Разработка конструкции шпинделя привода прокатных клетей

,

.

Расчетное напряжение в сечении I-I от действия изгиба и кручения

(3.8)

(3.9)

(3.10)

где: - предел прочности стали из которой изготовлен шпиндель, 40ХН2М [3];

n – запас статической прочности, n=5.

171<236МПа

Условие прочности выполняется.

Для определения момента сопротивления кручению по заданным размерам головки шпинделя сечение II-II изображено на рисунке 3.3.

Для более простого определения момента сопротивления кручению сечения, приравниваем сегмент к равному по площади прямоугольнику высотой h и шириной b1+b2.

Рисунок 3.3 Сечение II-II.

Определяем момент сопротивления кручению по формуле 3.4

, тогда ;

.

Определяем напряжение кручения в сечении II-II по формуле 3.3

.

Определяем момент изгиба сечения II-II по формуле 3.6

Для более простого определения момента сопротивления изгибу сечения, приравниваем сегмент к равной по площади трапеции с основанием b1+2b2 и высотой h.

Момент сопротивления изгибу сечения трапеции определяем по формуле 3.7

,

Определяем напряжение изгиба в сечении II-II по формуле 3.5

.

Расчетное напряжение в сечении II-II от действия изгиба и кручения определяем по формуле 3.8

140<236МПа

Условие прочности выполняется.

Для определения момента сопротивления кручению по заданным размерам головки шпинделя сечение III-III изображено на рисунке 3.4.

Для более простого определения момента сопротивления кручению сечения, приравниваем сегмент к равному по площади прямоугольнику высотой h и шириной b1+b2.

Рисунок 3.4 Сечение III-III.

Определяем момент сопротивления кручению по формуле 3.4

, тогда ;

.

Определяем напряжение кручения в сечении III-III по формуле 3.3

.

Определяем момент изгиба сечения III-III по формуле 3.6

Для более простого определения момента сопротивления изгибу сечения, приравниваем сегмент к равной по площади трапеции с основанием b1+2b2 и высотой h.

Момент сопротивления изгибу сечения трапеции определяем по формуле 3.7

,

Определяем напряжение изгиба в сечении III-III по формуле 3.5

.

Расчетное напряжение в сечении III-III от действия изгиба и кручения определяем по формуле 3.8

127<236МПа

Условие прочности выполняется.

3.2 Расчет напряжения в теле шпинделя

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.

.

Допустимое напряжение кручения стали 40ХН2М [1].

59,2<190МПа

Условие прочности выполняется.

3.3 Расчет напряжения в лопасти

Удельные давления от вкладыша (рисунок 3.5) распределяются на поверхности каждой вилки по трапеции.

Рисунок 3.5 Напряжения в лопасти.

Определяем силу действующую на вилку при передаче лопастью крутящего момента

(3.12)

Сила Р1 приложена эксцентрично относительно центра сечения вилки. Эта сила будет скручивать сечение вилки моментом

(3.13)

где е – эксцентриситет приложения силы Р1 относительно центра тяжести сечения вилки, м.

Определяем напряжение кручения в сечении I-I

, (3.14)

Для определения момента сопротивления сечения I-I, приравниваем это сечение прямоугольнику высотой Sв и шириной :

(3.15)

Определяем напряжение изгиба в сечении I-I

(3.16)

Изгибающий момент

(3.17)

Момент сопротивления изгибу прямоугольного сечения лопасти

(3.18)

Расчетное напряжение в сечении I-I от действия изгиба и кручения

(3.19)

194<236МПа

Условие прочности выполняется.

Определяем напряжение кручения в сечении II-II

Момент сопротивления на кручение этого прямоугольного сечения

где: - коэффициент зависящий от отношения ширины сечения b0 к его высоте S

, тогда ;

4,6<190МПа

Условие прочности выполняется.

4. Описание разработанной конструкции шпинделя

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 бронзовые вкладыши относительно лопасти.

 Скачать реферат