Материал: Модернизация привода тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки листового проката

, Н, (2.31)

где F_t - окружная сила, Н;

Р - мощность на валу, Вт;

V - линейная скорость, м/с.

.

Давление в шарнире

< [p] ,МПа, (2.34)

где К_ц - коэффициент качества цепи, для цепи типа ПР принимаю К_ц = 0,85; согласно рекомендациям; [6, c. 261]

К_м - коэффициент, учитывающий количество рядов цепи, К_м = 2,5; [6, c. 258]

F_оп - проекция опорной поверхности шарнира, F_оп=1182 мм²; [19, c. 10]

[p] - допустимое давление в шарнире, [p] = 35 Мпа. [11, c. 13]

< [p].

Заданные нормы прочности соблюдаются, значит, дееспособность цепи обеспечена.

2.2.3 Основные параметры цепной передачи, конструирование звездочек

, мм, (2.35)

где а - межосевое расстояние, предварительно принимаем а = 710 мм

 (2.36)

Число звеньев цепи

 (2.37)

Округляем до целого числа L_t = 83.

Уточненное межосевое расстояние

мм. (2.38)

Диаметр делительной окружности ведущей звёздочки

 , мм , (2.39)

мм

Диаметр делительной окружности ведомой звездочки

, мм, (2.40)

 мм.

Диаметры наружных окружностей звездочек

 , мм, (2.41)

312,62 мм.

, мм, (2.42)

689,52 мм.

Диаметр ступицы ведущей звёздочки

, мм, (2.43)

где d_cт - диаметр ступицы, мм;

d_в - диаметр посадочной поверхности вала, мм.

 мм.

Длина ступицы ведущей звёздочки

, мм, (2.44)

где l_ст - длина ступицы, мм.

 мм.

Диаметр ступицы ведомой звёздочки

, мм, (2.45)

мм.

Длину ступицы ведомой звездочки назначаю конструктивно, l = 169мм.

Толщина диска ведомой звездочки

, мм, (2.46)

где В_вн - расстояние между пластинами внутреннего звена, для выбранной це-

пи В_вн=25,4мм.

 мм.

Для придания конструкции ведомой звездочки дополнительной прочности целесообразно применение симметрично расположенных ребер жесткости.

2.2.4 Силы действующие в передаче

Силы действующие на цепь

Окружная сила F_t = 11454,5 Н;

От центробежных сил

F_v = , кг/м, (2.47)

F_v =  кг/м.

От провисания

F_f = , Н, (2.48)

где k_f - коэффициент передачи, при вертикальном положении k_f = 1;

F_f =  Н.

Расчетная нагрузка на валы

F_в = F_t + 2F_f, Н, (2.49)

F_в =  Н.

.3 Расчет и проектирование приводного вала

.3.1 Ориентировочный расчет и конструирование вала приводного ската

Конструктивно вал приводного ската ступенчатый и состоит из ступеней: ступень 1 - для посадки ходовых колёс, ступень 2 - для посадки подшипников качения, ступени 3 и 5 - свободная часть вала, ступень 4 - для напрессовывания звезды цепной передачи.

Сначала рассчитываем диаметр вала под посадку звезды цепной передачи. Применяемый материал - Сталь 45.

, мм, (2.50)

где d - диаметр вала, мм;

Т - крутящий момент, Н/мм²;

[τ_к] - допускаемое напряжение на кручение, равно [τ_к]=15…20 МПа (Н/мм²). [39,c.161]

Получается что минимальный диаметр вала приводного ската должен быть не менее 115,57мм; по ряду стандартных чисел [39,c.161] принимаю предварительно:

размер под ходовые колёса равен 130мм

размер шеек под посадку подшипников качения - 140мм

размер под посадку звезды зубчатой передачи - 155мм

размер незадействованной поверхности вала - 175мм

По результатам конструирования рисуем эскиз вала (см. Приложение 1).

.3.2 Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов

При работе тележки, подшипники скатов подвергаются значительным радиальным нагрузкам от веса деталей привода, металлоконструкций тележки и транспортируемого металла. Таким образом, основным требованием, предъявляемым при выборе подшипников для скатов, является способность воспринимать высокие радиальные нагрузки, а также допускать незначительный перекос во время работы. Незначительными осевыми нагрузками, возникающим вследствие неточности сборки привода, или монтажа рельсовых путей при расчете можно пренебречь из-за их малой величины.

