Fпр - площа контакту металу з валком в конусі прошивки, мм;
Fраск - площа контакту металу з валком в конусі розкочування, мм.
Визначимо площі контакту металу з валком для конусів прошивки і розкочування за формулою:
.
Визначимо опір деформації для стали 20 по кривих зміцнення, наведені в довіднику [4], приймаючи такі дані:
· Температура прошивки Т пр=1200 0 С;
· Ступінь деформації. Визначимо ступінь деформації за формулою:
.
· Швидкість деформації при прошивки приблизно складає u=3 ... 6 сек - 1.
Приймаємо опір деформації рівним? S=56 МПа.
Визначимо середнє нормальний тиск в конусі прошивки за формулою:
.
Підставивши розраховані значення у формулу, маємо:
.
Розрахуємо нормальний тиск в конусі розкочування за формулою:
.
Підставивши розраховане значення в формулу:
.
Тоді повне зусилля на валок розрахуємо за формулою:
.
Підставимо знайдені значення у формулу, отримаємо:
.
Розрахуємо момент прокатки за формулою:
.
Підставами розраховані значення у формулу, отримаємо:
.
Потужність прокатки визначимо за формулою:
Навантаження на головні приводу:
Допустиме навантаження на головні приводу стана Іпр=6,4 КА
4.4 Розрахунки на міцність основних вузлів і деталей прошивного стану при прошивці
4.4.1 Розрахунок валка
Вихідні дані для розрахунку:
Найбільший діаметр валка - d в=1300 мм.
Відстань між опорами валка - l=2410 мм.
Коефіцієнт тертя - f=0,5.
Зусилля, що діє на валок - P=450,2 кН.
Момент прокатки на одному валку - M пр.в=81,5 кНм.
Відстань від точки опори валка до бочки - l 1.=0,228.
Для розрахунку наведемо валок як балку рис. 7.
Визначимо силу тертя з боку заготовки за формулою:
.
Підставами відомі величини в формулу, отримаємо:
кН.
Тоді момент, діючий в центрі балки можна визначити за формулою:
.
Підставивши розраховані і відомі значення, маємо:
кНм.
Рис. 7. Розрахункова схема
Розрахуємо сили реакції опор балки Ra і Rв за формулами:
;
.
Підставами відомі значення у формулу і, отримаємо:
;
.
Розглянемо небезпечні перерізу 1-1 і 2-2.
Перетин 1-1:
Розрахуємо нормальні і дотичні напруження, що виникають в стержні в перерізі 1-1.
Нормальні напруги визначимо за формулою:
.
Дотичні напруги визначимо за формулою:
Підставивши відомі значення маємо:
;
.
Результуюче напруга в перетині 1-1 визначимо за формулою:
.
Підставами розраховані значення у формулу, отримаємо:
.
Порівняємо результуюча напруга з допускаються для стали 50ХН:
? sрез1-1 - умова міцності виконується.
Перетин 2-2: