МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА

4 МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Розрахунок деформації і міцності валкового вузла

Загальне прогинання робочого валу 4-х валкового стану складається з прогинання опорного валу і власне прогинання, визначуваного сплющенням робочого і опорного валів по поверхні контакту і вигином вільних від смуги торцевих ділянок бочки робочого валу. Таким чином, робочі і опорні вали працюють за різними схемами навантаження.

Визначаємо розподіл зусилля між робочими і опорними валами, враховуючи, що мінімальний діаметр валів після переточування: , .

Таким чином робочі вали сприймають  від загального тиску на вали при прокатці.

Прогинання опорного валу визначаємо по методиці Целікова А.И. [5]:

де  – діаметр шийки опорного валу;

 а – відстань між осями натискних гвинтів;

 с – відстань від осі натискного гвинта до краю бочки опорного валу;

  – смуга контакту;

  і  – модулі пружності матеріалу опорного валу.

Під дією зусилля прокатки вали сплющуються в радіальному напрямі. Деформація сплющення досягає великих значень при прокатці тонких смуг.

В наслідок нерівномірності розподілу міжвалкового тиску по довжині бочки, величина зближення осей валів в різних перетинах буде різною. Тому, робочий вал одержує додатковий вигин на величину  Визначаємо різницю прогинання у центрі і у краю бочки:

де  – площа поперечного перетину бочки:

;

Визначаємо різницю прогинання середини і по краю смуги:

Поперечну різнотовщинність визначимо як:

де  – різниця прогинання в середині і у краю смуги;

  – величина зближення осей валів в різних перетинах унаслідок нерівномірності розподілу міжвалкового тиску по довжині бочки.

де  – погонне зусилля прокатки,

  – коефіцієнт Пуассона,

  – підстава натурального логарифму,

 що менше допустимого значення для станів гарячої прокатки (0,3 – 1,0 мм) [5].

При розрахунку по спрощеній формулі (спеціальна частина) сумарний прогин опорного та робочого валів:

що також менше допустимого значення.

Тоді різнотовщинність (2.8):

при допустимому значенні – 0,5 мм [1].

Розрахуємо на міцність опорний вал.

Напругу вигину в бочці валу визначаємо по формулі:

де  – момент опору поперечного перетину бочки валу на вигин.

Допустима напруга для сталевих валів

Перевіримо на міцність шийку опорного валу:

Розрахунок на міцність робочого валу.

Шийку валу розраховуємо на вигин і кручення:

Допустима напруга для чавунних валів виходячи з п'ятикратного запасу міцності:

Висновок: При знайдених напругах вал працюватиме довго, оскільки ці напруги менше допустимих.