Теоретическая часть
Максимальный крутящий момент, передаваемый зубчатым зацеплением
;
(8.1)
где
- максимальный момент, передаваемый
зубчатым зацеплением, Н.мм;
- коэффициент концентрации нагрузки и
качества изготовления.
Как правило, разрушение шестерен происходит из-за контактного выкрашивания, поэтому проверку зацепления проводим по контактной прочности
,
(8.2)
где
– межцентровое расстояние, мм;
– ширина шестерни, мм;
- допускаемое напряжение на контактах
смятия, для марок сталей 40Х, 60Х2МФ;
– передаточное число.
Ширину
шестерни необходимо выбирать от типа
клети (узкие
,
средние
и широкие
).
Тип клети необходимо выбирать
самостоятельно.
Проверка зубьев по напряжениям изгиба у основания
(8.3)
где
- коэффициент концентрации, зависящий
от изготовления зуба, - при долблении
;
при червячном фрезеровании
и при дисковом фрезеровании
(способ изготовления зуба выбрать
самостоятельно);
-
коэффициент формы зуба, при числе зубьев
до 29,
;
при числе зубьев от 30 до 50,
;
при более 50,
;
– число зубьев;
- нормальный модуль зацепления, мм.
Нормальный
модуль выбирают в интервале
и
выбирают его по ГОСТ9563-60 в мм.
Таблица 8.1. Модуль зубчатого зацепления, мм (ГОСТ9563 - 60)
1-й ряд |
1.00 |
1.25 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
4.00 |
6.00 |
8.00 |
10.00 |
16.00 |
20.00 |
_ _ _ _ _ |
|
2-й ряд |
1.375 |
1.75 |
2.25 |
2.75 |
3.50 |
4.50 |
7.00 |
9.00 |
11.00 |
14.00 |
18.00 |
22.00 |
_ _ |
Суммарное число зубьев
;
(8.4) где
- угол наклона зубьев (
).
Суммарное число зубьев желательно принимать в пределах 36…58.
Допускаемые
напряжения изгиба для сталей марок 40Х,
60Х2МФ
.
Рис.8.1. К расчету шестеренного валка: а) силы, действующие в шевронном
зубчатом зацеплении; б) направление сил в торцевом сечении.
Проверка шестеренного валка на прочность. Угол в торцевом сечении шестерни
;
Зная
,
определим усилие, действующее в зубьях,
в этом сечении. Из рис.8.1 находим
;
(8.5)
где
- максимальное окружное усилие в
зацеплении шестерен.
Значение можно определить из крутящего момента, передаваемого зацеплением
;
(8.6)
где
- диаметр начальной окружности шестерни,
(
).
Это
усилие, направленное под углом
к горизонтали, изгибает шейки шестеренного
валка и воспринимается подшипниками.
На каждую шейку действует усилие равное
.
(8.7)
Максимальное напряжение изгиба в сечении I-I между шейкой и шестеренкой равно
.
(8.8)
Изгибающий
момент в этом сечении будет равен
произведению силы
,
действующей на шейку, на расстояние от
оси шейки до опасного сечения I-I.
Это
расстояние можно принять равным половине
длинны шейки шестеренного валка, т.е.
,
тогда
;
(8.9)
где
и
- длинна и диаметр шейки шестеренного
валка.
Кроме напряжений изгиба в шейках шестеренных валков возникают так же напряжения кручения. Максимальные напряжения кручения будут в шейке шестерни со стороны двигателя (или редуктора)
;
(8.10)
где
- максимальный крутящий момент,
передаваемый шейкой двум шестерням от
ведущего вала (или редуктора).
Результирующие напряжения в этой шейке от действия изгибающего и крутящего моментов будет равно
.
(8.11)
Расчет шестеренной клети на опрокидывание. Для выбора диаметра болтов крепления шестеренной клети к фундаменту определяется усилия, действующие на болты с одной стороны (см. рис. 8.2)
;
(8.12)
где
–
вес клети,
– расстояние между болтами, установленными
с одной и другой стороны шестеренной
клети,
-
опрокидывающий момент, действующий на
клеть.
Для того чтобы лапы плитовины не отходили от фундамента, каждый болт надо затянуть с усилием 20…30% больше растягивающего усилия, т.е. усилие в одном болту
;
(8.13)
где
– число фундаментных болтов с одной
стороны клети.
Диаметр болта определяется из условия прочности
;
(8.14)
где
- допускаемые напряжения материала
болта на растяжение.
Опрокидывающий момент, дейс-твующий на клеть будет равен
;
(8.15)
Рис.8.3. К расчету
шестеренной клети
где
- вращающий момент на верх-
на опрокидывание нем (неприводном) шестеренном валку,
-
вращающий момент на нижнем (приводном)
шестеренном валку.
Для определения максимального опрокидывающего момента рассматривается три случая работы клети:
1.
Простой процесс прокатки (нормальная
работа стана), т.е.
,
тогда
;
2.
Поломан верхний шпиндель, т.е.
,
тогда
и весь крутящий момент будет предаваться
нижним шпинделем (
)
и
3.
Поломан нижний шпиндель, т.е.
,
тогда
и весь крутящий будет передаваться
верхним шпинделем (
)
и
.
Отчет о работе должен содержать: тему и цель работы, расчетные схемы и расчетную часть со всеми пояснениями; в конце работы необходимо сделать вывод, в котором необходимо указать основные параметры шестеренной клети и выбранные фундаментные болты, которые рассчитывают по максимальному опрокидывающему моменту. Если условия прочности не выполняются, то необходимо предложить решение возникшей проблемы. Для подготовки к защите ответьте на контрольные вопросы.