Сторінка
4

Конструкція і розрахунок устаткування для встановлення й обертання конструкцій, що зварюються

та моменту від дії окружного зусилля на зубчастому колесі:

; де ;

У загальному випадку найбільший крутний момент, що його долає привод обертача, дорівнює сумі двох крутних моментів:

де Mгр=G·e –вантажний крутний момент;

Mтр – момент сил тертя у підшипниках шпинделя.

В разі кріплення зубчастого вінця до планшайби, вантажний момент Mгр=G·e не передається на шпандель. Тому крутний момент, що діє на шпандель, дорівнює моменту сил тертя Mтр у підшипниках.

Вертикальні реакції опор обертача:

Горизонтальні реакції опор від окружного зусилля Q на зубчастому колесі:

Повні сили у підшипниках А і В:

Діаметри валів dА, dВ визначаються методом послідовних наближень. Сутність методу полягає в наступному.

У формулі для Мкр спочатку зневажаємо Мтр, і ведемо розрахунок діаметрів dА, dВ, приймаючи

де [σ] – напруження, що допускаються, на вигин. (Для сталі 40Х [σ]= 60 – 80 МПа)

Після першої ітерації визначення діаметрів підставляємо їхні значення у відповідні формули і повторюємо розрахунок. Якщо різниця у значеннях діаметрів в отриманому розрахунку не перевищує 10% від значення, отриманого в попередньому розрахунку, процедуру розрахунку закінчуємо.

З конструктивних розумінь і для спрощення обслуговування діаметри в опорах А і В приймаються рівними, а розрахунок ведеться по небезпечному перерізу – в опорі А.

ВАРІАНТ 2. Зубчастий вінець (зубчасте колесо) закріплений на шпинделі між опорами А і В.

Рис. 17. Розрахункова схема горізонтального обертача.

Зубчасте колесо розташовано між опорами.

В цьому випадку шпиндель повністю сприймає не лише вантажний згинальний момент, а й крутний момент.

Як і у першому варіанті згинальний момент M1 і крутний момент Mгр залишаються незмінними:

Mгр=G·e

Згинальний момент в опорі А

Mи= M1 = G h

Вертикальні реакції опор залишаються такими ж:

Горизонтальні реакції будуть іншими:

Результуючі реакції опор, тобто сили у підшипниках:

Величини крутного моменту, сумарного моменту від сил тертя і діаметр шпинделя в опорі А визначаються по загальним для обох варіантів формулам.

Розрахунок обертачів із нахиленою віссю обертання

Для обертачів із нахиленою віссю обертання розрахункові формули істотно змінюються, тому що величина діючих зусиль і моментів залежить від кута нахилу α.

Рис. 18. Розрахункова схема обертача із нахиленою віссю.

При розрахунку шпинделя на міцність та визначенні потужності привода необхідно розглянути два критичних положення планшайби обертача (1 и 2 див. рисунок).

В положенні 2: Ми = Ммах; Мкр = 0; Q = 0, якщо знехтувати тертям у підшипниках.

В положенні 1 Мкр = Мкр.мах; Ми ≠ 0; Q ≠ 0

Рівняння міцності необхідно складати для обох положень планшайби з вантажем.

ВАРІАНТ 1. Планшайба обертача в положенні 2, коли центр тяжіння виробу знаходиться найбільш низько. Зубчастий вінець прикріплений до планшайби. Крутний момент дорівнює тільки моменту сил тертя в підшипниках Мтр і отже, окружне зусилля на зубчастому вінці:

,

де R – радіус початкової окружності зубчастого вінця.

На шпиндель в опорі А діють одночасно три згинальних моменти: два (М1 и М­2 від дії сил G1 и G2 ) у вертикальній площині і один (Мн від дії окружного зусилля Q на зубчастому вінці планшайби) у нахиленій.

Обидва моменти

,

діють в одній вертикальній площині і тому підсумовуються алгебраїчно, а не геометрично, тобто:

Згинальний момент, що діє у перпендикулярній нахиленій площині:

Мн=Q·K

Результуючий згинальний момент, що діє на шпиндель в опорі А, приймає вигляд:

Якщо знехтувати тертям у підшипниках (для випадку підшипників кочення), то в розглядаємому положенні обертача Мкр=0, Q=0, Ми=0 і, отже, розрахунковий згинальний момент буде:

.

Радіальні опорні реакції А,В, що лежать у вертикальній площині і виникають під дією зовнішньої сили G1 і моменту М=G2·e прикладеного до планшайби, відповідно рівні