Исходные данные для расчёта
Мкр=40 кН·м – крутящий момент, передаваемый от двигателя на шейку валка;
Р=400 кН – максимальная нагрузка, действующая на валок;
v=10 м/с – скорость прокатки полосы.
На рисунке 5 показаны эпюры изгибающего и крутящего моментов.
Рисунок 5 – Эпюры изгибающего и крутящего моментов.
Расчёт подшипника качения по методике для радиально–упорных подшипников [5]
Определение эквивалентной динамической нагрузки
, (1)
где Х – коэффициент радиальной нагрузки, Х=0,67;
V – коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки, V=1;
Fr – максимальная радиальная нагрузка на подшипник, Fr=200 кН;
КБ – коэффициент безопасности, КБ =1,3;
КТ – температурный коэффициент, КТ =1.
.
Динамическая грузоподъёмность:
, (2)
где 
– частота вращения валка, при
;
– заданный ресурс, 
;
– коэффициент при 90% надёжности работы подшипника;
– коэффициент влияния на ресурс условий эксплуатации;
– для роликовых подшипников.
.
Исходя из расчёта на долговечность, выбираю подшипник 2077140 ГОСТ 8419 – 75 [6] роликовый радиально–упорный конический четырёхрядный (рисунок 6).
Рисунок 6 – Основные размеры подшипника роликового радиально–упорного конического четырёхрядного по ГОСТ 8419 – 75
В таблице 2 приведены основные характеристики выбранного подшипника.
Таблица 2 – Основные характеристики подшипника качения
| Условное обозначе ние под шипника | d, мм | D, мм | Т, мм | r, мм | N, мм | В, мм | А, мм | d0, мм | α, º | Ролики | параметры | Масса, кг | ||||
| DW | l, мм | Z | Сrn | С0 | nпред, об/мин при жидкой смазке | |||||||||||
| Н×10-6 | ||||||||||||||||
| 3,5 | 24,9 | 47,6 | 1,5 | 2,54 | 75,6 |
– выбранный подшипник является работоспособным.
Определяем скорректированный по уровню надёжности и условиям применения расчётный ресурс подшипника:
, (3)
.
. (4)
Расчёт на прочность валка в рабочей клети сортового стана [3].
Выбираем точку приложения нагрузки в середине валка. Длина бочки валка 
, ширина подшипника 
. Тогда максимальный изгибающий момент:
, (5)
где Р =400кН – полное давление металла на валки в рассматриваемом сечении;
х =0,438м – половина расстояния между точками опор;
а =0,876м – полное расстояние между точками опор.
.
Момент сопротивления поперечного сечения бочки валка на изгиб:
, (6)
где D =0,35м – диаметр бочки валка.
.
Напряжение изгиба в бочке валка:
. (7)
Напряжение кручения в бочке валка не подсчитывают ввиду его незначительной величины по сравнению с напряжением изгиба. Допустимое напряжение для валков из углеродистой стали:
.
Условие выполняется 
.
Расчёт шейки валка на изгиб и кручение (принимая 
)
, (8)
где Т и d – длина и диаметр шейки.
.
, (9)
где Мкр.ш – крутящий момент, прикладываемый к валку со стороны привода.
.
Результирующее напряжение для стального валка:
, (10)
.
– условие выполняется.
Заключение
1. На основании проведённого обзора конструкций клетей дуо выбраны типы механизмов для клети дуо 350;
2. Проведены расчёты узла валка на прочность и выбран подшипник.