Расчет валков на статическую прочность

При расчете на статическую прочность прокатный валок условно представляют как балку, лежащую на двух опорах и загруженную силами и крутящими моментами, причем схема нагружения зависит от типа клети и условий прокатки.

Валки листовых и полосовых станов дуо

Поскольку ширина листа обычно бывает сопоставима с длиной бочки валка , то нагрузку на бочку валка от усилия прокатки Р полагают равномерно распределенной по ширине листа В (q = Р/B) и приложенной симметрично относительно вертикальной оси валка (рис. 2.1).

Поэтому реакции на шейки валков равны R = Р/2. К приводной шейке валка приложен крутящий момент Мкр. Подверженный такому нагружению валок испытывает изгиб и кручение. Однако в силу того, что диаметр бочки D обычно бывает существенно больше диаметра шейки d, напряжениями кручения в бочке обычно пренебрегают и рассчитывают бочку только на изгиб, а шейку - на изгиб и кручение [1-3].

Рис. 2.1. Схема нагружения листового

Валка рабочей клети дуо

изгиб, а шейку - на изгиб и кручение [1-3].

Максимальные напряжения изгиба в бочке валка рассчитывают по формуле

(2.1)

где - максимальный изгибающий момент, кН×м; 0,1D³ - момент сопротивления бочки валка изгибу, м³.

(2.2)

Максимальные изгибающие напряжения в шейке валка возникают по галтели (в месте соединения шейки и бочки валка) и равны:

(2.3)

Наибольшие касательные напряжения кручения получаются в приводной шейке валка (см. рис. 2.1) и составляют:

(2.4)

где - момент сопротивления шейки кручению.

Суммарное напряжение в шейке определяют в зависимости от материала валка:

- для стальных валков по 4-й теории прочности

(2.5)

- для чугунных валков по теории Мора

(2.6)

Напряжения в приводной концевой части валка определяют в зависимости от ее формы. Если она выполнена в виде трефа (см. рис. 2.1), то напряжения кручения рассчитывают по формуле

(2.7)

Если концевая часть валка выполнена цилиндрической с шпонкой под съемную головку шпинделя (рис. 2.2,а), то ее рассчитывают также только на кручение по формуле

(2.8)

Для концевой части в виде лопасти универсального шарнира (см. рис. 2.2,б) определяют напряжения в двух сечениях. В сечении I-I рассчитывают напряжения изгиба и кручения:

и (2.9)

где

h - коэффициент, учитывающий отношение сторон лопасти и принимающий значение 0.25-0.30 [1].

Суммарное напряжение находят по формулам (2.5) или (2.6) в зависимости от материала валка.

В сечении II-II лопасть испытывает только напряжения кручения, которые рассчитывают по формуле (2.10) Затем для каждого элемента валка проверяют выполнение условия прочности (1.1) или (1.2). Численные значения предела прочности валков по нормальным напряжениям в зависимости от материала приведены в табл. 2.1 [1-3,10].

Рис. 2.2. Форма концевых частей

прокатных валков: а - цилиндрическая