Жильцов АП - Презентационные лекции Прокатное оборудование / Лекция 4
.pdf
Прокатное оборудование
Лекция №4
темы лекции
Основы прочностного расчета зубчатого соединения головки шпинделя с валковой муфтой
Шестеренные клети в составе привода
Основы расчета зубьев шестеренных валков на прочность
Расчет шестеренной клети на опрокидывание
Муфты главной линии (привода валков)
Прокатное оборудование
Основы прочностного расчета зубчатого соединения головки шпинделя с муфтой
Зубья соединения при передаче Мкр испытывают напряжения смятия
Условие прочности: |
σсм = |
Мкр |
≤ [σ]см |
|
k3•z•h•do•b |
||||
|
|
|
k3 — коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями z — число зубьев; z = do/m; b - ширина зуба
[σ]см =σT/S•kсм•kд
σT — предел текучести материала зубьев
S ≈ 1,4 — коэффициент запаса прочности (ответств. соединение) kсм — коэффициент концентрации нагрузки при смятии
kд — коэффициент динамичности при работе привода с ударами и вибрацией
kсм = k3•kпр•kп
kпр ≈1,4— влияние продольной концентрации нагрузки по ширине b
kп ≈ 1,2 — влияние концентрации нагрузки в связи с погрешностю изготовления зубьев
Прокатное оборудование
Основы прочностного расчета зубчатого соединения головки шпинделя с муфтой
При контакте зубьев по всей ширине и рабочей высоте происходит износ зубьев
Условие обеспечения износостойкости (по контактному давлению р):
р = |
Мкр |
≤ [ρ]≈ 12÷15 МПа |
|
0,9•b•do2 |
|||
|
|
Прокатное оборудование
Конструкция шпинделя на подшипниках качения (карданный шпиндель)
1. Валковая муфта
2. Крепежные болты
3. Полумуфта-вилка
4. Наружная обойма
5. Роликовый подшипник
6. Крепежные элементы втулки 8
7. Крепежные элементы втулки 8
8. Втулка
9. Внутренняя втулка
10. Полумуфта-вилка
11. Тело шпинделя
12. Крестовина
Прокатное оборудование
Шестеренные клети в составе привода валков
Назначение: разделение Мкр от главного двигателя, передача Мкр шпинделям и валкам
Верхняя шестерня (шестеренный валок)
Нижняя шестерня приводная (шестеренный валок)
3 типа шестеренных валков
Вш/Аш = 1,0-1,25 — узкие 1,6-2,0 — средние 2,0-2,5 — широкие
do = |
Dн. в. + Dизн. в. |
+ |
Н |
|
2 |
8÷10 |
|||
|
|
Н - максимальная высота подъема верхнего валка прокатной клети
Dн. в.,Dизн. в. — диаметр нового и максимально
изношенного валка
Прокатное оборудование
Конструкция шестеренных клетей
1 |
2 |
3 |
7 |
4 |
6 |
5 |
|
1.Крышка корпуса
2.Верхний шестеренный валок
3.Опоры шестеренного валка
4.Корпус (основание)
5.Нижний (приводной) шестеренный валок
6.Подушки (корпус) подшипника
7.Крышки с уплотнителями
1
2
5
4
Прокатное оборудование
Конструкции комбинированных шестеренных клетей
|
Передача Мкр на 4 шпинделя |
|
|
Редуктор — шестеренная |
|
||
|
|
(12 и 20 валковые клети) |
|
|
клеть |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ведомое зубчатое |
|
|
|
|
|
|
|
колесо привода |
|
|
|
|
|
|
|
||
Ведомые |
|
Ведомые |
|
|
|
||
шестерни |
|
шестерни |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Приводная шестерня Ведущая шестерня привода
не показана (горизонтальная плоскость)
Прокатное оборудование
Шестеренные клети
Материалы
—Шестеренные валки: Сталь 40ХН, 37ХН3А, 38ХГН, 60Х2МФ
Поверхностная закалка зубьев до НВ=500÷600
—Корпус, крышка (литье):
Чугун ВЧ-45-5, СЧ-32-52
Сталь 3ОЛ
—Корпус, крышка (сварные): Сталь 20, Сталь 35
Геометрические параметры зацепления
βш ≈ 30 — угол в торцевом сечении
αш ≈ 20 — эвольвентный угол зацепления
z = 18÷29 (до 50) — число зубьев
Подшипники
—Скольжения - с баббитовой заливкой
—Качения - 2-х рядные: Роликовые конические Роликовые сферические
Прокатное оборудование
Основы расчета шестеренных валков на прочность
2 вида расчетов:
По контактному выкрашиванию
σк = 680 2Мзуб ≤ [σк]
Аш Вш
Для сталей 40ХН, 60ХН2МФ
[σк] = 900 МПа
Аш = cosm•zβ
Мзуб — крутящий момент, передаваемый зубьями шестеренного валка
Проверка зубьев на изгиб
σизг = 2Мзуб•ϕ/y•mн2•z•Вш ≤ [σизг] [σизг] = 200 МПа
mн — нормальный модуль зацепления
ϕ— коэффициент концентрации (способ изготовления)
ϕ= 1,5-1,8
у — коэффициент формы зуба
z = 18-29 |
y = 0,35-0,42 |
z = 30-50 |
y = 0,43-0,45 |
z > 50 |
y = 0,45 -0,48 |
Прокатное оборудование
Расчет шестеренной клети на опрокидование
Моменты, действующие на клеть
Мкр=Мпр (+) - со стороны двигателя М1 и М2 (+,-) - реактивные моменты со стороны валков
Мопр = Мкр+М1-М2
Аварийные ситуации:
1.Сломался нижний шпиндель М2=0, М1=Мпр, Мопр=2Мпр
Q = |
1 |
|
Мопр |
- |
Gш.к. |
n |
|
b |
2 |
||
|
|
|
Qб=(1,2-1,4)Q, σб=4Qб/dб2 < [σб]
Qб — нагрузка, воспринимаемая болтом с учетом усилия затяжки