В нижнем горизонте; б - при прокатке в верхнем горизонте

7.2.1.2. Клети трио. Особенности расчета станин рабочих клетей трио связаны с наличием на внутренних гранях стоек выступов, предназначенных для крепления среднего валка (см. рис. 7.8). Количество таких выступов зависит от способа крепления среднего валка. При клиновом креплении применяется 4 выступа, из которых два нижних воспринимают усилие при прокатке в верхнем горизонте (см. рис. 7.8,б), а два верхних служат опорой среднего валка при прокатке в нижнем горизонте (см. рис. 7.8,а). В обоих случаях на выступы действует сила , приложенная эксцентрично относительно оси стойки, вследствие чего стойка подвергается внецентренному растяжению, т.е. растягивается силой и изгибается моментом , где е - расстояние от силы до оси стойки.

При прокатке в нижнем горизонте (между средним и нижним валками) на прочность рассчитывают стойки и нижнюю поперечину.

Напряжения в стойках определяют по формуле

(7.36)

где и - соответственно площадь и момент сопротивления изгибу сечения стойки.

В нижней поперечине (сечение I-I, см. рис. 7.8, а) рассчитывают напряжения изгиба

(7.37)

где - изгибающий момент в нижней поперечине; - момент сопротивления изгибу сечения поперечины. Значение определяется выражением

(7.38)

где и длина нейтральной линии поперечины и стойки; Q - сила, возникающая в замке соединения крышки со стойкой под воздействием на верхние выступы сил , которые стремятся отогнуть стойки наружу (см. рис. 7.8,а).

Величина силы Q зависит от характера посадки крышки. В случае, когда крышка садится на стойку с большим боковым зазоромD, а также в случае отсутствия замка Q=0. Если же имеет место тугая посадка, когда D=0, то сила Q принимает максимальное значение

(7.39)

При свободной посадке и известном зазоре D точное значение статически неопределимой силы Q можно рассчитать по формуле А. И. Целикова

(7.40)

где с - расстояние от нейтральной линии нижней поперечины до верхнего выступа; - длина крышки между посадочными замками; и - моменты инерции сечений соответственно поперечины и стойки; - площадь поперечного сечения крышки. Если величина силы Q получается отрицательной (зазор D велик), то ее следует принять равной 0.

При прокатке в верхнем горизонте (между средним и верхним валками) рассчитывают стойку и крышку станины.

Напряжения в стойках рассчитывают по формуле (7.36), а в опасном сечении крышки - по формуле (7.34). Кроме того необходимо проверить на прочность также и болты крепления крышки к стойкам. Напряжения растяжения в болтах рассчитывают по формуле (7.35).

Геометрические параметры опасных сечений станин клетей трио рассчитывают аналогично станинам закрытого типа по формулам (7.1) - (7.25).

Независимо от того, в каком горизонте производится прокатка, целесообразно проверить на прочность выступы стоек на которых крепится подушка среднего валка (рис. 7.9).

Опасным является сечение перехода выступа в стойку станины. В этом сечении будут возникать напряжения среза (7.41) и напряжения изгиба (7.42) где - ширина стойки станины, а и в - размеры выступа (см. рис. 7.9).

Рис. 7.9. К расчету

Выступа станины

Выполнение условия прочности (1.2) проверяют отдельно для касательных и нормальных напряжений.

ПРИМЕР 7.3. Рассчитать на прочность станину открытого типа с выступами клети трио, изготовленную из стали марки 25Л. Крышка станины имеет наружный замок. Размеры опасных сечений рассматриваемой станины показаны на рис. 7.10, причем габариты опасных сечений равны размерам соответствующих сечений станины в ПРИМЕРЕ 7.2. Материал станины - сталь 25Л. Максимальная реакция усилия прокатки 4.0 МН.

Рассмотрим случай прокатки в нижнем горизонте клети.

Площади, моменты инерции, моменты сопротивления изгибу и координаты центров тяжести опасных сечений рассчитаны в ПРИМЕРе 7.2.

Для сечения I-I: 0.209 м², 0.275 м, 0.00527 м⁴, 0.0192 м³.

Для сечения II-II: 0.152 м², 0.20 м, 0.00203 м⁴, 0.0101 м³.

Длина нейтральной линии поперечины 1.42 м, расстояние от нейтральной линии стойки до середины выступа е = 0.3 м.

Рассчитываем напряжение в стойках станины по формуле (7.36)

МПа.

По формуле (7.40) определим силу Q, действующую на стойки при зазоре в замке крышки D=0.003 м, расстоянии от нейтральной линии поперечины до верхнего выступас=1.925 м и длине нейтральной линии стойки 2.875 м

0.143МН.

Рассчитываем изгибающий момент в нижней поперечине по формуле (7.38) Напряжения в нижней поперечине определим по формуле (7.37) МПа. Коэффициенты запаса прочности будут равны: в стойке 7.6, в поперечине 8.4. Полученные значения коэффициентов запаса прочности меньше допустимого значения Следовательно имеется вероятность поломки станины

Рис. 7.10. К расчету станины

открытого типа клети трио

Рассчитаем напряжения среза в опасном сечении выступа стойки по формуле (7.41)

26.3 МПа,

и напряжения изгиба по формуле(7.42)

МПа.

Коэффициенты запаса прочности по опасному сечению выступа будут равны:

по нормальным напряжениям 7.0,

по касательным напряжениям при МПа

Поскольку <10, выступ является слабым местом станины.