4 Задание

Произвести расчёт универсального шпинделя на прочность.

5 Ход выполнения работы

В соответствии с заданным вариантом необходимо:

• выбрать типоразмер шпинделя;

• по стандартным соотношениям определить все его размеры и вычертить в масштабе, используя рисунок 1;

• определить максимальные, средние и минимальные расчётные напряжения в вилке и лопости шпинделя;

• подобрать материал шпинделя;

• определить срок службы и запасы прочности и долговечности шпинделя.

Литература

1 Единая система конструкторской документации. Справочное пособие. – М.: Издательство стандартов, 1989.

2 Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. – М.: Металлургия, 1985.

3 Королев А.А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии. – М.: Металлургия, 1987.

4 Справочник по электрическим машинам. В 2-х т. /Под общей редакцией И.П. Копылова и Б.К. Клокова/. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

6 Целиков А.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. – М.: Металлургия, 1981.

Приложение А – Исходные данные для расчёта шпинделя

Наименование	Обозна-чение	Размер-ность	Варианты
			1	2	3	4	5
1. Минимальный крутящий момент	М
2. Максимальный крутящий момент	М
3. Угол наклона шпинделя	a	град.	10	7	5	8	3
			1А	2А	3А	4А	5А
1. Минимальный крутящий момент	М
2. Максимальный крутящий момент	М
3. Угол наклона шпинделя	a	град.	12	8	0	2	5
			1Б	2Б	3Б	4Б	5Б
1. Минимальный крутящий момент	М
2. Максимальный крутящий момент	М
3. Угол наклона шпинделя	a	град.	2	4	2	12	7
			1В	2В	3В	4В	5В
1. Минимальный крутящий момент	М
2. Максимальный крутящий момент	М
3. Угол наклона шпинделя	a	град.	8	5	4	9	10

Тест

1. Укажите назначение шпинделей:

2. Укажите, какие типы шпинделей применяют в приводе прокатной клети:

3. В каких клетях применяют трефовые шпиндели:

4. В каких станах в основном используют универсальные шпиндели:

5. Укажите, какой угол подъема обеспечивают универсальные шпиндели:

6. Укажите формулу для определения длины универсального шпинделя:

7. Чем ограничивается наружный диаметр шарнира шпинделя со стороны привода:

8. Работоспособность шпинделей в большей степени зависит от:

9. Виды уравновешивания шпинделей:

10. Укажите марки стали, из которых обычно изготовляют шпиндели:

11. Диаметр шарнира шпинделя со стороны рабочей клети:

12. Благодаря шарнирной конструкции универсальных шпинделей они работают:

Практическая работа 13

Расчет шестеренной клети на опрокидывание

1 Цель работы

Изучить методику расчета шестеренной клети на опрокидывание.

2. Теоретические сведения

Шестеренные клети применяются для разделения крутящего момента, передаваемого от главного двигателя рабочим валкам. Приводной обычно является нижняя шестерня.

Шестеренные клети в зависимости от количества шестеренных валков могут быть дуо, трио, и многовалковыми. Диаметр начальной окружности валков шестеренной клети зависит от диаметра валков стана и величины наибольшего расстояния между ними при прокатке.

Во всех шестеренных клетях применяют шестерни (шестеренные валки) с шевронным зубом, т. к. при работе не возникает осевых нагрузок. В шестеренных клетях передаточное число равно 1. Поэтому, диаметр начальной окружности равен межосевому расстоянию. Число зубьев 18-29 (исходя из условий прочности зуба). Зубья подвергают поверхностной закалке для улучшения сопротивления износу. Так как, шестерня одного и того же диаметра могут передавать различные крутящие моменты, их изготавливают разной ширины 60Х2МФ с поверхностной твердостью 450-570 НВ.

Шестеренные клети состоят из следующих элементов: станина, крышки, шестерен и подушек с подшипниками. Станину закрепляют на плитовине. которую крепят анкерными болтами к фундаменту. К подшипникам и в зубчатое зацепление непрерывно подается СОЖ от центральной смазочной станции.

2.1 Методика расчета шестеренной клети

1 Опрокидывающий момент равен:

, (1)

где, Мкр- крутящий момент от привода,

М_1,2- реактивные моменты со стороны шестеренчатых прокатных валов и шпинделей,

2 Рассмотрим частные случаи работы прокатной клети для определения максимального опрокидывающего момента:

2.1 Нагрузка равномерно распределяется между прокатными валками, т.е.

М₁=М₂; Мопр=Мкр

2.2 Сломался верхний шпиндель, тогда:

М₂=0; М₁=Мкр; Мопр=0

2.3 Сломался нижний шпиндель, тогда:

М!=0; М₂=Мкр; Мопр=₂Мкр

Т.е., максимальный опрокидывающий момент равен ₂Мкр. Возникающее усилие максимального опрокидывающего момента будет вызывать деформацию растяжения у болтов, соединяющих шестеренную клеть с фундаментом.

3 Усилие, действующее на один болт равно Q, МН

, (2)

где n - число болтов, соединяющих шестеренную клеть с одной стороны.

Q=

4 Усилие затяжки болта Qзат, МН

Qзат=(1,2 1,4)Q

, (3)

Qзат=

5 Из условия деформации болта на растяжение определяем диаметр болта:

Ср=Qзат/Fо≤[С]

, (4)

Cр=

где Fо - площадь сечения болта:

Fo=πd²/4 , (5)

Fo=

[G]- допустимые напряжения:

[G]=Gв/5 , (6)

где Св - временное сопротивление материала болта, для Ст.З

Св=400МН/м²

[G]=400/5=80 МН/м²

6 Подставим Рб в формулу (4), получаем:

, (7)

7. Полученный диаметр уточняем по ГОСТ 7805-70.