4. Розрахунок двостоякових кантувачів з поворотною рамою практичне заняття №5

У зварювальному виробництві часто використовують двостоякові безшпиндельні кантувачі зі з’єднуючою кріпильною рамою, платформою або станиною. В таких кантувачах зварюваний виріб закріплюється на рамі, що установлюється за допомогою болтів на кінцевих цапфах кантувача. В свою чергу, цапфи кантувача змонтовані на двох самоустановних підшипниках. Таким чином, в них відсутні передня та задня бабки з їх двохопорними шпинделями. Відстань від опорної поверхні рами до осі обертання кантувача можна змінювати в залежності від розмірів виробу з таким розрахунком, щоб загальний центр ваги виробу та поворотної рами по можливості співпадав з віссю обертання. При цьому момент обертання, а отже, і потужність приводу будуть мінімальними. Це досягається за рахунок застосування регульованого по висоті закріплення кінцевих цапф до рами, тобто рухомимих по вертикалі.

Завдання №5. Для двостоякового кантувача з поворотною рамою (Рис. 5) розрахувати діаметри цапф приводного та неприводного стояків, а також потужність приводного двигуна за наступними вихідними даними, що наведені в таблиці 5.

Рис. 5. Розрахункова схема двостоякового кантувача

з поворотною рамою

Таблиця 5

Вихідні дані	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
G,кн	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5
R, м	0,1	0,15	0,2	0,15	0,15	0,2	0,15	0,1	0,1	0,15	0,15	0,2
к, м	0,1	0,12	0,15	0,1	0,13	0,14	0,15	0,14	0,13	0,12	0,14	0,15
а, м	1,0	1,2	1,3	1,4	1,5	1,4	1,3	1,2	1,2	1,4	1,5	1,5
в, м	1,0	2,0	1,8	1,9	1,5	1,4	1,9	1,8	2,0	1,6	1,9	2,0
е, м	0,1	0,15	0,2	0,17	0,16	0,13	0,12	0,1	0,2	0,18	0,19	0,2

В приведеному варіанті систему можна розглядати як двохопорну балку вільно оперту на дві опори, особливо коли будуть застосовуватися самоустановні сферичні шарикові або роликові підшипники (Рис.5).

Крутний момент, який передається на привод кантувача

,

де ‑ вантажний крутний момент, нм;

‑момент сил тертя в підшипниках, нм;

;

A, C ‑ реакції в підшипниках, н;

‑діаметри цапф, м.

Вертикальні реакції в підшипниках

Підсумкові радіальні сили в підшипниках:

а) при нижньому розміщенні ведучої шестерні

де ‑ окружна сила на зубчастому колесі, н;

б) При боковому розміщенні ведучої шестерні

.

Згинальний момент, який діє на цапфу в перерізі А:

.

За визначеними силами та моментами проводяться подальші розрахунки усіх елементів кантувача: поворотної рами, опорних цапф, підшипників та інших конструктивних елементів.

Діаметр цапфи в перерізі А

Потужність N приводу кантувача розраховується за формулою

,

де к_і=1,2…2 – коефіцієнт, що враховує інерційні сили

- кутова швидкість обертання рами кантувача, 1/с;

М_кр- крутний момент, який повинен бути подоланий приводом, нм;

η₀=η_ч+η_з –загальний ККД приводу.

Вибір частоти обертання кантувача необхідно визначати з допустимої окружної швидкості виробу, що обертається. Для середніх габаритів виробу вона приймається рівною м/хв. А взагалі, частота обертання шпинделя кантувача не повинна перевищувати n=5 об/хв.