дәріс. Жұмысшы қапастың тұғырлары

№10 дәріс. Жұмысшы қапастың тұғырлары

Жұмысшы қапастың тұғырлары илемдеу орнағының ең жауапты бөлшектерінің бірі болып саналады. Тұғырға пішінбілік жастықшалары және орнақ өнімділігі мен қажетті илемдеу дәлдігін қамтамасыз ететін басқа да құрылғылар мен механизмдер орнатылады. Илемдегенде пайда болатын барлық күштер пішінбіліктер, жастықшалар және басқыш механизмдер арқылы тұғырға беріледі. Сондықтан тұғырды құрылымдап жасау кезінде олардың беріктігі мен қатаңдығына баса назар аударылады.

Құрылымы бойынша тұғырлар ашық және жабық типті болып екіге бөлінеді. Жабық типті тұғыр құйылып жасалады (сурет 8.1). Ол салмағы ауыр, қатаңдығы жоғары қаңқа болып саналады. Айтылған тұғырдың ортасына пішінбілік жастықшаларын орнатуға арналған терезе жасалған, ал төменгі жағында табандар бар. Табанда тұғырды іргетас тақтасына бекітетін бұрандамаларға арналған тесіктер жасалған. Жабық типті тұғырларды, олардың жоғарғы беріктігі мен қатаңдығын есепке алып, блюмингтердің, слябингтердің, ыстықтай және суықтай илемдейтін жұқатабақты орнақтардың, кейде дайындамалық және сортты орнақтардың жұмысшы қапастарында қолданады.

Сурет 8.1 – Үздіксіз кең жолақты орнақ 2000 орнатылған төрт пішінбілікті қапастың (800/1600×2000) тұғыры

Сурет 8.2 – Суықтай илемдейтін реверсивті орнақта қойылған төрт пішінбілікті қапас 500/1300×1700

Ашық типті тұғыр екі бөліктен тұрады: тұғырдың өзінен және қақпақтан (сурет 8.2). Қақпақты тұғырға бұрандамамен немесе сыналармен бекітеді. Жабық типті тұғырлармен салыстырғанда мұндай тұғырлардың қатаңдығы төмендеу, бірақта бағасы арзан және пішінбіліктерді алмастыруды қақпақты ашып тікелей жүккөтергішпен жүргізуге болады. Мұндай типті тұғырларды сортты және рельсарқалықты орнақтардың қапастарында қолданады.

Тұғыр өлшемдерін төмендегі шарттарға сәйкес анықтайды: 1) тұғыр терезесіне пішінбілік жастықшасын және басқыш бұраманың ұшын орналастыру мүмкіндігі; 2) қажетті беріктік пен қатаңдыққа сәйкесті.

Тұғырдың жоғарғы және төменгі бөліктерін маңдайша (ашық типті тұғырдың жоғарғы маңдайшасы болып тұғырдың қақпағы саналады), ал бүйіржақтарын тіреуіш деп атайды. Тіреуіш қималарын әдетте қоставрлы немесе тіктөртбұрышты қылып жасайды. Тіктөртбұрышты қималы тіреуішті құю оңайырақ, сондықтан мұндай қималы тіреуіштерді көбінесе төрт пішінбілікті қапастарда пайдаланады.

Тұғыр тіреуіштерінің ішкі жағында тіреу пішінбіліктерінің жастықшасына арналған бағыттауыш тақтайшалар бекітілген. Мысалы, 2000 орнағы үшін әрбір тұғырдың массасы 126 т жетеді. Тұғыр тақталар және маңдайшалармен жиналғанда, оның жалпы массасы 312 тоннаны құрайды. Тұғырдың жоғарғы маңдайшаларында басқыш бұраманың қола сомындарына арналған ойықтар жонылған. Тұғырды тақталарға және тақталарды іргетасқа бекітетін бұрандамалар диаметрін мынандай қатынас арқылы анықтайды: d = (0,09 – 0,15)D + 10 мм, мұндағы D – жұмысшы пішінбіліктің диаметрі.

Тұғырды беріктікке және қатаңдыққа есептеу.Тұғырдың құрылымы күрделі болғандықтан оны беріктікке және қатаңдыққа дәл есептеу мүмкін емес. Тұғырдың элементтеріне түсетін күштерді едәуір дәл тәжірибелік жолмен анықтауға болады (тензоөлшеу немесе поляризация-оптикалық тәсілмен және т.б.). Бірақта жуықты есептеулер тұғыр элементтерінде пайда болатын кернеулердің мөлшері бойынша мәліметтер беруі мүмкін.

