Станины закрытого типа

Станину закрытого типа рассматривают как жесткую статически неопределимую раму, состоящую из двух одинаковых стоек и двух поперечин, которые могут быть прямоугольной формы, со скругленными углами или полукруглыми (рис. 7.1).

В общем случае в станине можно выделить три опасных сечения: поперечное сечение нижней поперечины (см. рис. 7.1, сечение I-I,), поперечное сечение стойки (сечение II-II), поперечное сечение верхней поперечины (сечение III - III,) и поперечное сечение в месте сопряжения стойки с верхней поперечиной (сечение IY-IY на рис. 7.1,б и в). Типичная форма указанных сечений представлена на рис. 7.2.

Рис. 7.1. Расчетная схема станины закрытого типа

Для каждого опасного сечения, в зависимости от его формы (см. рис. 7.2), выполняют расчет площади поперечного сечения, координаты центра тяжести, момента инерции и момента сопротивления изгибу. Опасное сечение I-Iможет быть сплошным прямоугольным (см. рис. 7.2,а) или с вырезами под нажимную гайку (см. рис. 7.2,б).

Рис. 7.2. Форма характерных сечений стоек

И поперечин станин

Для сплошного поперечного сечения нижней поперечины указанные параметры рассчитывают по формулам:

площадь сечения

, (7.1)

момент инерции

(7.2)

координата центра тяжести

, (7.3)

момент сопротивления изгибу

. (7.4)

Для сечения с вырезами под нажимную гайку и винт (см. рис. 7.2,б) расчет ведут по формулам

площадь сечения

, (7.5)

статический момент относительно оси х-х, проходящей через верхнее основание сечения

(7.6)

координата центра тяжести

, (7.7)

момент инерции сечения относительно нейтральной оси, проходящей через центр тяжести

(7.8)

момент сопротивления изгибу

(7.9)

Опасное сечение II-II (см. рис. 7.2).

, (7.10)

(7.11)

. (7.12)

Опасное сечение III-III (см. рис. 7.2):

(7.13)

(7.14)

(7.15)

(7.16)

(7.17)

Опасное сечение IY-IY (см. рис. 7.2):

(7.18)

(7.19)

, (7.20)

. (7.21)

Рис. 7.3 . Эпюры изгибающих моментов в станинах закрытого типа

Под действием силы в углах жесткой рамы возникают статически неопределимые изгибающие моменты , направленные как показано на рис. 7.3. Эти моменты изгибают стойки станины внутрь ее, окна, а поперечины - по направлению действия силы .

Статически неопределимый момент рассчитывают в зависимости от формы поперечины станины по формулам:

- для прямоугольной поперечины (см. рис. 7.3,а)

(7.22)

- для поперечины с закругленными углами (см. рис. 7.3,б)

(7.23)

- для станины с полукруглой поперечиной (см. рис. 7.3,в)

(7.24)

где - длина поперечины по нейтральной линии; - длина стоек по нейтральной линии;r - радиус закругления углов станины по нейтральной линии. Параметры и определяют по формулам (см. рис.7.1-7.3):

для прямоугольной станины

(7.25)

для станины с закругленными углами

(7.26)

для станины с полукруглой поперечиной

(7.27)

Под действием статически неопределимого момента и силы в поперечинах возникают напряжения изгиба, а в стойках - напряжения изгиба и растяжения.

Эти напряжения в опасных сечениях станины любой формы рассчитывают по формулам:

в нижней поперечине

(7.28)

в стойках

(7.29)

в верхней поперечине

(7.30)

Для каждого опасного сечения проверяют выполнение условия прочности в виде (1.2). Допустимый коэффициент запаса прочности для станины принимают равным 10.

ПРИМЕР 7.1. Рассчитать на прочность станину закрытого типа рабочей клети стана 2000 холодной прокатки. Форма и размеры опасных сечений станины показаны на рис.7.4. Станина изготовлена из литой стали марки 35Л. Усилие прокатки На поперечины станины действует сила 17 МН.