Суммарная разность прогибов опорного валка в сечении А-А и у края прокатываемого листа, возникающую под действием изгибающих моментов и поперечных сил, (мм):

мм.

Значения прогибов валков – является значимой информацией для технологов, которые используют её для регулирования качества проката и профилирования валков.

2.6 Расчет подшипника в опорах рабочего валка

Расчет подшипника в опорах рабочего валка выполнен по методике приведенной в /3/. В качестве подшипника для рабочих валков примем роликоподшипник радиальный конический четырехрядный M224700.

Рассчитаем динамическую эквивалентную радиальную нагрузку:

где – радиальная нагрузка на подшипник;

– кинематический коэффициент, учитывающий влияние вращения внешнего или внутреннего кольца подшипника на его срок службы, так как у нашего подшипника вращается внутреннее кольцо, то ;

– коэффициент динамичности, учитывающий влияние характера нагрузки на срок службы подшипника, равный для обжимных станов;

– коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы, так как стан прокатывает нагретые слябы, то примем температуру действующую на подшипник до 150°С, тогда .

Номинальная долговечность радиальных роликовых подшипников:

Так как , то требуемая динамическая грузоподъемность:

где - частота вращения кольца, ;

- долговечность рабочего валка, ч;

- показатель степени: для роликовых подшипников.

Найдем частоту вращения рабочего валка:

, где

- скорость прокатки, .

.

Определяем скорректированный по уровню надежности и условиям применения расчетный ресурс подшипника, ч:

где - базовая динамическая грузоподъемность подшипника;

- коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от необходимой надежности, ;

- коэффициент, характеризующий совместное влияние на ресурс особых свойств подшипника и условий его эксплуатации, .

.

2.7 Расчет подшипников опорного валка

Расчет подшипника в опорах опорного валка выполнен по методике приведенной в /3/.

2.7.1 В качестве подшипника в опорах опорных валков примем роликоподшипник радиальный конический четырехрядный M270400.

Рассчитаем динамическую эквивалентную радиальную нагрузку:

.

Найдем частоту вращения опорного валка:

.

Требуемая динамическая грузоподъемность:

.

Определяем скорректированный по уровню надежности и условиям применения расчетный ресурс подшипника, ч:

.

2.7.2 Так как опорный валок воспринимает осевую нагрузку со стороны привода, то выбираем роликоподшипник осевой конический двухрядный M969800.

Рассчитаем динамическую эквивалентную осевую нагрузку:

где – осевая нагрузка на подшипник;

Возможное осевое усилие при горячей прокатке листа - 2 % от радиального:

.

.

Требуемая динамическая грузоподъемность:

.

Определяем скорректированный по уровню надежности и условиям применения расчетный ресурс подшипника, ч:

.

2.7.3 Со стороны привода на опорный валок действует нагрузка от веса полумуфт и шпинделя, для ее удержания ставим шарикоподшипник радиальный однорядный 172 по ГОСТ 8338-75.

Вес полумуфт и шпинделя примем 15000 Н.

Рассчитаем динамическую эквивалентную радиальную нагрузку:

.

Требуемая динамическая грузоподъемность:

.

Определяем скорректированный по уровню надежности и условиям применения расчетный ресурс подшипника, ч:

.

2.8 Проверочный расчет шпонки на приводном валке

Проверочный расчет шпонки на приводном валке выполнен по методике, приведенной в /3/. Так как процесс смятия шпонки процесс более вероятный чем срез, то для начала проверим шпонку на смятие.

Зададимся следующими размерами для шпонки:

мм – высота шпонки;

мм – рабочая длина шпонки;

мм – ширина шпонки.

Напряжение смятия воспринимают две шпонки при рабочей нагрузке:

,

где – рабочее напряжение смятия шпонки, (МПа);

– сила, которую воспринимает шпонка при рабочей нагрузке, (МН);

– коэффициент, учитывающий влияние двух противоположно установленных шпонок, ;

– площадь, которой шпонка воспринимает рабочую нагрузку, (м²).

