Предохранительные устройства

Предохранительные устройства устанавливают между нажимным винтом и подушкой. В основном применяют предохранительные устройства двух конструкций: предохранительные стаканы (рис.6.1,а), которые используют наиболее часто, и предохранительные коробки (рис.6.1,б).

Предохранительные устройства изготавливают из чугуна, бронзы, реже из стали.

Рис. 6.1. Конструкции предохранительных устройств

И схемы их нагружения

Предохранительный стакан

Опасным сечением стакана (см. рис. 6.1,а) является поверхность перехода внутренней мембраны (предохранительный элемент) стакана в стенку. В этом сечении под действием силы возникают напряжения изгиба и среза , которые рассчитывают по формулам [2]:

( 6.1 )

( 6.2 )

где S - толщина мембраны; - внутренний диаметр нижней выточки стакана; - диаметр пяты винта.

Условие прочности вида (1.1) проверяют отдельно для нормальных и касательных напряжений:

и .

При выборе допускаемых напряжений, допустимый коэффициент запаса прочности принимают равным 2.0-2.5 для того, чтобы стакан выполнял свои предохранительные функции.

Предохранительная коробка

Предохранительным элементом в этой конструкции является служат стяжные болты с проточкой (см. рис. 6.1,б). Под действием нормальной силы N в болтах возникает растягивающая сила Q, которую можно рассчитать по формуле

( 6.3 )

где - угол наклона нижнего клина; f - коэффициент трения, принимаемый равным 0.10-0.15; - коэффициент, учитывающий предварительную затяжку болтов, принимаемый равным 1.25. Силы трения N×f и препятствуют растяжению болтов.

В опасном сечении болтов возникают напряжения растяжения, рассчитываемые по формуле

( 6.4 )

- диаметр утоненной части болта; - количество болтов.

Условие прочности (1.1) проверяют для нормальных напряжений, а допускаемые напряжения выбирают при допустимом коэффициенте запаса прочности =2.5¸3.0.

ПРИМЕР 6.1. Рассчитать на прочность предохранительный стакан рабочей клети 800 крупносортного стана. Стакан изготовлен из чугуна с временным сопротивлением 450 МПа. Размеры стакана (см. рис. 6.1,а), м: диаметр подпятника нажимного винта 0.170, внутренний диаметр дна стакана 0.252, толщина мембраны стакана 0.085. Реакция от усилия прокатки на шейку валка =7.0МН.

Определяем напряжения изгиба в опасном сечении по формуле (6.1)

164.0 МПа.

Напряжения среза в этом сечении рассчитываем по формуле (6.2)

154.2 МПа.

Допускаемые напряжения на изгиб и срез определяем по формуле (1.1), приняв 0.7×450=315 МПа, а допустимый коэффициент запаса прочности [n]=2:

МПа, МПа.

Полученные результаты свидетельствует, что условие прочности (1.1) для стакана выполняются. Следует отметить, что стакан будет выполнять свои предохранительные функции при условии, что коэффициенты запаса прочности остальных элементов клети будут больше 2.

ПРИМЕР 6.2. Рассчитать на прочность стяжные болты предохранительной коробки, изготовленной из стали марки Ст6 и установленной также на крупносортном стане 800. Реакция от усилия прокатки на шейку валка =7.0 МН. Диаметр утоненной части стяжного болта (проточки) =0.03 м, угол наклона клина =25⁰ (см. рис. 6.1,б). Количество болтов -2.

Примем коэффициент трения на поверхности клина f=0.15.

Рассчитываем силу растяжения болтов по формуле (6.3)

0.40МН.

Растягивающие напряжения в опасном сечении рассчитываем по формуле (6.4)

282.9 МПа.

Допускаемое напряжение растяжения для болта из стали марки Ст6 с временным сопротивлением 560 МПа при коэффициенте запаса прочности [n]=2 рассчитаем по формуле (1.1)

МПа.

Таким образом, при [n]=2 предохранительная коробка будет выполнять свои функции, разрушаясь раньше, чем другие детали клети, имеющие коэффициент запаса прочности