Тұғырды металды илемдеген кезде пішінбіліктің мойынағына әсер ететін ең үлкен тік күшке есептейді. Металды қарпыған және керілумен илемдеген кезде пішінбілікке және тұғырға әсер ететін көлденең күшті әдетте елемейді. Өйткені тік күшпен салыстырғанда олардың мөлшерлері шамалы.

Есептеуді жеңілдету үшін жабық типті тұғырды бірдей екі тіреуіштен (l₁) және екі маңдайшадан (l₂) тұратын қатаң тікбұрышты қаңқа түрінде (немесе бұрыштары жұмырланған қанқа түрінде) көрсетеді (сурет 8.3).

Пішінбіліктің төменгі жастығы жағынан төменгі маңдайшаға және жоғарғы жастық жағынан жоғарғы маңдайшаға тік күштер Y әсер етеді. Қаңылтыр илемдейтін орнақтарда осы күш мынаған тең: Y = P_max/2. Сортты және жаншу орнақтарында Y = R, мұндағы R – пішінбілік мойынағына әсер ететін ең үлкен күш ( R >P_max/2).

Күш Y әсерімен қатаң қаңқа бұрыштарында статикалық анықталмайтын моменттер М₁ және М₃ пайда болады. Моменттердің бағыттары сурет 8.3 көрсетілген. Осы моменттер тұғырдың терезесінің ішінде тіреуіштерді, ал маңдайшаны Y күшінің әсеріне қарама қарсы иеді. Сурет 8.3 қималардың ауырлық центрі арқылы жүргізілген тұғырдың маңдайшалары мен тіреуіштерінің қимасының бейтарапты сызықтары көрсетілген. Осы суретте тағы да олардың тұғыр серпімді деформацияланғанда өзгеруі көрсетілген. Жоғарғы маңдайшаның орташа қимасы басқыш сомын және басқыш бұрама үшін жасалған тесіктермен әлсіретілген болғандықтан және осы тесіктерді білдекте кеулейжонғанда қимада кернеуді шоғырландырғыштар пайда болатындықтан, тұғырдың талап етілетін беріктік қорын қамтамасыз ету үшін осы қиманың өлшемдерін құрылымды былай қабылдайды: жоғарғы маңдайшаны қимасының инерциялық моменті J₁ төменгі маңдайшаның қимасының инерциялық моментінен J₃ үлкен болуы керек (әдетте п = J / J =1,2 ÷ 1,4).

Статикалық анықталмайтын М₁ және М₃ моменттерін келесі жолмен анықтайық. Қатаң қанқаны бұрыштары кесілген және төрт еркін екі тіректі арқалықтарды құратын ғып көрсетеміз. Маңдайшаның тіреуіштерімен қосылыстарындағы қатаң бұрыштардың әсерін ескеру үшін кесілген арқалықтарға және олардың тіректерінде М₁ және М₃ моменттерін түсірейік. Сөйтіп жүйе (қатаң қаңқа) статикалық анықталатын болды. Біз оны белгілі қарапайым тәсілдермен есептей аламыз.

Жанаманың және иілген осьтің еңкею бұрышы θ арқалықтың тіректі нүктесінде моментті жүктемеден пайда болатын тіректің қарсы әсерін арқалық қатаңдығына бөліп былай анықтайтындығы: θ = R/(EJ) материалдар кедергісі пәнінен белгілі.

Жоғарғы және төменгі маңдашаларды Y күшімен иген кезде моментті жүктеме моменттер эпюрінің ауданына (үшбұрыштың), яғни Yl₁ /4 · l₁/2, ал тіректегі қарсы әсер моментті жүктеменің жартысына, яғни R = Yl₁² /16 тең болады. Сонымен төменгі және жоғарғы маңдайшалардағы θ бұрышының мәні J₁ ≠ J₃ болған кезде мынаған тең болады (l₁= l₃):

Тірекке түсірілген М₁ және М₃ моменттерімен маңдайшалар илген кезде моментер эпюрінің ауданы M₁l₁ және M₃l₁ тең болғандықтан тіректік қарсы әсері осы мәндердің жартысына тең болады. Сондықтан иілген осьтін еңкею бұрышы мынаған тең болады:

Сурет 8.3 – Жабық типті тұғырдың есептік сұлбасы

Тіректегі Y күші және М₁ және М₃ моменттері әсер етуінен әрбір маңдайшаның иілуі әр түрлі бағыттарға бағытталға. Сондықтан тіректегі осьтердің нәтижелік бұрылу бұрышын мынандай айырым түрінде жазуға болады:

