одного материала, приведенный модуль упругости будет равен .

Рассчитаем упругое сплющивание валков на контакте опорного и рабочего валков по формуле (8.6) при L₀=1.7 м:

0.36×10^{-3 м.}

Таким образом общая деформация валков в соответствии с выражением (8.3), составит

2.12 10^{-3 м.}

2. Рассчитаем упругую деформацию подушек. Величину деформации подушки опорного валка из литой стали с размерами, показанными на рис. 8.3, определяем по формуле (8.11) при Е=2.0×105 МПа:

м.

Одновременная деформация двух подушек будет равна

м.

3. Рассчитаем упругую деформацию подшипников опорных валков. На стане применены четырехрядные роликовые подшипники с коническими роликами (см. рис. 8.3). Диаметр роликов подшипников опорных валков =110 мм, количество роликов в одном ряду - 24. По формуле (8.15), деформация подшипника составит

0.040×10^{-3 м.}

Суммарная деформация двух подшипников будет равна

0.040×10^-3=0.080×10^{-3 м.}

4. Рассчитаем упругую деформацию элементов нажимного устройства. Его конструкция и необходимые для расчета размеры показаны на рис. 8.4. Нажимная гайка изготовлена из бронзы марки БрАЖ 9-4, для которой модуль упругости =1.15×105 МПа [9]. Величину упругой деформации гайки рассчитаем по формуле (8.21): = 0.231×10-3 м. Деформацию винта рассчитываем по формуле (8.22), приняв модуль упругости =2.15×105 МПа: м.

Рис. 8.4. К расчету деформации

Механизма установки валков

Суммарная деформация нажимного устройства по формуле (8.20) составит

0.355×10^{-3 м.}

5. Рассчитаем упругую деформацию станины рабочей клети. Форма и размеры станины показаны на рис. 8.5. Материал станины - сталь марки 35Л, для которой модуль упругости примем Е=2.0×105 МПа. Определяем для характерных сечений станины (см. рис. 7.1) их площади и моменты инерции: - для нижней поперечины по формулам (7.1) и (7.2) м2, м4; для стойки по формулам (7.10) и (7.11) м2, м4; - для верхней поперечины по формулам (7.13)-(7.16) м2, м3,

Рис. 8. К расчету упругой

Деформации станины

м,

м⁴;

- для участка закругления стойки и поперечины по формуле (7.18) и (7.19)

м², м⁴.

Определяем длины нейтральных линий по формуле (7.26):

м, м,

Статически неопределимый момент рассчитываем по формуле (7.23)

МН×м.

Рассчитываем средние значения площади и момента инерции сечений нижней и верхней поперечин

м, м⁴.

Рассчитаем упругий прогиб поперечин

- под действием изгибающих моментов по формуле (8.25):

×10^{-3 м,}

- под действием поперечных сил по формуле (8.26) при МПа

0.182×10^{-3 м.}

Рассчитываем удлинение стоек по формуле (8.27):

Общая упругая деформация станины в вертикальном направлении составит по формуле (8.24)

м.

6. Рассчитаем деформацию стакана для установки подпятника нажимного винта (см. рис. 8.4 ) по формуле (8.43):

м.

7. Рассчитаем суммарную деформацию рабочей клети по формуле (8.2):

8. Определяем коэффициент жесткости клети по формуле (8.1)

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1985. 376 с.

2. Целиков А.И., Смирнов В.В. Прокатные станы. М.: Металлургия, 1958. 432 с.

3. Машины и агрегаты металлургических цехов. В 3 т. Т. 3: Машины и агрегаты для производства и отделки проката. / А.И.Целиков, П.И.Полухин, А.А.Королев и др. М.: Металлургия, 1981. 576 с.

4. Чекмарев А.П., Побегайло Г.Г. Точная прокатка сортовых профлей. М.: Металлургия, 1968. 236 с.

5. Шилов В.А. Валки прокатных станов. Тексты лекций по курсу "Оборудование прокатных и волочильных цехов". Ч.I. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994. 40 с.

6. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. 608 с.

7. Кульбачный И.Г. Механическое оборудование прокатных цехов. М.: Металлургиздат, 1946. 863 с.

8. Мясникова М.В., Шилов В.А. Метод расчета жесткости валков сортового стана // Изв. вузов. Черная металлургия, 1998, №12, с. 72-75.

9. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наук. думка, 1988. 736 с.

10. Эксплуатация валков обжимных и сортовых станов / Н. М. Воронцов, В.Г.Жадан, Б.Я.Шнееров, и др. М.: Металлургия, 1973, 288 с.

11. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Справочник, М.: Машиностроение, 1993. 640 с.

12. Динамика и прочность прокатного оборудования / Ф.К. Иванченко, П.И.Полухин, М.А.Тылкин, В.П.Полухин. М.: Металлургия, 1970, 352 с.

13. Шилов В.А., Мясникова М.В. Упругая деформация сортовых валков при многониточной прокатке // Изв. вузов. Черная металлургия, 1999, №1, с. 55-57.