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

Техническая характеристика стана ХПТ-55. Расчет станины рабочей клети. Моменты инерции сечений. Расчет валков на прочность и жесткость. Схема действия сил на рабочий валок и эпюры изгибающих и крутящих моментов. Расчет подушек валков, напряжение изгиба.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

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

Параметры	ХПТ 55-3
Длина хода рабочей клети, мм	625
Диаметр валков равный диаметру калибров, мм	364
Угол разворота валков в град.	213
Ширина калибров, мм	140
Ширина пазов калибров, мм	80
Длина оправки, мм	660
Диаметр начальной окружности ведущих шестерен валков, мм	336
Число двойных ходов рабочей клети в мин	от 68 до 130
Настроечное число двойных ходов клети в мин.	от 10 до 15
Мощность двигателя главного привода, кВт	120
Наружный диаметр заготовки, мм	от 38 до 73
Толщина стенки заготовки, мм	от 1,75 до 12,0
Длина заготовки мin, мах, мм	1500 - 5000
Наружный диаметр готовой трубы, мм	от 25 до 55
Внутренний диаметр готовых труб, мм	от 12 до 53
Толщина стенки готовой трубы, мм	от 0,5 до 10,0

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...