Разработка конструкции шпинделя привода прокатных клетей

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 на

пряжения в щеке шпинделя

3.2 Расчет напряжения в теле шпинделя

3.3 Расчет напряжения в лопасти

4. Описание разработанной конструкции шпинделя

Литература

1. Обзор известных конструкций шпинделей привода прокатных клетей

В приводе прокатных клетей используется три вида шпинделей: трефовые, зубчатые и универсальные. Универсальные шпиндели подразделяются: на подшипниках скольжения, на подшипниках качения и шаровые.

Трефовые шпиндели не получили большого распространения в прокатном производстве. Наибольшее распространение получили универсальные шпиндели, особенно с шарниром трения скольжения.

1.1 Универсальный шпиндель на подшипниках скольжения

Универсальный шпиндель на подшипниках скольжения отличается высокой прочностью шарнирных элементов и компактностью.

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.

Рисунок 1.1 Шарнир трения скольжения с бронзовыми вкладышами.

Сухари 5 на концах снабжены цапфами для соединения с вкладышами 4. Для уменьшения износа сухаря, его облицовывают бронзовыми планками или помещабт в бронзовые стаканы; применяют также наплавку на грани сухаря бронзы.

Принцип шарнира Гука достигается благодаря возможности поворота в двух перпендикулярных плоскостях относительно оси расточки головки шпинделя и оси сухаря [1].

1.2 Универсальный шпиндель на подшипниках качения

В последнее время широкое распространение получили универсальные шпиндели на подшипниках качения (рисунок 1.2). Они обеспечивают увеличение производительности прокатных агрегатов.

Рисунок 1.2 Универсальный шпиндель на подшипниках качения.

Увеличение производительности достигается благодаря следующим характеристикам:

1. Углы перекоса в шарнирных головках (рисунок 1.3) могут изменяться в широких пределах (до 18°);

2. Удобство сборки и разборки, простота ремонта;

3. Высокая нагрузочная способность и долговечность при минимальных габаритах;

4. Быстрое соединение с рабочей клетью и простота эксплуатации;

5. В подшипниковых узлах дольше удерживается смазка [4].

Рисунок 1.3 Элементы шарнирной головки.

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. В крышку 8 вставлено стандартное уплотнение 9.

Наружные кольца подшипников монтируются в проточках проушин полумуфт, а внутренние – на пальцах крестовины.

Рисунок 1.4 Шарнир универсального шпинделя на подшипниках качения.

Торцы проушин имеют прямые срезы, причем ширина проушин в каждой полумуфте на 6-10мм меньше расстояния между ними. Такое исполнение позволяет не только упростить исполнение полумуфт но и обеспечить нормальную сборку и разборку шарнирной головки.

Работоспособность шпинделей и стабильность работы станов в большой степени зависит от точности центровки вращения масс.

В описываемой конструкции центровка полумуфт достигается тем, что кольца одного из противоположных подшипников установлены фиксировано; при этом наружное кольцо упирается в борт полумуфты, а внутреннее прижимается к выступу крестовины. Расстояние от оси до выступов при изготовлении выдерживают строго определенным. Зазоры в подшипниках регулируют перемещением внутреннего кольца противоположного подшипника.

В предложенной конструкции шпинделя с наружной стороны, куда отбрасывается смазка при вращении, применена глухая крышка, а с внутренней - стандартное резиновое уплотнение [1].

1.3 Шариковый (роликовый) универсальный шпиндель

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. Это достигается благодаря следующим особенностям:

1. Применению силопередающих элементов, выполненных в форме бочкообразных роликов (рисунок 6), установленных между втулкой и обоймой шарнира шпинделя в их полуцилиндрических пазах;

2. Равномерному распределению нагрузок на ролики независимо от угла перекоса обоймы относительно втулки;

3. Расположению центров шарниров шпинделя (центрального сечения роликового пояса) в зоне лопастей прокатного и шестеренного валков;

4. Исключению образования ложного шарнира в соединении лопастей прокатного валка с втулкой;

5. Снабжению шарниров герметичными центрирующими устройствами, обеспечивающими надежное удержание смазки.

Рисунок 1.5 Шпиндель роликовый.

Рисунок 1.6 Головка плавающая.

Шарниры обеспечивают постоянство угловой скорости ведомого элемента шпинделя, обоймы или втулки, что является важным фактором повышения точности прокатки при больших скоростях. Современная конструкция роликовых шпинделей характеризуется высоким КПД и бесшумностью [4].

Конструкции шарикового и роликового шпинделя подобны. В шарнир шпинделя непрерывно подается густая смазка от централизованной системы через стационарное среднее кольцо [1].

 Скачать реферат