Разработка конструкции клети дуо 350 (стр. 3 из 3)

4. Расчёты на прочность узла рабочего валка

Исходные данные для расчёта

М_кр=40 кН·м – крутящий момент, передаваемый от двигателя на шейку валка;

Р=400 кН – максимальная нагрузка, действующая на валок;

v=10 м/с – скорость прокатки полосы.

На рисунке 5 показаны эпюры изгибающего и крутящего моментов.

Рисунок 5 – Эпюры изгибающего и крутящего моментов.

Расчёт подшипника качения по методике для радиально–упорных подшипников [5]

Определение эквивалентной динамической нагрузки

, (1)

где Х – коэффициент радиальной нагрузки, Х=0,67;

V – коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки, V=1;

F_r – максимальная радиальная нагрузка на подшипник, F_r=200 кН;

К_Б – коэффициент безопасности, К_Б =1,3;

К_Т – температурный коэффициент, К_Т =1.

Динамическая грузоподъёмность:

, (2)

где

– частота вращения валка, при

;

– заданный ресурс,

;

– коэффициент при 90% надёжности работы подшипника;

– коэффициент влияния на ресурс условий эксплуатации;

– для роликовых подшипников.

Исходя из расчёта на долговечность, выбираю подшипник 2077140 ГОСТ 8419 – 75 [6] роликовый радиально–упорный конический четырёхрядный (рисунок 6).

Рисунок 6 – Основные размеры подшипника роликового радиально–упорного конического четырёхрядного по ГОСТ 8419 – 75

В таблице 2 приведены основные характеристики выбранного подшипника.

Таблица 2 – Основные характеристики подшипника качения

Условное обозначе ние под шипника	d, мм	D, мм	Т, мм	r, мм	N, мм	В, мм	А, мм	d₀, мм	α, º	Ролики			параметры			Масса, кг
										D_W	l, мм	Z	С_rn	С₀	n_пред, об/мин при жидкой смазке
													Н×10^-6
2077140	200	310	275	3,5	11	20	66	10	14	24,9	47,6	26	1,5	2,54	800	75,6

– выбранный подшипник является работоспособным.

Определяем скорректированный по уровню надёжности и условиям применения расчётный ресурс подшипника:

, (3)

. (4)

Расчёт на прочность валка в рабочей клети сортового стана [3].

Выбираем точку приложения нагрузки в середине валка. Длина бочки валка

, ширина подшипника

. Тогда максимальный изгибающий момент:

, (5)

где Р =400кН – полное давление металла на валки в рассматриваемом сечении;

х =0,438м – половина расстояния между точками опор;

а =0,876м – полное расстояние между точками опор.

Момент сопротивления поперечного сечения бочки валка на изгиб:

, (6)

где D =0,35м – диаметр бочки валка.

Напряжение изгиба в бочке валка:

. (7)

Напряжение кручения в бочке валка не подсчитывают ввиду его незначительной величины по сравнению с напряжением изгиба. Допустимое напряжение для валков из углеродистой стали:

Условие выполняется

Расчёт шейки валка на изгиб и кручение (принимая

)

, (8)

где Т и d – длина и диаметр шейки.

, (9)

где М_кр.ш – крутящий момент, прикладываемый к валку со стороны привода.

Результирующее напряжение для стального валка:

, (10)

– условие выполняется.

Заключение

1. На основании проведённого обзора конструкций клетей дуо выбраны типы механизмов для клети дуо 350;

2. Проведены расчёты узла валка на прочность и выбран подшипник.

Библиографический список

1. Структура российского экспорта и импорта проката чёрных металлов и труб в январе – сентябре 2008 г. Информация корпорации "Чермет"// Производство проката. — 2009. — № 2, — С. 43.

2. Выпуск промышленной продукции крупнейшими предприятиями чёрной металлургии Российской Федерации в январе – сентябре 2008 г. Информация корпорации "Чермет"// Производство проката. — 2009. — № 1, — С. 42.

3. Королёв А. А. Конструкция и расчёт машин и механизмов прокатных станов: Учебник для вузов. — М.: Металлургия, 1969 — 464 с.

4. Королёв А. А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: Учебник для вузов. — 4–е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1987 — 480 с.

5. Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. пособие / Б. А. Байков, А. В. Клыпин, И. К. Ганулич и др. Под ред. О. А. Ряховского — М: Изд–во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005 – 384 с.

6. Перель Л. Я. Расчёт, проектирование и обслуживание опор: Справочник. — М.: Машиностроение, 1983 — 543 с.