Окончательный вывод о принятых конструктивных решениях
В результате анализа патентов, выпускаемых на рынок приводных рольгангов, а также рекомендации по проектированию и расчетам рольгангов представленной в литературе приняты следующие конструкции узлов модернизированного рольганга:
Для подачи листовых заготовок, наравне с трубными, предлагается отказаться от центрирующих колец на роликах, сделать их гладкими (Рис. 18).
Рис. 18 Подающий приводной ролик
Чтобы обеспечить центрирование подаваемого материала, предлагается установить по бокам конвейера прижимные центрирующие ролики на линейных направляющих. Регулирование положения ролика будет осуществляться при помощи затяжки винтов, что упрощает конструкцию (Рис. 19).
Рис. 19 Прижимной ролик
Д
ля
уменьшения габаритов конвейера
предлагается убрать выступающие
элементы (двигатель и редуктор) под
роликовое полотно. Передачу крутящего
момента осуществить цепной передачей
(Рис. 20).
Рис. 20 Рольганг, вид сбоку
Расчет на прочность
Рабочим органом рольганга являются ролики, поэтому нагрузки, действующие на рольганг, рассматриваются применительно к роликам.
Нагружение всех остальных деталей и узлов рольганга (подшипники роликов, шестерни и зубчатые колесо раздаточного редуктора, подшипника редуктора, валы редуктора, муфты и т.п.) могут быть получены по установленным нагрузкам на ролики.
Основным режимом работы рабочего рольганга (по занимаемому времени) является транспортировка проката. Для этого режима нагрузка на ролики будет определяться массой трубного проката и его длиной.
Нагрузка на один ролик обратно пропорциональна числу роликов, которые одновременно соприкасаются с подаваемым материалом. При транспортировке слитка считается, что его масса воспринимается 5-ю роликами. Но на практике некоторое число роликов непосредственно не соприкасаются с раскатом в виде его неровности, поэтому допускают, что в контакте с раскатом находятся 70% общего числа роликов. Т.к. максимальная подаваемая масса проката будет составлять 4000 кг можно предполагать, что нагрузка на один ролик будет составлять:
С полученными данными рассчитаем ролик в системе Simulation, на основе твердотельной модели, построенной в системе SolidWorks.
Вид твердотельной модели упора представлен на Рис. 21. Геометрия модели была выбрана в соответствии особенностям всей конструкции в целом. Материалом служит Сталь 20 ГОСТ 5632-72.
Рис. 21 Вид твердотельной модели ролика
Simulation - мощный и простой в использовании программный комплекс для проведения инженерных расчетов. Созданный для нужд аэрокосмической промышленности, Simulation позволяет решать любые инженерные задачи.
Simulation имеет широкий спектр специализированных решателей, позволяющих провести анализ большинства встречающихся задач для деталей и сборок:
Линейный статический анализ
Определение собственных форм и частот
Расчет критических сил и форм потери устойчивости
Тепловой анализ
Совместный термостатический анализ
Расчет сборок с использованием контактных элементов
Нелинейные расчеты
Оптимизация конструкции
Расчет электромагнитных задач
Определение долговечности конструкции
Расчет течения жидкостей и газов
Схема нагружения ролика представлена на Рис. 22.
Рис. 22 Схема нагружения ролика
В соответствии с положением ролика в рольганге и с прилагаемыми к нему нагрузками, была сформирована модель нагружения.
В качестве элементов ограничивающих перемещение ролика в пространстве взяты места под подшипники (Рис. 22, позиция 1) с двух сторон от ролика (полностью зафиксировано в пространстве). Нагрузкой является давление, распределенное по всей поверхности площадки, специально сделанной для расчета ролика, являясь как бы пятном контакта ролика от лежащей на ней трубы (Рис. 22, позиция 2), и равняющееся – 1150 кг. Эпюры результатов расчета показаны на Рис. 23 по Рис. 26.
Рис. 23 Эпюра напряжений
Деформации в ролике под действием заданных нагрузок крайне малы, поэтому для наглядности был также применен коэффициент масштабирования в графическом представлении результата. На Рис. 23 можно увидеть распределение напряжение в ролике под действием нагрузки в 1150 кг.
Рис. 24 Эпюра перемещения
Так как самое большое перемещение в упоре под действием нагрузок не превышает 0,05 мм, то для наглядного представления о перемещениях был использован коэффициент масштабирования в графическом представлении результата.
Рис. 25 Эпюра распределения запаса прочности
Данная эпюра представляет наибольший интерес, так как она определяет наименьший во всей конструкции коэффициент запаса прочности, что позволяет судить о надежности конструкции.
Из эпюры, представленной на Рис. 25 видно, что наименьший коэффициент запаса прочности составляет 4,78, что говорит о довольно хорошей надежности конструкции ролика.
Расчет коэффициент запаса прочности велся по максимальным напряжениям.
Рис. 26 Эпюра усилия сжатия
На Рис. 26 видно, что максимальные напряжения не превышают предела текучести Стали 20 (300 МПа), т.е. не будет происходить необратимых деформации при работе ролика.
На основе полученных данных можно утверждать, что ролик данной конструкции будет работать в штатном режиме при приложении максимальной нагрузки, т.е. 1150 кг.