Расчет на прочность и жесткость станины и рабочих валков стана ХПТ-55

Расчет на прочность и жесткость станины и рабочих валков стана ХПТ-55

Содержание

Реферат

Введение

. Техническая характеристика стана ХПТ-55

. Расчет станины рабочей клети

. Расчет рабочих валков

. Расчет подушек валков

Заключение

Библиографический список

Реферат

В настоящей курсовой работе произведен расчет на прочность и жесткость станины и рабочих валков стана ХПТ-55.

стр., рис.4, табл.1

Введение

Станы ХПТ предназначены для прокатки труб из углеродистых, легированных, нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля и титана в холодном и теплом состояниях со степенью деформации до 85%.

Процесс прокатки на станах ХПТ заключается в обжатии трубы-заготовки на оправке в калибрах с ручьями переменного профиля. Рабочая клеть с валками, совершая возвратно-поступательное движение, обеспечивает разворот валков в процессе обжатия металла на угол от 1850 до 2490. В заднем (по ходу прокатки) положении клети валки освобождают металл (открывается зев подачи) и механизм подачи осуществляет продвижение заготовки в валки на величину подачи. В переднем положении клети (открывается зев поворота) механизм поворота поворачивает прокатываемую трубу вокруг оси прокатки на угол от 600 до 1200.

1.  Техническая характеристика стана ХПТ-55

Техническая характеристика стана ХПТ-55 представлена в табл.1.

Таблица 1

. Расчет станины рабочей клети

Станина рабочей клети - самая ответственная деталь стана ХПТ. В нее монтируют подушки валков стана, а также другие устройства и механизмы, обеспечивающие заданную точность прокатки и производительность стана. Все усилие прокатки воспринимается станиной. Поэтому при конструировании и изготовлении станины особое внимание уделяется их прочности и жесткости.

Станину рассчитываем как раму с жесткими углами, как показано на рис. 1. Выполнение расчета необходимо для того, чтобы быть уверенным, что принятые размеры станины обеспечивают её прочность и жесткость.

Схема действия сил на станину рабочей клети стана ХПТ 55-3

Рис. 1

Изгибающие моменты определяем по формулам:

,

где - момент инерции поперечины;

- момент инерции стойки;

 - длина поперечины по нейтральному сечению;

- длина стойки по нейтральному слою;

 - радиус закругления в месте перехода стойки в поперечину по нейтральному слою.

Определяем для сечения поперечины положение нейтрального слоя, совпадающего с центром тяжести сечения. Координаты центра тяжести сечения относительно оси Х1Х1 представлены на рис.2

Сечение поперечины

Рис. 2

где  - площади соответствующих участков сечения;

 - расстояние от центра тяжести соответствующего участка сечения до оси Х1Х1;

 - площадь сечений I-I.

Определяем для сечения стойки положение нейтрального слоя, совпадающего с центром тяжести сечения. Координаты центра тяжести сечения относительно оси Х1Х1 представлены на рис.3

Сечение стойки

Рис. 3

Моменты инерции сечений

где  - ширина соответствующих участков;

 - высота соответствующих участков.

Момент сопротивления сечений относительно оси Х-Х

где  и  - расстояния от крайней точки сечения до оси Х-Х.

Величины  и  определяют следующим образом:

Напряжения на внутренней поверхности стойки

где член  -

напряжение растяжения в стойке под действием силы , а член  - напряжение изгиба под действием момента М0.

Напряжение в поперечине в месте приложения силы Р

Допускаемое напряжение для станины из стального литья  что больше расчетных напряжений. Поэтому при данном режиме прокатки запаса прочности достаточно.

Деформация станины

где  - деформация от действия изгибающих моментов (деформация поперечины);

 - деформация от действия продольных сил (удлинение стоек);

 - деформация от действия поперечных сил.

Жесткость клети

Расчет рабочих валков

Рабочий валок рассчитываем на прочность и жесткость.

Момент прокатки равен

где Р - максимальное усилие на валок, кН, Р = 520,02 кН;хг - радиус гребня ручья в сечении Б-Б (рис. 4), мм;

DS - обжатие стенки в сечении Б-Б (рис. 4), мм.

Сечение Б-Б (рис. 4):

Напряжение изгиба

.

Напряжение кручения

Суммарное напряжение

Допускаемое напряжение для легированных кованных валков станов ХПТ [s] =140…150МПа.

Схема действия сил на рабочий валок и эпюры изгибающих и крутящих моментов

Рис.4

Сечение А-А (рис. 4):

Напряжение изгиба

Под действием усилия прокатки, ось валка прогибается, что сказывается на точности размеров прокатываемой трубы, поэтому есть необходимость в расчете деформации рабочего валка.

Деформация рабочих валков

где  - деформация прогиба;

 - сдвиговая деформация.

где М - изгибающий момент;

Е - модуль нормальной упругости;- момент инерции в сечении валка;- фиктивная нагрузка.

где G - модуль упругости на сдвиг;- перерезывающая сила.

Площадь сечений

Момент инерции в сечениях

.

.

. Расчет подушек валков

Подушки изготавливают из литой стали марок 25Л, 35Л с пределом прочности sВ=500÷550 МПа.

Прочность подушки проверяют исходя из максимального усилия, действующего на нажимной винт (максимальной реакции на шейку валка от усилия прокатки Rmax) и момента трения в подшипниках валков, стремящегося повернуть подушку в направлении вращения валков. Со стороны станины этому повороту препятствует сила Q, определяемая по формуле:

,

где d - диаметр шейки валка; аП - высота подушки; f - коэффициент трения в шейки валков, выбираемый в зависимости от типа подшипника.

Напряжение изгиба вычисляется по формуле:

прочность валок станина эпюра

Заключение

В настоящей курсовой работе произведен расчет жесткости и прочности станины и рабочих валков станах ХПТ-55.

Библиографический список

. Ведернский В.А., Глейбер А.З., Никитни А.С., «Трубные станы» М.:Металлургия, 1983.

. Кондратов Л.А., Чечулин Ю.Б. и др. «Конструкция, ремонт и обслуживание станов ХПТ» М.: Металлургия, 1994. 352 с.

. Технологическая инструкция 161-В3-1422 «Прокатка труб на станах ХПТ»

1.