Предохранительные стаканы и коробки

Для предохранения валков, нажимных винтов и других деталей от поломок при возникновении слишком больших давлений металла на валки применяются предохранительные устройства.

Предохранительные устройства устанавливаются между нажимным винтом и подушкой. Конструкции предохранительных устройств и ма­териалы для них выбирают с таким расчетом, чтобы поломка этих устройств предохраняла от поломки другие дорогостоящие детали ра­бочей клети.

Основные предохранительные конструкции: предохранительные стаканы, открытые коробки и закрытые коробки.

а) Предохранительные стаканы применяются в прокатных станах наиболее часто. Имеется много конструкций стаканов, но основным для всех является наличие днища с односторонней (фиг. 314, а) или двухсторонней (фиг. 314, б) выточкой. В случае перегрузки это днище ломается. Стаканы с односторонним днищем применяются в листовых и других станах при наличии высоких давлений. Чтобы при поломке под большим давлением куски стакана не разлетались в стороны, в некоторых конструкциях предусмотрены ограждающие кожухи (фиг. 314, в).

Фиг. 314. Предохранительные стаканы: с односторонней (а), двухсторон­ней (б) выточкой

и кожухом для ограждения (б)

По данным Хютте, размеры предохранительного стакана берутся равными (фиг. 314):

где — внутренний диаметр винта.

Предохранительные стаканы рассчитывают, как пластинку на изгиб или на срез; как балку с заделанными по периметру концами, имеющую посредине равномерно распределенную нагрузку (по поверхности круга ).

Наибольшее напряжение на изгиб:

откуда толщина днища:

(318)

где — усилие, приложенное к стакану.

Часто бывает, что при поломке валков предохранительные стака­ны остаются целыми. Это объясняется неудачным расчетом стакана а отношении выбора прочности материала и определения могущих иметь место максимальных усилий.

Обычно берут вдвое и больше превышающим допускаемое напряжение на изгиб . Правильный выбор величины действитель­ного напряжения весьма затруднителен, так как в каждом отдельном случае трудно предусмотреть возможные на стане динами­ческие усилия.

Максимальное напряжение среза по периметру стакана опреде­ляется из формулы:

откуда

(349)

Предохранительные стаканы изготовляются из чугуна, фосфори­стой бронзы, иногда из стали (в листовых станах и станах холодной прокатки, где давления прокатки весьма высоки).

б) Предохранительные коробки встречаются двух типов: работа­в—не на разрыв болтов (фиг. 315, а и б) и на выдавливание мелких шариков (не показано на чертеже). Первые встречаются чаще и главным образом в мощных станах, вторые — значительно реже и в станах с небольшими давлениями.

Конструкции предохранительных коробок первого советского блюминга (фиг. 315, а) и пильгерного стана фирмы Витковиц (фиг. 315, б) можно считать наиболее характерными. Первая состоит из трех частей (двух клиньев 1, сое­динительных болтов 2 и упорного клина 3). Вторая, кроме указанных трех частей, имеет еще и предохранительный стакан 4.

Коробки имеют то преимущество перед стаканами, что при нали­чии перегрузки рвутся болты, но не ломаются стаканы. Кроме того, при заедании нажимного винта или защемлении между валками про­катываемого материала винт легко освобождается ослаблением гаек болтов коробок и раздвижением их клиньев. Уменьшение трения между вращаемым нажимным винтом и предохранительной коробкой до­стигается смазыванием вкладыша встречного клина при помощи мас­ленку Штауфера.

При конструкции предохранительной коробки, изображенной на фиг. 315, а, рассчитываются только болты (на растяжение), остальные размеры подбираются конструктивно, для конструкции, изображенной на фиг. 315, б, рассчитывается также предохранительный стакан по формуле (348).

Под влиянием силы , действующей со стороны нажимного винта на предохранительную коробку (фиг. 316, а и б), между верхним кли­ком и нижними клиньями возникают силы нормального давления N и силы трения . Первые стремятся раздвинуть клинья и разорвать болты, вторые — противодействуют этому. Необходимо также учесть противодействие сил трения, возникающих между нижними клиньями предохранительной коробки и поверхностью соприкосновения их с подушками.

Фиг. 315. Конструкции предохрани­тельных коробок: а — с разрывными болтами, но без предохранитель­ных стаканов; б — с предохрани­тельными стаканами

Фиг. 316. Схемы действия сил на оба клина (а) и на один (б) предохранительной коробки

Растягивающее усилие, действующее на болты от одного из клиньев:

(350)

где —сила, приложенная нормально к поверхности нижнего клина;

— угол наклона поверхности клина к горизонтали;

— усилие, действующее на нажимной винт.

Из условий равновесия верхнего клина

(351)

Подставляя значение силы N в предыдущее уравнение и разделяв числитель и знаменатель на , получаем:

(352)

пренебрегая величиной , входящей в знаменатель, получаем

(253)

Диаметр стяжного болта определяется по формуле:

(354)

где 1,25 — коэффициент, учитывающий предварительную затяжку болтов;

— диаметр утоненной шейки болта;

— количество болтов;

— допускаемое напряжение на растяжение.

в) Предохранительные коробки, работающие по принципу выдавливания мелких шариков сквозь специальное боковое отверстие, закрываемое пробкой, применяются в прокатных станах со сравнительно невысокими давлениями. По конструкции эти коробки ничего сложного не представляют, их расчет также несложен.