Узел ролика рольганга колесопрокатного цеха

 

где σ_-1 и τ_-1 – пределы выносливости на изгиб и кручение при стандартных условиях испытаний, МПа;

      σ_а и τ_а – номинальное переменное напряжение в детали (амплитуда напряжений), МПа;

    к – коэффициент.  учитывающий совместное воздействие  всех факторов на предел выносливости и номинальное напряжение в реальных условиях работы детали.

Ролик выполнен из стали 40Х  ГОСТ 4543-88. Тогда 

 

                           

 

Запас прочности в случае одновременного действия нормальных и  касательных напряжений при симметричных циклах напряжений

 

                             

 

4. Расчет зубчатых передач

 

Номинальный момент двигателя

 

                                            ,                                                      (26)

 

где N – мощность приводного электродвигателя, Вт;

      ω – угловая скорость приводного электродвигателя, с^-1.

 

                                

 

Момент на тихоходном валу

 

                                              (27)

 

где u – передаточное число редуктора;

 

                               

 

Делительный диаметр колеса

 

                                                       (28)

 

    где  z- число зубьев;

           m – модуль передачи.

      

Усилия, действующие в  зацеплении

 

окружное

 

                                    (29) 

 

радиальное

 

                                  (30)

 

 

Контактное  напряжение, возникающие при работе прямозубого зубчатого зацепления

 

                  , (31)

 

где   a_w – межосевое расстояние зубчатой передачи;

         b – ширина зубчатого колеса;

         K_H – коэффициент неравномерности распределения нагрузки

                 между зубьями.

 

Здесь z₁ и z₂ – числа зубьев колеса и шестерни  зубчатой передачи.

 

Коэффициент неравномерности распределения  нагрузки между зубьями

 

                                          (32)

 

где K_α – равен 1,0 для прямозубых колес;

     K_β – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

             нагрузки по ширине зубчатого  венца; 

     K_v -  коэффициент, зависящий от окружной скорости.

 

                          

 

Тогда контактное напряжение составит для  тихоходной ступени

 

            

 

Допускаемое контактное напряжение для азотированной  стали

 

                                                        (33)

 

Здесь  - предел выносливости стали 40Х, из которой

                          изготавливается шестерня, на контакт;

             [n] – коэффициент запаса.

 

              Таким образом,  =505 МПа < =1050МПа.

 

Напряжение изгиба в зубьях шестерни

 

                                 (34)

 

где Y_F – коэффициент формы зуба;

       k_F – коэффициент нагрузки.

 

                                                (35)

 

где  k_β – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

              нагрузки по длине зуба;

       k_v – коэффициент, зависящий от окружной скорости.

 

                                          

 

При числе зубьев шестерен z=28 коэффициент формы зуба составит Y_F = 4,09.

    Тогда напряжение  изгиба для шестерни тихоходной  ступеней равно 

 

 

 

Допускаемое напряжение изгиба для азотированной  стали

 

      (36)

 

Здесь - предел выносливости материала шестерни на изгиб;

           [n] – коэффициент запаса.

 

Уравнение кривой усталости

 

                                   (37)

 

где  N₀ – базовое число циклов;

       m – котангенс угла наклона кривой усталости.

 

Долговечность зубьев шестерни по контактным напряжениям

 

                  циклов.

 

5. Определение срока службы подшипников

 

Для ролика был принят  роликовый двухрядный сферический  подшипник средней серии 3614 ГОСТ 5721-75

Посадочный диаметр d=70 мм,

Наружный диаметр D=150 мм,

Ширина  B=51 мм,

Динамическая грузоподъемность С₀=184000 Н.

 

Эквивалентная нагрузка

 

                            ,                                    (38)

 

где   R – радиальная нагрузка на подшипник, Н;

        Х=1 –  для радиальной нагрузки, а осевая  отсутствует;

        V=1 – внутреннее кольцо неподвижно;

        K_б =2 – коэффициент безопасности;

        K_т =1.1 – температурный коэффициент.

 

 Н.

 

Расчетная долговечность  подшипника в миллионах оборотов

 

                  (39)

 

Здесь 3,33=10/3– котангенс  угла наклона кривой усталости для  роликовых подшипников.

 

Расчетная долговечность  подшипника в часах

 

         (40)

 

здесь n – число оборотов подшипника, об/мин.

 

Для паразитной шестерни был принят  роликовый двухрядный сферический подшипник средней серии 3612 ГОСТ 5721-75

Посадочный диаметр d=60 мм,

Наружный диаметр D=130 мм,

Ширина  B=46 мм,

Динамическая грузоподъемность С₀=130000 Н.

 

Эквивалентная нагрузка

 

 Н.

 

Расчетная долговечность  подшипника в миллионах оборотов

 

                 

 

Расчетная долговечность  подшипника в часах

 

        

 

здесь n – число оборотов подшипника, об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

1. Рассмотрены конструкция, устройство и принцип работы рольганга.
2. Определены нагрузки действующие на ролик при транспортировке заготовки.
3. Проведен расчет валка на сопротивление усталости.
4. Проведен расчет зубчатых зацеплений на прочность.
5. Определена долговечность подшипников ролика и паразитной шестерни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах Т. 3 Машины и агрегаты прокатных цехов. Учебник для вузов. А. И. Целиков, П. И. Полухин, В. М. Гребеник и др. – М.: Металлургия, 1981, 576 с.
2. Королев А. А. Механическое оборудование прокатных цехов ченой и цветной металлургии. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Металлургия, 1976. -544 с.
3. Расчет металлургических машин и механизмов прокатных цехов /В. М. Гребеник, Ф. К. Иванченко, В. И. Ширяев. – К.: Выща шк. Головное изд-во, 1988. – 448 с.
4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. –559 с.
5. Курсовое проектирование деталей машин/ С. А. Чернавский, Г. М. Ицкович, К. Н. Боков и др. – М.: Машиностроение, 1979. – 351 с.