(8.1)

Ұзындығы l₂ болатын тік тіреуіштер тіректе әсер ететін М₁ және М₃ моменттерімен тұғырдың терезесінің ішіне қарай иіледі. Трапециялық эпюрдің моментті ауданы (өйткені M₁≠ M₃) және осы ауданнан тіректегі кері әсер мынаған тең болады:

Төменгі және жоғарғы тіректегі тік тіреуштің бұрылу бұрышы мынаған тең:

(8.2)

Қатаң қаңқадағы бұрыштық тіректер маңдайшаға да ( ұзындықты) және тіреуішке де ( ұзындықты) жататын болғандықтан, олардың бұрылу бұрышы бір бірімен тең болуы қажет. Бұрыштарды былай теңестіріп: және қатаң қаңқа бұрыштарындағы статикалық анықталмайтын моменттер үшін келесі мәндерді аламыз:

1) жоғарғы және төменгі маңдайшаға әсер ететін тік күштен пайда болатын моменттер (l₁ = l₃ болған кезде)

2) қатаң қаңқаның жоғарғы және төменгі бұрыштарында әсер ететін реактивті моменттер

(8.3)

мұндағы п = J₁/J₃> 1; т = J₁/J₂ · l₂/l₁ >> 1.

Егер J₁ = J₃ және п = 1 болса, онда реактивті иетін момент үшін, қатаң тікбұрышты қаңқаға метериалдар кедергісі пәнінен белгілі, келесі формуланы аламыз:

М_о = М₁ = М₃ = М_п/2·1/(1 + т). (8.4)

Сурет 8.3, б-ғы қисық сызықтарды қараудан реактивті моменттердің қатнасы М₃/М_l параметр т үлкейген сайын көбейетіндігі шығады (п > 1,2 болған кезде).

Ірі орнақ тұғыры құрылымында қатаң қаңқа бұрыштарын едуір жұмырландыру қарастырылған. Бұндай жағдайда статикалық анықталмайтын момент М_о дәлденген мынандай формуламен есептеледі (J₁ = J₃):

(8.5)

мұндағы r және J₄ – жұмырлану радиусы және қаңқаның жұмырланған қимасының инерциялық моменті; r = 0 болған кезде (8.5) формуласы (8.3) формуласына ұқсас болып жазылады.

Металды илемдегенде тұғырдың маңдайшасында және тіреуішінде пайда болатын кернеулерді анықтайық.

Тұғырдың маңдайшасы Y күшінің және М₁ және М₃ моменттерінің әсерлерінен иілуге түседі. Осындайда соңғылары Y күшінің июші әсерін азайтады. Жоғарғы маңдайшаның ортасындағы есептелген июші моменттер және созатын кернеулер мынаған тең: М_В = М_П – М₁; σ_в = М_В/W₁, ал төменгі маңдайшаның ортасында олар мынаған тең: М_Н = М_П – М₃; σ_н = М_Н/W₃, мұндағы W₁ және W₃ – төменгі және жоғарғы маңдайшалардың ортанғы қимасының кедергі моменттері.

Тұғырдың әрбір тіреуіші (оң жағы және сол жағы) Y/2 күшімен созылады және тіреуіш биіктігі бойынша ( ұзындығы) өзгеретін моментпен иіледі. Айтылған момент М₁ мөлшерінен (тіреуіштің жоғарғы жағында) М₂ мөлшеріне дейін (тіреуіштің төменгі жағында) өзгереді. Осы моменттердің әсерімен тіреуіш тұғыр терезесі ішіне қарай иіледі. Сондықтан тіреуіштің сыртқы жағында қысу кернеулері (сурет 8.3-гі В нүктесі), ал тіреуіштің ішкі жағында тарту кернеулері (сурет 8.3-гі А нүктесі) пайда болады. Тіреуіштің биіктігі бойынша орташа көлденең қима үшін қосынды тартатын кернеу (А нүктесі) мынаған тең болады:

(8.6)

мұндағы F₂ және W₂ – тіреуіштің АВ қимасының ауданы және кедергі моменті.

Тұғырлар илемдеу орнағының ірігабаритті және ең жауапты тетіктері болып саналады. Сондықтан оларды беріктік қоры үлкен (n > 10) құйылған көміртекті болаттардан жасайды ( = 500 – 600 МПа). Ұсақ сортты орнақтардың үлкен емес жұмысшы қапастары үшін кейбірде шар тәрізді графиті бар жоғары беріктікті шойыннан жасалған тұғырларды қолданады.

Есептуші рұқсат етілетін мынандай кернеулерді қолданады: көміртекті болаттардан жасалған тұғырлар үшін: [ ] = 50 – 60 МПа; жоғары беріктікті шойыннан жасалған тұғырлар үшін [ ] = 40 – 50 МПа.

Қаңылтырды ыстықтай әсіресе суықтай илемдейтін кең жолақты орнақтарда тек қана тұғырдың беріктігіне (оларда пайда болатын кернеудің мөлшерімен сипатталатын) мән бермейді, ал тағы да илемдеген кезде серпімді деформацияның мөлшерімен анықталатын олардың қатаңдығына мән береді. Егер пішінбілікке түсетін күш өзгерген кезде (илемдеген кезде әр түрлі технологиялық параметрлердің өзгеру себебінен, мысалы илемделетін металдың температурасы мен ағым шегі өзгерсе) тұғырдың серпімді деформациясы едәуір өзгеретін болса, онда илемделген жолақтарда қалыңдық бойынша өлшемнің шақтамасын артып алақалыңдық пайда болады.

Тік бағыттағы тұғырдың серпімді деформациясы екі маңдайшаның иілу деформациясының және тұғыр тіреуішінің созылу деформациясының қосындысы болып саналады.

Y күшініңжәне М₁(М₃) моменттерінің июінен қатаң қаңқаның маңдайшасының нәтижелік иілуі мынаған тең (бұл материалдар кедергісі пәнінен белгілі):

жоғарғы маңдайшасы үшін ;

төменгі маңдайшасы үшін ,

(8.7)

ұзындығымен салыстырғанда маңдайшаның қалыңдығы үлкен болатындықтан әрбір маңдайшаның ортасында көлденең күштің әсерінен пайда болатын серпімді деформацияны мынандай формуламен ескеру қажет:

(8.8)

Мұндағы k = 1,2 (арқалық-маңдайшаның тікбұрышты қимасы үшін) қиманың пішін коэффициенті; G – ығысу модулі: болаттан жасалған құйма үшін G = (3/8)Е = 0,75·10 МПа.

Y күшіментұғырдың тіреуішін созғанда пайда болатын деформацияны былай табуға болады:

(8.9)

мұндағы Е – серпімділік модулі, : болаттан жасалған құйма үшін Е = 2,10⁵ МПа.

Тұғырдың тік деформациясының қосындысын былай анықтауға болады:

(8.10)

Көптеген жағдайда мынаған рұқсат берілетіндіктен: М₁= М₃= М₀; F₁= F₃ жоғарғы және төменгі маңдайшаның иілуін бірдей ғып қабылдауға болады. Онда мынаны жаза аламыз:

(8.11)

(8.12)

Тік бағытпен (Y күші әсер ететін бағытпен) тұғырдың қосынды деформациясы мына мөлшерден асып кетпеуі қажет: суықтай илемдейтін орнақтар үшін 0,3 – 0,5 мм; ыстықтай илемдейтін орнақтар үшін 0,6 – 1,0 мм (Y = 5 15 МН болған кезде).

Практикада тұғырдың серіппелік қасиетін берілген күш Y түскендегі серпімділік деформациясының мөлшерімен сипаттау ғана ыңғайлы емес, ал тағы да мынандай құрылымдық серіппелік қатаңдықпен сипаттау ыңғайлы (қатаңдық модулімен С, МН/мм)

(8.13)

Осы қатаңдық модулі қандай күште Y деформация 1 мм тең болатындығын көрсетеді.

Қаралған (8.7), (8.8) және (8.9) формулаларынан маңдайшаның және тіреуіштің барлық серпімділік деформациясы Y күшіне пропорциональды екендігі көрініп түр. Осы деформацияның мәндерін (8.13) формуласының бөлгіш бөліміне қойып мынаны аламыз (п = 1 және F₁= F₃ болған кезде):

(8.14)

Сөйтіп тұғырдың қатаңдығы Y күшінің нақты мәнінен тәуелді болмайды (өйткені ). Осы қатаңдық тек құрылымдық өлшемдермен, мынандай параметрлермен: және тұғыр материалының серпімділік модулімен Е анықталады.

Жаңа илемдеу орнақтарын жобалаған кезде жұмысшы қапастың тұғыр қатаңдығының келесі мәндерін қабылдайды: ыстықтай илемдейтін орнақтар үшін (сортты) 5 – 8; (табақты) 10 – 15, суықтай илмдейтін табақты орнақтар үшін 15 – 20.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