Расчет на прочность станин закрытого типа

 

Как правило, станины закрытого типа рассчитывают на действия вертикальных усилий. Имеются расчеты с учетом горизонтальных сил, возникающих при неравномерном распределении крутящего момента между валками. Однако значительного увеличения напряжений такой учет не дает.

Для упрощения расчета станину закрытого типа представляют в виде жесткой прямоугольной рамы (Рисунок 9). Под действием вертикальной силы P в узлах жесткой рамы возникают статически неопределимые моменты M0. Эти моменты изгибают стойки внутрь окна станины, а поперечины — против действия сил P.

Рисунок 9- Схема к расчету станины на прочность

Максимальный изгибающий момент, действующий на поперечину, будет в ее центре:

,

где M0 - защемляющий момент в углу станины

Значение момента M0 определяют, исходя из равенства углов поворота изогнутой нейтральной оси в узлах рамы. Величина его равна

,

где Jст и Jпоп — соответственно момент инерции сечения стойки и поперечины.

Напряжения изгиба в поперечине определятся:

,

где Wпоп – момент сопротивления поперечины,

Wпоп = Jпоп / y поп ,

y поп – расстояние от общего центра тяжести поперечины до верхних волокон.

Каждая стойка станины растягивается под действием силы и изгибается моментом M0. Напряжение растяжения в стойке

,

где Fст — площадь поперечного сечения стойки.

Напряжение изгиба в стойке

,

где Wст — момент сопротивления стойки,

;

Хст — расстояние от общего центра тяжести до наиболее удаленных внутренних волокон стойки.

Максимальные напряжения в стойке:

.

Вследствие того, что станина является самой ответственной частью прокатного стана, запас прочности принимается обычно равным 10¸12.5. Станины изготавливают из углеродистой стали с пределом прочности 500¸600 МПа, тогда допускаемое напряжение будет в пределах 40¸50 Мпа.