книга2 с254-338 (1085854), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Рассмотрим схему конструкции барабана шахтного подъемни­ка. Для удобства навивки каната на поверхности барабана пред­усматривают канавки, соответствующие диаметру этого каната (рис. 22.7,а). Канавки не должны ослаблять сечение барабана. Усилие от натяжения каната вызывает в барабане сжатие. Если напряжения сжатия превзойдут значение, которое называется критическим, то оболочка потеряет устойчивую форму и выпучит­ся (рис. 22.7,6).

Во избежание потери устойчивости повышают жесткость обо­лочки. Для этого приваривают кольцевые элементы жесткости: полосы, швеллеры (рис. 22.7,в), различные штампованные про­фили.

Соединения барабана с торцовой стенкой весьма ответственны,
так как передают значительные рабочие усилия. Рациональными
являются соединения барабана со стенкой, приведенные на
рис. 22.7,г, е, допускается соединение угловыми швами, показан­
ное на рис. 22.7,5.
19—201 289

Расчет прочности барабана производят на сжатие, изгиб и кручение. Рассмотрим элемент обода под канатом (рис. 22.7,ж). Усилие в ободе N уравновешивает силу Р, приложенную к канату. Поэтому напряжение сжатия в ободе

(22.4)

где d — ширина обода, равная диаметру каната; s — толщина обода (рис. 22.7,з).

Рассмотрим, в какой степени сжимающие напряжения могут быть опасны для обода с точки зрения потери устойчивости. До­пустим, что труба, не имеющая торцовых стенок, сжимается на­грузкой, равномерно распределенной по ее окружности (рис. 221,и). Из теории упругости известно, что потеря устойчиво­сти наступает при нагрузке

(22.5)

где —момент инерции продольного сечения стенки трубы отно­сительно собственной оси; Е — модуль упругости; R — радиус трубы.

Если принять длину трубы равной d, а толщину стенки — s (рис. 22.7,3), то

(22.6) Таким образом, нагрузка определится формулой

(22.7)

Установим зависимость между Р и р. В гл. 21 показано, что в цилиндрическом теле, нагруженном по поверхности распределен­ной нагрузкой р, образуется усилие

N=P=pR. (22.8)

Подставим вместо р его значение из формулы (22.7), тогда получим

(22.9)

Если принять коэффициент запаса на устойчивость равным 2, то допускаемая сила по устойчивости барабана

(22.10)

Напряжение в барабане, допускаемое с учетом устойчивости, со­ставляет

(22.11)

Торцовые стенки повышают устойчивость барабана по сравне­нию с ее допускаемым значением полученным по формуле (22.10). Если то барабан следует усилить постанов­кой кольцевых элементов жесткости.

Пример расчета. Требуется из условия устойчивости определить необходи­мую толщину листов барабана, у которого радиус

(рис. 22.8).

290

По формуле (22.10),

откуда s=16 мм.

Напряжение сжатия в оболочке определяется по формуле =0,02/1(0,02-0,016) =62,5 МПа.

Если углубление канавки составляет мм, то полная толщина листа

барабана равна 16+10=26 мм.

Кроме проверки на устойчивость оболочка должна быть про­верена также на прочность в зависимости от изгибающего и кру-

Рис. 22.8. К примеру расчета прочности сварного барабана

тящего моментов. Наибольший изгибающий момент имеет место в середине пролета (рис. 22.8):

(22.12)

где —расстояние между опорами барабана. Напряжение от из­гиба

(22.13)

Момент сопротивления барабана находится так же, как и в коль­цевом сечении:

(22.14)

где — внешний радиус.

Значение крутящего момента зависит от конструкции привода. При расположении его с одного конца вала

(22.15) Напряжение от кручения

(22.16)

_где _ полярный момент сопротивления.

В большинстве случаев напряжения от изгиба и кручения в барабанах незначительны по сравнению с напряжениями сжатия.

Пример расчета. Допустим, что длина барабана, рассмотренного в предыду­щем примере, /=2000 мм. Остальные условия те же.

291

Определим момент, вызванный в барабане изгибом:

Крутящий момент в случае, если двигатель находится с одной стороны вала, составит

Осевой момент инерции кольца

Принимаем для упрощения расчета . , Тогда

Напряжение от изгиба по формуле (22.13)

Полярный момент инерции Напряжение от кручения

по формуле (22.16) Напряжения нич-

тожно малы.

