機架的強度計算和變形計算.doc

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機架的強度計算和變形計算 摘要:初定基本尺寸并選擇立柱、橫梁的截面形狀 機架基本尺寸，主要是指窗口的大小以及立柱和上下橫梁的截面尺寸等?；境叽绲拇_定見表18.2-l，各種截面形狀的選擇見表18.2-2. 機架的強度計算和變形計算 1） 計算的基本假定 ①作用在機架上的外力，只考慮軋制力的 ? ? ? 初定基本尺寸并選擇立柱、橫梁的截面形狀，機架基本尺寸，主要是指窗口的大小以及立柱和上下橫梁的截面尺寸等?；境叽绲拇_定見表18.2-l，各種截面形狀的選擇見表18.2-2. ? ? ? 機架的強度計算和變形計算 ? ? ? 1） 計算的基本假定 ? ? ? ?①作用在機架上的外力，只考慮軋制力的作用，并用兩個集中載荷取代作用于上橫梁圓環(huán)面的均布載荷(見圖18.2-1)。作用在下板粱上的力為均布載荷; ? ? ? ?②視機架為一封閉框架，該框架，由依次連接截面各截面形心而形成; ? ? ? ?③機架的變形屬于平面變形。 ? ? ? ?2)主要運算符號(參照圖18.2-1一圖18.2-3及表18.2-3、表18.2-4); ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 3)機架的強度計算和變形計算 ? ? ?表18.2-3,表18.2-4為機架的靜強度計算和變形計算;表18.2-5為機架的疲勞強度計算;表18.2-6為圖解機架任意截面的夸矩。對于結構形狀復雜的機架可用圖解法。 ? ? ? 4)計算實例 ? ? ?圖18.2-4為1200 x 550/1100四輥熱軋機機架結構圖。要求對該機架進行剛、強度校核。機架材料為ZG270-500鋼，軋機的最大軋為16000kN，每片機架上的作用力為8000kN. ? ? ? 解 ? ? ? ①繪制機架計算簡圈 ? ? ? 第一步，將機架簡化為封閉框架。由于該機架形狀較規(guī)整.故只取5個截面，它們是:上、下橫梁的中間截面，立柱的中間截面.上、下橄梁與立住交接處。而后分別求其形心位置和慣性矩。根據(jù)所求得的數(shù)據(jù)及機架的結構尺寸使可作用機架的封閉框架圖，如圖18.2一5所示. ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?第二步.確定各段的慣性矩及上、下.粱上載荷。 ? ? ?②機架的靜強度校核 ? ? ? a)按表18.2一3中的計算公式求得各截面上的最大應力(見表18.2-7)。 ? ? ? 由表18.2一7可知，求得的各截面上最大應力均小于許用應力，故機架靜強度滿足要求。 ? ? ? b)以軋輥在斷裂時機架不產(chǎn)生塑性變形為條件計算機架的許用應力(σ〕’. ? ? ? ? ? 由于上式求得的(σ〕’值大于機架的最大應力。故軋輥在斷裂時，機架無損傷。 ? ? ? ③機架的疲勞強度計算按表18.2-8中公式. ? ? ? 計算各截面的疲勞安全系數(shù)，并列于表18.2一9中，由于表中的s值大于許用安全系數(shù)(S) =1.5一2,故機架疲勞強度滿足要求。 ? ? ? ④撓度計算 ? ? ?利用表18.2-4中的公式計算機架的撓度，并列于表18.2一9中。從表中可知，機架在垂直方向的撓度=0.0004841 m.水平方向的撓度=0.00039m。對于大中型四輥熱軋機，機架在垂直方向的總撓度應不大于0.0005 - 0.001 m。故機架滿足剛度要求。由于軋機中滑板與支承輥軸承座寬度之間的最小間涼為0.00057m.大于機架的水平撓度=0.00039m.從而可滿足軸承座沿窗口自由移動的使用耍求。 ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 5)機架的應力分析 ? ? ?用有限元法計算280 x 100/300四輥冷軋機機架所得應力分布及變形情況。 ? ? ? 假定:①機架只承受垂直方向的軋制力.而水平外力被忽略。②機架幾何形狀及外載均前后對稱，且無垂直于此對稱面的外力，故計算時按平面間題來處理。? ? ? ? ? ? ? 用有限元m it算所得機架的應力分布圖，如圖18.2-6一圖18.2-9所示。從圖中得知:①上橫梁中間截面內(nèi)緣上有較大的沿x軸方向的壓應力(=-284 x IO'Pa)。其值 ?向兩邊逐漸減小。②上橫梁內(nèi)、外緣分別是下橫梁對應點的1.55和1.68倍。上、下橫梁的內(nèi)、外緣的值按曲線規(guī)律變化。③立柱受力狀態(tài)接近于單向拉伸。④根據(jù)上橫梁中間截面的應力分布，可確定壓下螺母支承面的位里(盡可能布置在壓應力區(qū))。⑤從圖18.2-7、圖18.2-8中可知.橫梁與立柱交接處和下橫梁帶孔部位有較大的應力集中，從而使應力達到較高值。如在上、下橫梁與立柱交接處最大應力分別達到410 x 10'Pa和320 x 10'Ps.而在直徑￠40mm圓孔A, B兩點拉應力達到290 x10'Pa. ? ? ?? ? ? ? ?機架的變形：當以機架中性線ABCD(見圖18.2-6)為基準時.計算所得機架在垂宜方向的總變形是0.0001058.,其中立柱的垂直變形為0.0000448..上、下橫梁的垂直變形為0.00006Im. ? ? ? 表18.2-3中.按曲梁計算.上、下橫梁與立柱的交接處最大應力值分別為430 x 10'Pa及328 x10'P.,與有限元法什算結果很接近。 ? ? ?? ? ?