11.2 Расчет зубчатого зацепления шестеренной клети

После выбора основных параметров зацепления производится проверочный расчет передачи. Проверка производится по допустимым контактным напряжениям [σ_кш] во избежание выкрашивания, и по допустимым напряжениям изгиба [σ_и] у основания зубьев шестерни (на статическую прочность).

Расчетный момент, передаваемый зубчатым зацеплением:

,

где к₁ – коэффициент ширины шестерни. По опытным данным:

В/d0	1,25	2,0	2,5
к1	1,4	1,55	1,65

к₂ – коэффициент концентрации напряжений; к₂ = 1,1;

к₃ – коэффициент, зависящий от класса точности изготовления зубьев. При 2-м классе к₃ = 1,2; при 3-м – 1,4.

Контактные напряжения в поверхностном слое зубьев (при перекрытии θ = 1,35):

, кгс; см.

Напряжения изгиба у основания зуба шестерни:

, кгс; см,

где Ψ – коэффициент концентрации напряжений у основания зубьев.

При нарезке пальцевой фрезой Ψ = 1,8

При нарезке червячной фрезой Ψ = 1,6

При нарезке долбяком Ψ = 1,5

m_н – нормальный модуль зацепления, см;

у – коэффициент формы зуба, зависящий от приведенного числа зубьев:

.

Для z_пр = 28÷45 у = 0,35÷0,42.

Допустимые напряжения при НВ = 200÷350 равны:

;

Обычно шестеренные валки делают из сталей с σ_в = 600÷МПа

(после нормализации) и σ_т = 320 МПа.

11.3 Расчет шестеренных валков на прочность

Опасным сечением у шестеренных валков яляется место перехода

от бочки к шейке (сеч. I-I по рис.11.4), которое расчитывается на совместное действие изгиба и кручения.

Рис.11.4 – Схема к расчету шестеренного валка

Усилие, передаваемое зубьями шестеренного валка:

,

где х_т – максимальное окружное усилие в зацеплении:

,

где α_т – угол в торцевом сечении зацепления:

Следовательно, р_т = 2,17 М_max/d₀. Усилие р_т изгибает две шейки шестеренного валка, поэтому на каждую шейку приходится реакция R = р_т/2.

Изгибающий момент в сечении I-I:

.

Напряжение изгиба в сечении I-I:

Напряжение кручения в сечении I-I:

,

где М_кр = 2М_max, т.к. шейка передает крутящий момент двум шестеренным валкам.

Приведенное напряжение в сечении I-I:

МПа.

Лекция № 12

12.1 Проектирование рольгангов

Требования к рольгангам определяется их назначением. Рабочие рольганги, как правило, работают в более тяжелых условиях, чем транспортные, и должны иметь больший запас прочности. Кроме того, для синхронизации со скоростью вращения валков рабочей клети их скорость должна регулироваться в широких пределах. Транспортные рольганги обеспечивают перемещение металла вдоль всей технологической линии, обычно имеющей значительную длину, и поэтому требуется минимизация их массы. Для приемных рольгангов важным качеством является способность выдерживать ударныенагрузки при падении заготовок с некоторой высоты при их доставке электромагнитными кранами. Станинные рольганги также должны демпфировать ударные нагрузки и выдерживать давление со стороны полосы при ее загибе вниз. Достаточно специфические требования предъявляются к печным рольгангам, поскольку их ролики подвергаются воздействию высокой температуры и окислительной атмосферы внутри печи. Вследствие этого ролики печных рольгангов делают полыми, водоохлаждаемыми, а привод размещают вне печи.

Во всех случаях требуется минимизация расхода электроэнергии при эксплуатации рольгангов, надежность в работе и ремонтопригодность.

Основными параметрами рольгангов являются диаметр роликов d, длина бочки l_p, шаг роликов t, количество роликов n и скорость рольганга v_p (рис.12.1). Диаметр роликов следует делать минимальным, т.к. это уменьшает их массу и момент инерции.

Рисунок 12.1 – Основные параметры рольгангов

Однако снизу d_p ограничен прочностью роликов, а при наличии бокового движения металла, что имеет место у приемных рольгангов, габаритами подшипников и привода.

Шаг роликов t у рольгангов, перемещающих короткие и тяжелые заготовки (слитки, слябы) определяется из условия расположения заготовки не мене чем на двух роликах. При транспортировке длинных и тонких раскатов шаг должен быть достаточно мал для не провисания полосы под действием собственного веса.

Длина бочки l_р роликов рабочих рольгангов равна длины бочки валков клети, а у обжимных и толстолистовых станов - больше, для размещения линеек манипуляторов. Длина бочек транспортных рольгангов на 150÷200мм больше максимальной ширины перемещаемого металла, а при транспортировке раскаленных слитков и слябов – на 300÷500мм больше для предотвращения перегрева подшипников.

Число роликов определяется делением длины рольганга на шаг. Скорость рабочего рольганга определяется диапазоном скоростей прокатки клети, которую он обслуживает. Скорость транспортных – требуемой длительностью перемещения металла от одного агрегата

стана до другого.