Разработка конструкции шпинделя привода прокатных клетей - Курсовая работа

В приводе прокатных клетей используется три вида шпинделей: трефовые, зубчатые и универсальные.Шарнир трения скольжения с бронзовыми вкладышами (рисунок 1.1) образуется лопастью 1 со стороны валка или лопастью со стороны привода, головкой 3 шпинделя, имеющей цилиндрическую расточку; бронзовыми сегментными вкладышами 4 и сухарем 5. Поскольку при прокатке расстояние между валками и угол наклона шпинделя изменяются, то один из шарниров должен быть «плавающим» в осевом направлении, а другой - фиксированным.В последнее время широкое распространение получили универсальные шпиндели на подшипниках качения (рисунок 1.2). Углы перекоса в шарнирных головках (рисунок 1.3) могут изменяться в широких пределах (до 18°); Шпиндельное устройство (рисунок 1.2) состоит из двух шарнирных головок, промежуточного вала и двух фланцев, один из которых соединяется с приводным концом прокатного валка, а второй - с валком шестеренной клети. Шарнир (рисунок 1.4) состоит из двух полумуфт 1 и 2, цельной крестовины 3 и четырех подшипниковых узлов. В подшипниковый узел входит подшипник качения 4, болты - стяжной 5 и стопорный 6 и уплотняющие крышки 7 и 8.Шариковые (роликовые) универсальные шпиндели применяются для привода валков чистовых клетей непрерывных мелкосортных и проволочных станов, работающих при больших частотах вращения. Универсальные шпиндели с бронзовыми вкладышами и шпиндели с шарнирами на подшипниках качения должны обладать повышенной надежностью; первые - ввиду неудовлетворительных условий смазки и быстрого износа вкладышей, а вторые - ввиду незначительной долговечности крестовин с подшипниками качения не применяются на выше перечисленных станах. Поэтому современная конструкция роликовых шпинделей (рисунок 1.5) обладает рядом новшеств, обеспечивающих более высокую нагрузочную способность и долговечность. Применению силопередающих элементов, выполненных в форме бочкообразных роликов (рисунок 6), установленных между втулкой и обоймой шарнира шпинделя в их полуцилиндрических пазах; Шарниры обеспечивают постоянство угловой скорости ведомого элемента шпинделя, обоймы или втулки, что является важным фактором повышения точности прокатки при больших скоростях.Зубчатые шпиндели, состоящие из двух зубчатых муфт соединенных валов, в основном используют в приводе валков чистовых клетей широкополосовых станов, валков жестепрокатных и дрессировочных станов при больших скоростях прокатки. Также в производстве используются зубчатые шпиндели, включающие, помимо обычной зубчатой муфты и промежуточного вала, предохранительную муфту со срезными болтами. Кроме того срезные болты воспринимают радиальные усилия от массы промежуточной части шпинделя и усилия, возникающие в зубчатом зацеплении муфты изза неточности изготовления и неконцентричности установки [1]. Классическое шпиндельное соединение с зубчатыми муфтами (рисунок 1.8) содержит: соединительный вал 1, зубчатую муфту, состоящую из зубчатой втулки 2, зубчатой обоймы 3 и распорного кольца 4; предохранительную муфту со срезными пальцами, состоящую из зубчатой муфты 5, зубчатой обоймы 6, сферического роликоподшипника 7, размещенного на шейке вала 1; предохранительных болтов 8 и центровочных втулок 9.Исходные данные: Крутящий момент передаваемый шпинделем.............. Расчет длины шпинделя: Длину шпинделя определяют, исходя принятого угла наклона и высоты перемещения одного из шарниров при прокатке металла наибольшей толщины (рисунок 2.1).На щеки действует усилие Ршп, возникающее в результате давления лопасти на бронзовый вкладыш и бронзового вкладыша на щеку по цилиндрической поверхности их соприкосновения. Для определения момента сопротивления кручению по заданным размерам головки шпинделя сечение I-I изображено отдельно в виде сегмента (рисунок 3.2). Для более простого определения момента сопротивления кручению сечения, приравниваем сегмент к равному по площади прямоугольнику высотой h и шириной b1 b2. Для более простого определения момента сопротивления изгибу сечения, приравниваем сегмент к равной по площади трапеции с основанием b1 2b2 и высотой h. Для определения момента сопротивления кручению по заданным размерам головки шпинделя сечение II-II изображено на рисунке 3.3.Тело шпинделя работает только на кручение, и напряжение в любом сечении по длине шпинделя между его шарнирами равно , (3.11) где: dшп - диаметр тела шпинделя, м.Удельные давления от вкладыша (рисунок 3.5) распределяются на поверхности каждой вилки по трапеции. Определяем силу действующую на вилку при передаче лопастью крутящего момента Эта сила будет скручивать сечение вилки моментом Определяем напряжение кручения в сечении I-I Для определения момента сопротивления сечения I-I, приравниваем это сечение прямоугольнику высотой Sв и шириной : (3.15)Шарнир универсального шпинделя на подшипниках скольжения образуется лопастью (как со стороны рабочих валков, так и со стороны привода); головкой шпинделя имеющей специальную цилиндрическую расточку под вкладыши; бронзовыми сегментными вкладышами и камнем, позволяющим фиксировать

Содержание

1. Обзор известных конструкций шпинделей привода прокатных клетей

1.1 Универсальный шпиндель на подшипниках качения

1.2 Универсальный шпиндель на подшипниках скольжения

1.3 Шариковый (роликовый) универсальный шпиндель

1.4 Зубчатый шпиндель

2. Выбор параметров шарнира шпинделя

3. Расчет усилий действующих на элементы конструкции шпинделя

3.1 Расчет напряжения в щеке шпинделя

3.2 Расчет напряжения в теле шпинделя

3.3 Расчет напряжения в лопасти

4. Описание разработанной конструкции шпинделя

Литература

1.

1.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т.: Т.1. - М.: Машиностроение, 2001 - 920с.

2. Целиков А.И., Полухин П.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х т.: Т.3./ Машины и агрегаты для производства и отделки проката - М.: Металлургия, 1988 - 680с.

3. ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия.