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

Содержание Реферат Введение

1. Техническая характеристика стана ХПТ-55

2. Расчет станины рабочей клети

3. Расчет рабочих валков

4. Расчет подушек валков Заключение Библиографический список

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

17 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

2. 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

3 Расчет рабочих валков Рабочий валок рассчитываем на прочность и жесткость.

Момент прокатки равен где Р — максимальное усилие на валок, кН, Р = 520,02 кН;

Rхг — радиус гребня ручья в сечении Б-Б (рис. 4), мм;

S — 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 =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;

I — момент инерции в сечении валка;

R — фиктивная нагрузка.

где G — модуль упругости на сдвиг;

Q — перерезывающая сила.

Площадь сечений Момент инерции в сечениях

.

.

4. Расчет подушек валков Подушки изготавливают из литой стали марок 25Л, 35Л с пределом прочности В=500ч550 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

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

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

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