Интеллектуальная среда дистанционного обучения и дизайна http: econom.misis.ru, fdisto.misis.ru; e-mail: vaosadchy@yandex.ru

На главную Контакты Выполнить расчёт (запустить приложение)

Расчёт сортопрокатных валков на статическую прочность и деформации

    Проблемы статической прочности и деформаций валковых систем всегда были актуальными, как на теоретическом этапе разработки оборудования, так и на практике.

    Целью данной работы является создание программы, которая будет осуществлять проверочный расчёт валков рабочих клетей обжимных, заготовочных и сортопрокатных станов по условию статической прочности, а также определять упругую деформацию валков и модуль жесткости валковой системы по оси катающего калибра. Создание программы и выполнение расчётов предполагается для случая прокатки одной полосы в клети.

    1 Исходные данные для расчёта

    Для проведения расчёта необходимы следующие данные:

         P - усилие прокатки, кН;
        M_ПВ - крутящий момент на приводном конце валка, кН·м;
        d_p - рабочий диаметр валка (как правило, диаметр валка по оси катающего калибра), мм;
        d_б - диаметр валка по буртам, мм;
        d_ш1 - диаметр шейки валка в месте её перехода в бочку, мм;
        d_ш2 - диаметр шейки валка по оси нажимного винта, мм;
        d_пк - диаметр (или максимальный размер сечения) приводного конца валка, мм;
        PK - признак формы сечения приводного конца валка (с двумя противолежащими шпоночными канавками - 1; с лысками - 2; трефовое - 3; лопасть - 4; квадрат - 5; круг - 6);
        l_б - длина бочки валка, мм;
        a - расстояние между осями нажимных винтов (между серединами опор), мм;
        x₁- расстояние от оси нажимного винта, противоположного приводу, до оси катающего калибра, мм;
        b_k - сумма ширин всех калибров, расположенных на бочке валка, мм;
        PM - признак материала валка (сталь - 1; чугун или твёрдый сплав на основе карбида вольфрама - 2);
        σ_в - предел прочности материала валка по нормальным напряжениям, МПа;
        - предел прочности материала валка по касательным напряжениям, МПа;
        E - модуль упругости материала валка, ГПа.

    2 Выходные параметры

    Результатом расчётов явлются следующие параметры:

        - напряжения изгиба в сечении бочки валка по оси катающего калибра, МПа;
        - коэффициент нагрузки в сечении бочки валка по оси катающего калибра;
        - результирующие напряжения в сечении шейки валка в месте её перехода в бочку от совместного действия изгибающих и крутящих моментов, МПа;
        K_ш - коэффициент нагрузки в сечении шейки валка в месте её перехода в бочку;
        - напряжения кручения в сечении приводного конца валка, МПа;
        K_пк - коэффициент нагрузки в сечении приводного конца валка;
        y₁ - составляющая упругой деформации материала валка от действия изгибающих моментов, мм;
        y₂ - составляющая упругой деформации материала валка от действия поперечных сил, мм;
        y - общая величина упругой деформации валка по оси катающего калибра, мм;
        M - модуль жесткости валковой системы по оси катающего калибра, МН/м.

    3 Описание программы

    Программа представляет собой стандартное пользовательское приложение в виде формы с двумя вкладками. Вид программы представлен на рисунке 1. На первой, активной вкладке расположены поля для ввода значений, кнопка “Расчёт” и кнопка “Показать рисунок”. Результаты будут представлены на второй вкладке. Нажатие на кнопке “Выход” приведет к закрытию программы.

Рисунок 1 - Внешний вид программы

    После открытия программы требуется ввести необходимые значения. При нажатии кнопки “Рисунок” появится схема валка, показанная на рисунке 3, которая может помочь правильно заполнить поля. Номера, проставленные на рисунке, соответствуют номерам слева от полей ввода. Закрыть рисунок можно, нажав на появившуюся кнопку “Закрыть рисунок”.

    Когда все значения введены, необходимо нажать кнопку “Расчёт”. Получив данные, программа переводит их в основную систему СИ и осуществляет проверку на правильность. Значения должны быть ненулевыми и неотрицательными.

    После этого программа автоматически перейдет на следующую вкладку и выведет результаты.

    Для повторного расчёта необходимо вернуться на первую вкладку.

    Кнопка “Выход” завершает работу программы и закрывает приложение.

Рисунок 3 - Ввод значений

    4 Пример расчёта сортопрокатного валка на статическую прочность и деформацию (тестовое задание)

    Тестовое задание необходимо для проверки работы программы. В качестве тестового задания осуществлён расчёт на прочность и деформацию валка рабочей клети черновой группы непрерывного мелкосортного стана 250 в соответствии с рисунком 2.

    Исходные данные (представлены в полях ввода при открытии программы):

• усилие прокатки Р = 0,4 МН;
• крутящий момент на приводном конце валка М_пв = 0,02 МН·м;
• рабочий диаметр валка D_p = 0,363 м;
• диаметр валка по буртам D_б = 0,380 м;
• диаметр шейки валка в месте её перехода в бочку d_ш1 = 0,230 м;
• диаметр шейки валка по оси нажимного винта d_ш2 = 0,230 м;
• диаметр (или максимальный размер сечения) приводного конца валка d_пк = 0,215 м;
• сечение приводного конца выполнено в виде трефа, поэтому признак формы сечения приводного конца валка принимаем равным 3;
• длина бочки валка l_б = 0,710 м;
• расстояние между осями нажимных винтов a = 0,940 м;
• расстояние от оси нажимного винта, противоположного приводу, до оси катающего калибра x₁ = 0,435 м;
• сумма ширин всех калибров, расположенных на бочке валка (всего нарезано 8 калибров одинаковой ширины, равной 62 мм каждый), a b_i = 0,062·8 = 0,496 м;
• материал валка - легированный чугун СПХН, поэтому признак материала валка принимается равным 2;
• предел прочности материала валка по нормальным напряжениям σ_в = 450 МПа;
• предел прочности материала валка по касательным напряжениям τ_в = 370 МПа;
• модуль упругости материала валка Е = 150 ГПа.

    Результаты расчёта:

• напряжения изгиба в сечении бочки валка по оси катающего калибра σ_из.б = 19,917 МПа;
• коэффициент нагрузки в сечении бочки валка по оси катающего калибра К_б = 0,22;
• результирующие напряжения в сечении шейки валка в месте её перехода в бочку от совместного действия изгибающих и крутящих моментов σ _рез.ш = 21,977 МПа;
• коэффициент нагрузки в сечении шейки валка в месте её перехода в бочку K_ш = 0,24;
• напряжения кручения в сечении приводного конца валка τ _кр.пк = 15,480 МПа;
• коэффициент нагрузки в сечении приводного конца валка K_пк = 0,21;
• составляющая упругой деформации материала валка от действия изгибающих моментов y₁ = 0,0561 мм;
• составляющая упругой деформации материала валка от действия поперечных сил y₂ = 0,0215 мм;
• общая величина упругой деформации валка по оси катающего калибра y = 0,0776 мм;
• модуль жесткости валковой системы по оси катающего калибра М_в = 2,58 МН/мм.

    Пример экранной формы.

    Ссылка “Возврат на один уровень вверх” осуществляет переход на предыдущую страницу.