§ 53. Определение веса готового колеса

При производстве цельнокатаных колес большое значение приобретает правильное определение веса готового колеса и свя­занного с ним веса исходной литой заготовки, являющейся частью комплектного слитка. Имеется в виду вес, а не объем, потому что колесный слиток характеризуется как различными размерами по диаметру, ввиду его конусности, так и различной плотностью отдельных участков по поперечному сечению и по высоте.

Выбор оптимального веса исходной заготовки способствует получению размеров готового колеса в заданных пределах, облег­чает настройку всех агрегатов, входящих в горячий конвейер, и позволяет быстро налаживать технологический процесс.

При наличии значительных отклонений от заданного опти­мального веса заготовки будут иметь место отклонения в разме­рах готовых колес, устранение которых может потребовать изме­нений в наладке оборудования, а в некоторых случаях приводить к потере темпа производственного потока, т. е. к снижению про­изводительности.

Рис. 173. Кривые распределения эксцентриситета ступицы относительно круга катания для цельнокатаных колес

Плотность отдельных частей готового колеса можно считать одинаковой, и поэтому определение веса готового колеса может быть сведено к определению его объема.

Цельнокатаные колеса можно отнести к осесимметричным телам сложной конфигурации. Наиболее рациональным методом вычисления объемов таких тел следует считать метод статиче­ских моментов. Объем колеса W подсчитывается по формуле

(6.1)

где —статический момент площади меридионального сече­ния относительно оси симметрии.

При расчленении меридионального сечения колеса на состав­ные части сначала выделяют площади, ограниченные прямоли­нейными контурами. Участки с криволинейными контурами всегда можно свести к дугам окружностей или эллипсов, при этом мож­но считать, что одна из главных осей эллипса параллельна оси симметрии тела. Площадь S, ограниченную дугой эллипса и дву­мя прямыми, пересекающимися под прямым углом (рис. 174), можно определить из равенства

S=0,2146ab (6.2)

где a и b — полуоси эллипса.

Координаты центра тяжести этой фигуры могут быть опреде­лены из выражений:

=0,2234а;

=0,2234b. (6.3)

Переходя к конкретному примеру определения объема цельно­катаного колеса условного диаметра 950 мм, зададимся размера­ми его элементов с учетом средних величин допускаемых откло­нений. На рис. 175 представлены размеры колеса в меридиональ­ном сечении и его расчленение на элементарные составные части; в табл. 27 приведен расчет суммарного статического момента.

Ограниченные криволинейным контуром площади IIIс и Io в пределах производственных допусков можно принять равными:

Расстояния центров тяжести этих площадей от оси симметрии (плечи) соответственно равны:

14,4+0,2234*5=14,4+1,12=15,5см;

39,3-0,2234*4=39,3-0,894=38,4см

Статический момент всего меридионального сечения:

=9112,8

Объем готового колеса определится равенством

Принимая удельный вес колесной стали у равным 7,85, по­лучим вес Q готового колеса:

Выше был приведен способ определения веса исходной литой заготовки по весу готового колеса.

Рис. 174. Элемент площади меридионального сечения колеса, ограниченный криволинейным контуром

Рис. 175. Расчленение меридионального сечения колеса на элементарные геометрические фигуры для подсчета веса

Таблица 27