МПа.

Изготовим шпонку из материала Сталь 45 (ГОСТ 1050–88), для которой:

,

где – предел текучести для материала Сталь 45, (МПа): МПа.

МПа.

– условие прочности на смятие выполняется.

Так, как условие прочности на смятие выполняется, то проверку шпонки на срез можно не проводить.

3. Технологичность разработанной конструкции

В данном валковом узле клети кварто используются стандартные крепежные элементы, подшипники качения (нестандартные размеры), пружины, недорогие материалы (металл, смазка и фрикционный материал), для уменьшения стоимости изделия и её обслуживания.

Кожух опорного валка выполнен сварным, из трубы и листа.

Все размеры располагаются в ряду предпочтительных чисел, а также они выполнены с учетом опыта предыдущих разработок, с необходимой точностью и коэффициентами запасов.

Подушки верхнего рабочего валка взаимозаменяемые, также как и подушки нижнего рабочего валка. Элементы подушек опорных валков взаимозаменяемые. Рабочие и опорные валки выполнены симметрично относительно середины валкового узла, для удобства их монтажа.

3.1 Степень унификации диаметров рабочего валка

Всего для изготовления опорного валка используется 10 разных значений диаметров. Диаметр 750 мм используется один раз, 660, 550, 440, 400, 390, 382, 364, 350мм – два раза, 420 мм – четыре раза. Определим степень унификации (α) каждого диаметра (%):

,

где – количество раз использования данного параметра;

– общее количество раз использования разных параметров.

,

,

.

3.2 Степень унификации посадочных размеров

Всего для изготовления рабочего валка используется 2 разных значения посадочных размеров. Посадка к6 и Р9, из которых к6 используется 7 раз, а посадка Р9 3 раза. Определим степень унификации (α) каждого посадочного размера (%):

,

.

3.3 Степень стандартизации разработанного узла валков

Степень стандартизации ( ) разработанного узла валков есть отношение количества наименований стандартных ( ) к общему количеству наименований использованных изделий ( ), выраженное в процентах:

.

Количество стандартных изделий использованных для изготовления узла валков ( ) – 20. Общее количество изделий ( ) – 57.

.

Степень стандартизации достаточна высока, что ещё более подтверждает надежность разработанной конструкции, так как стандартные изделия прошли неоднократную проверку временем.

3.4 Агрегатирование

Рабочие и опорные валки выполнены симметрично относительно середины валкового узла, следовательно подушки каждого из валков взаимозаменяемы. Это также обеспечивает удобство их монтажа. Каждый валок в совокупности со своими подушками является одним целым. Это значит, что они представляют каждый из себя отдельный узел. К примеру, для замены вышедших из строя подшипников верхнего рабочего валка нет необходимости в демонтаже и разборке всего узла валков, а ликвидация поломки сводится к процессу перевалки валков, который в свою очередь в настоящее время происходит за считанные минуты. Это достигнуто благодаря высокой степени агрегатирования всего узла валков.

Вычислим степень агрегатирования разработанного нами узла валков. Из выше сказанного следует, что весь агрегат состоит из четырех различных узлов, которые в совокупности являются узлом валков клети кварто, следовательно, степень агрегатирования равна (%):

,

где – количество разных узлов.

.

Высокая степень агрегатирования в данном случае облегчит эксплуатацию разработанного изделия благодаря быстрой замене неисправных узлов и повысит степень использования разработанного агрегата, тем самым, повысив его производительность.

Список использованных источников

1. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «Металлургия». 1985. 376 с.

2. Перель Л.Я., Филатов А.А. Подшипники качения: Справочник. – М.: «Машиностроение». 1992. 608 с.

3. В.И. Анурьев. Справочник конструктора – машиностроителя. Изд. 8-е в 3-х тт. – М.: Машиностроение, т. 2, 2001.

4. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов/ Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1988. 680 с.