Допустим, что внутренний радиус цапфы 80 мм и толщина ее =10 мм. Полярный момент инерции поперечного сечения цапфы

Напряжение от кручения в цапфе и в шве, соединяющем цапфу с торцовой стенкой, по формуле (22.16) МПа, что впол-

не допустимо.

В крупногабаритных барабанах ус­пешно применяют соединения, сваривае­мые электрошлаковой сваркой. На рис. 22.9 изображена сварная конструкция барабана лебедки шагающего экскавато­ра. Толщина его стенок 98 мм, наруж­ный диаметр 1986 мм. Ступица барабана / и фланец 3 представляют собой отлив­ки из стали 25Л. Полуобечайки 2 изго­товлены из стали 20Г. Отливки / и 3 пе­ред механической обработкой подверга­ются термической обработке. После вы­полнения сварочных работ весь барабан рнова подвергается термической обра­ ботке.

§ 3. Корпуса редукторов

Сварные корпуса редукторов представляют собой жесткую ко­робчатую конструкцию. Такие конструкции получаются значитель­но легче литых, так как стенки могут быть более тонкими, усилен­ными элементами жесткости, как показано на рис. 22.10. Масса литых корпусов почти в два раза больше, чем сварных. При инди­видуальном и мелкосерийном производстве сварные корпуса ре­дукторов оказываются экономичнее литых.

Корпуса редукторов требуют точного изготовления, поэтому по­сле сварки их подвергают отпуску. Механическая обработка произ­водится после отпуска. В СССР выпускают редукторы со сварны­ми корпусами, передающие весьма большие мощности (свыше 292

20—201

Рис. 22.11. К примеру расчета корпуса двухступенча­того редуктора

700 кВт). Эти редукторы применяют в прокатных станах метал­лургических заводов. При изготовлении используют прокатные эле­менты, гнутые и штампованные профили.

Пример расчета. Требуется определить напряжения в корпусе двухступен­чатого редуктора мощностью =147 кВт при =540 об/мин и =30 об/мин. Общий вид, размеры и схема расположения шестерен приведены на рис. 22.11,а.

Усилие на зуб в первой паре шестерен при мощность, выраженная в кВт, равно 33,2 кН, здесь

Усилие на зуб шестерни при направлении вращения, указанном на рисунке, направлено вверх. Усилие на каждый подшипник вала

Усилие на зуб колеса на валу // равно 33,2 кН и направлено вниз. Усилие на зуб в каждой из пары шестерен при вращении вала // направлено также вниз. Частота вращения вала // 540/4=135 об/мин, поэтому при радиусе

Так как шестерни расположены симметрично, то усилие на подшипник ва­ла // составляет

Усилие на подшипник вала III, обозначенное направлено вверх и равно 53 кН. От указанных сил по длине корпуса построены эпюрыи

М (рис. 22.11,6) с учетом того, что редуктор опирается на основание в точках А я В. Расчетный момент =13,94 кН-м, расчетная сила =38,4 кН.

Принимаем, что изгибаемый элемент |(рис. 22.11,в) включает боковую стен­ку и часть днища, симметричную относительно стенки. Определяем его центр тяжести:

Момент инерции сечения заштрихованной площади равен

Момент сопротивления сечения составляет =10 642/(35—9,4) =416 см³. Напря­жение =34,7 МПа. Статический момент площади днища относительно центра тяжести сечения Касательные напряжения в швах при =0,7

§ 4. Шестерни и шкивы

Конструкции сварных шестерен, шкивов и маховиков имеют много общего. Их основными частями являются обод, ступица и соединительные элементы, связывающие обод со ступицей. Соеди­нительными элементами служат спицы или сплошные центры. Рас­смотрим конструкции сварных шестерен и шкивов.

На рис. 22.12,а приведен пример легкого шкива с центром и ободом из уголка, на рис. 22.12,6 —шкива с ободом из швеллера со спицами из полосовой стали, на рис. 22.12,в — зубчатых колес со сплошным центром, а на рис. 22.12,2 — зубчатого колеса с обо-

294

дом, сваренным стыковым соединением. Внутренний диаметр сту­пицы обычно соответствует диаметру вала. В качестве спиц могут быть использованы трубчатые элементы, тавровые, двутавровые и различные штампованные профили. Ободы шестерен большого размера прежде изготовляли литыми или коваными, в настоящее время их в большинстве случаев вальцуют из толстых листов и

Характеристики

Список файлов книги