Предварительно выбираю роликовые радиальные сферические подшипники легкой серии. Для диаметра вала 140 мм выбираю подшипник 3003128 ГОСТ 5721-75 с диаметром внутреннего кольца 140 мм. [5,c.466]

Подшипники устанавливаются в литых неразъёмных корпусах. Смазка подшипников - периодическая закладная, осуществляется при помощи шприца-маслёнки через отверстие для смазки. Низкая скорость вращения ската, отсутствие нагрева подшипникового узла при работе, низкая запылённость позволяют применить щелевые уплотнения.

.3.3 Эскизная компоновка узла приводного вала

Выполняем эскизную компоновку вала . (Приложение 2)

.3.4 Проверка долговечности выбранных подшипников

По результатам эскизной компоновки формируем расчетную схему вала приводного ската рисунок 2.2

Вал приводного ската несет нагрузки от половины веса рулона Р_р, половины веса металлоконструкций тележки и установленных на ней механизмов Р_м.т, и нагрузку от цепной передачи F_в.

Н, Н,  Н,

Рисунок 2.2 - Расчетная схема вала приводного ската

Давление от цепной передачи разбиваем на составляющие

, Н, (2.51)

Н

Реакции опор в вертикальной плоскости

 , (2.52)

 , (2.53)

, Н,(2.54)

 Н.

, Н, (2.55)

 Н.

Проверка

 (2.56)

Условие выполнено, уравнения составлены верно.

Строим эпюру моментов

 (2.57)

Н⋅м. (2.58)

Н⋅м. (2.59)

 (2.60)

Реакции опор в горизонтальной плоскости:

 (2.61)

  (2.62)

, Н,   (2.63)

 Н.

, Н,  (2.64)

Н.

Проверка:

, (2.65)

.

Уравнения рассчитаны верно.

Эпюры моментов

 (2.66)

Нм (2.67)

Нм(2.68)

 (2.69)

Суммарные реакции

, Н, (2.70)

Н.

, Н, (2.71)

Н

Опора А имеет наиболее большую нагрузку, значит проверочный рассчет подшипников следует выполнять по опоре А.

Равномерная нагрузка (эквивалентная)

, Н, (2.72)

где k_t - температурный коэффициент, k_t = 1; [39, c. 215]

Х - коэффициент, Х = 1; [5, c. 471]

V - коэффициент, V = 1; [5, c. 471]

Р - нагрузка, Р = R_A= 86011,75 Н;

k_s - коэффициент нагружения, k_s = 1,1. [39, c. 214]

Н.

Номинальная долговечность в оборотах

 , млн.об, (2.73)

где L - номинальная долговечность, млн/об;

С - динамическая грузоподъемность подшипника, Н;

r - показатель степени, согласно рекомендациям [39, c. 211], для роликоподшипников r = .

 млн.об.

Номинальная долговечность в часах

, ч, (2.74)

 ч

По ГОСТ16162-85, [39,c.220] минимальная надежность для подшипников равняется 10000 часов. Надежность выбранных подшипников выше, значит подшипники выбраны правильно.

2.3.5 Уточненный расчет приводного вала

Определение запаса прочности для опасных сечений.

Материал вала приводного ската - сталь 45 подверженная нормализации, с пределом выносливости равным s_в = 570 МПа,

предел выносливости при симметричном цикле изгиба

s_-1 = , МПа, (2.75)

s_-1 = МПа.

предел выносливости при симметричном цикле кручения

t_-1=МПа, (2.76)

t_-1=МПа.

Масштабные факторы по рекомендациям [14, c. 166]:

e_s - для нормальных напряжений, e_s = 0,61;

e_t - для напряжений кручения, e_t = 0,52.

Сечение А - А.

Концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой.

Момент сопротивления кручению

, мм³, (2.77)

 мм³

Амплитуда и напряжение от нулевого цикла

, МПа, (2.78)

МПа.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 (2.79)

Амплитуда цикла нормальных напряжений

, МПа, (2.80)

МПа.

среднее напряжение s_m = 0 согласно рекомендациям [39,c.163] коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

, (2.81)

итоговый коэффициент

 (2.82)

где  - допускаемое значение коэффициента запаса прочности, =2,5 согласно рекомендациям [39,c.163]

условие , прочность сечения обеспечена.

Сечение Б - Б

Концентрация напряжений обусловлена посадкой ведомой звездочки с натягом.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

 Нм (2.83)

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

Нм (2.84)

Общий изгибающий момент в сечении

, Нм, (2.85)

Нм.

Осевой момент сопротивления

, мм³ (2.86)

 мм³