Расчет на прочность валков шестеренных клетей

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

И ПРОВЕРКА НА ОПРОКИДЫВАНИЕ

Цель работы: Изучение конструкции шестеренных клетей, их принципа работы, и выполнить расчет на прочность зубчатого зацепления валка, а так же на опрокидывание клети. Исходные данные приведены в таблице 8.2.

Теоретическая часть

Максимальный крутящий момент, передаваемый зубчатым зацеплением

; (8.1)

где - максимальный момент, передаваемый зубчатым зацеплением, Н ^.мм; - коэффициент концентрации нагрузки и качества изготовления.

Как правило, разрушение шестерен происходит из-за контактного выкрашивания, поэтому проверку зацепления проводим по контактной прочности

, (8.2)

где – межцентровое расстояние, мм; – ширина шестерни, мм; - допускаемое напряжение на контактах смятия, для марок сталей 40Х, 60Х2МФ; – передаточное число.

Ширину шестерни необходимо выбирать от типа клети (узкие , средние и широкие ). Тип клети необходимо выбирать самостоятельно.

Проверка зубьев по напряжениям изгиба у основания

(8.3)

где - коэффициент концентрации, зависящий от изготовления зуба, - при долблении ; при червячном фрезеровании и при дисковом фрезеровании (способ изготовления зуба выбрать самостоятельно); - коэффициент формы зуба, при числе зубьев до 29, ; при числе зубьев от 30 до 50, ; при более 50, ; – число зубьев; - нормальный модуль зацепления, мм.

Нормальный модуль выбирают в интервале и выбирают его по ГОСТ9563-60 в мм.

Таблица 8.1. Модуль зубчатого зацепления, мм (ГОСТ9563 - 60)

Суммарное число зубьев

; (8.4) где - угол наклона зубьев ().

Суммарное число зубьев желательно принимать в пределах 36…58.

Допускаемые напряжения изгиба для сталей марок 40Х, 60Х2МФ .

Рис.8.1. К расчету шестеренного валка: а) силы, действующие в шевронном

зубчатом зацеплении; б) направление сил в торцевом сечении.

Проверка шестеренного валка на прочность. Угол в торцевом сечении шестерни

;

Зная , определим усилие, действующее в зубьях, в этом сечении. Из рис.8.1 находим

; (8.5)

где - максимальное окружное усилие в зацеплении шестерен.

Значение можно определить из крутящего момента, передаваемого зацеплением

; (8.6)

где - диаметр начальной окружности шестерни, ().

Это усилие, направленное под углом к горизонтали, изгибает шейки шестеренного валка и воспринимается подшипниками. На каждую шейку действует усилие равное

. (8.7)

Максимальное напряжение изгиба в сечении I-I между шейкой и шестеренкой равно

. (8.8)

Изгибающий момент в этом сечении будет равен произведению силы , действующей на шейку, на расстояние от оси шейки до опасного сечения I-I. Это расстояние можно принять равным половине длинны шейки шестеренного валка, т.е. , тогда

; (8.9)

где и - длинна и диаметр шейки шестеренного валка.

Кроме напряжений изгиба в шейках шестеренных валков возникают так же напряжения кручения. Максимальные напряжения кручения будут в шейке шестерни со стороны двигателя (или редуктора)

; (8.10)

где - максимальный крутящий момент, передаваемый шейкой двум шестерням от ведущего вала (или редуктора).

Результирующие напряжения в этой шейке от действия изгибающего и крутящего моментов будет равно

. (8.11)

Расчет шестеренной клети на опрокидывание. Для выбора диаметра болтов крепления шестеренной клети к фундаменту определяется усилия, действующие на болты с одной стороны (см. рис. 8.2)

; (8.12)

где – вес клети, – расстояние между болтами, установленными с одной и другой стороны шестеренной клети, - опрокидывающий момент, действующий на клеть.

Для того чтобы лапы плитовины не отходили от фундамента, каждый болт надо затянуть с усилием 20…30% больше растягивающего усилия, т.е. усилие в одном болту

; (8.13)

где – число фундаментных болтов с одной стороны клети.

Диаметр болта определяется из условия прочности

; (8.14)

где - допускаемые напряжения материала болта на растяжение.

Опрокидывающий момент, дейс-твующий на клеть будет равен

; (8.15)

Рис.8.3. К расчету шестеренной клети где - вращающий момент на верх-

на опрокидывание нем (неприводном) шестеренном валку,

- вращающий момент на нижнем (приводном) шестеренном валку.

Для определения максимального опрокидывающего момента рассматривается три случая работы клети:

1. Простой процесс прокатки (нормальная работа стана), т.е. , тогда ;

2. Поломан верхний шпиндель, т.е. , тогда и весь крутящий момент будет предаваться нижним шпинделем () и

3. Поломан нижний шпиндель, т.е. , тогда и весь крутящий будет передаваться верхним шпинделем () и .

Отчет о работе должен содержать: тему и цель работы, расчетные схемы и расчетную часть со всеми пояснениями; в конце работы необходимо сделать вывод, в котором необходимо указать основные параметры шестеренной клети и выбранные фундаментные болты, которые рассчитывают по максимальному опрокидывающему моменту. Если условия прочности не выполняются, то необходимо предложить решение возникшей проблемы. Для подготовки к защите ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1) Объясните принцип работы шестеренной клети.

2) Почему в шестеренной клети передаточное число равно еденице

3) В каких целях используют шестеренную клеть

4) Изобразите кинематическую схему шестеренной клети для двадцативал-кового стана.

Таблица 8.2. Исходные данные для выполнения работы

- масса шестеренной клети
Вариант								Вариант
кНм	мм	мм	мм	т	м	-	кНм	мм	мм	мм	т	м	-
	0.8					1.5			1.8					1.8
	1.0					2.0			1.9					2.6
	1.1					1.8			2.0					2.8
	1.2					2.2			2.1					1.8
	1.3					2.4			0.6					2.0
	1.4					2.2			0.7					1.2
	0.9					1.8			0.8					1.5
	1.5					2.2			0.9					1.2
	1.6					2.0			1.0					2.2
	.1.2					2.2			1.1					0.8
	1.3					2.4			1.2					2.0
	1.4					2.0			1.3					1.8
	1.5					1.8			1.4					2.0
	1.6					2.6			1.5					1.6
	1.7					2.4			1.6					1.8

Литература

1. Гулидов И.Н. эксплуатация механического и транспортного оборудования прокатных цехов. – М.: Металлургия, 1991.

2. Вейс А.И. и др. средства огневой зачистки металла. – М.: Металлургия, 1987

3. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. – М.: Металлургия, 1987.

4. Пучкин А.Е. Эксплуатация, техническое оборудование и ремонт гидроприводов металлургического оборудования. – М.: Металлургия, 1991.

5. Плахин В.Д. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин. – М.: Металлургия, 1983.

6. Ушаков Н.С. Мостовые и электрические краны. – Л.: Машиностроение, 1988.

7. Целиков А.И., Полухин Н.И., Гребенин В.М. и др. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. – М.: Металлургия, 1988.

8. Федосов Н.М., Бринза В.Н., Астахов И.Г. – Проектирование прокатных цехов. М.: Металлургия, 1983.

Франценюк И.В., Франценюк Л.И. Современное металлургическое производство. – М.: Металлургия, 1999

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технические данные двигателей постоянного тока производства завода «Электротяжмаш»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Технические данные реверсивных двигателей постоянного тока серии П2 21-25-го габаритов производства ПО ХЭМЗ

ПРИЛОЖЕНИЕ В Технические данные двигателей постоянного тока производства ЛПЭО «Электросила»

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности