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 W^поп – момент сопротивления поперечины,

W^поп = 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 F^ст — площадь поперечного сечения стойки.

Напряжение изгиба в стойке

,

где W^ст — момент сопротивления стойки,

;

Х^ст — 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.