diplom (708732), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

D – диаметр бумаговедущего вала, м

Q – нагрузка на бумаговедущий вал

Рис. 4.2.1 Схема нагружения бумаговедущего вала

где Q_z – составляющая от натяжения бумажного полотна

G_в – вес бумаговедущего вала

где  – плотность стали, 7800 кг/м³,

b – длина рабочей части вала, 4.45 м

D_н – наружный диаметр бумаговедущего вала, м

D_вн – внутренний диаметр бумаговедущего вала, м

Мощность потребляемая несущими валами:

Мощность потребляемая раскатом:

Мощность торможения:

Мощность потребляемая ПРС

4. 2. Расчет механизма торможения раската

Для хорошего качества намотки рулона и устойчивой работы станка необходимо создать и поддерживать постоянным натяжения бумажного полотна. Величина линейного натяжения зависит от прочности бумаги, обусловленной ее разрывной длиной и весом.

Натяжение бумажного полотна создается при помощи генератора, который при заправке работает как двигатель, а при намотке рулона работает в тормозном режиме

Определение тормозного момента на разматываемом рулоне для создания натяжения бумажного полотна определяется по формуле:

где q – линейное натяжение бумаги, 200 Н/м

В_о – обрезная ширина, 4.2 м

D_р – диаметр разматываемого рулона, 2.2 м

Определение тормозного момента для быстрого останова разматываемого рулона:

где, G_р – вес разматываемого рулона, Н

где b – обрезная ширина, 4.2 м

 - плотность намотанной бумаги, 550 кг/м³

D_рул – диаметр разматываемого рулона, 2.2 м

V_cт – скорость станка,

D_р – диаметр рулона в момент обрыва, м

g – ускорение свободного падения, 9.81 м/с²

t – время торможения, 3 с

Определение тормозного момента в случае экстренного торможения в случае аварии или при несчастном случае определяется по формуле:

Такого тормозного момента сам двигатель создать не может, поэтому для экстренного торможения разматываемого рулона предусматриваем дисковый тормоз установленный на приводном валу раската.

4.3. Расчет несущих валов

Несущие валы продольно-резательных станков представляют собой чугунные или стальные трубы диаметром 400  600 мм в зависимости от ширины станка и длиной на 150  200 мм больше ширины полотна. Их расчет на прочность и жесткость производят по общепринятой методике расчета трубчатых валов. Относительный прогиб рабочей части несущих валов не должен превышать . Особенность их расчета на прочность состоит в том, что при определении нагрузки, кроме собственного веса и давления рулона, учитывают добавочную нагрузку от возможного эксцентриситета рулона е, который принимают равным 0,003 0,005 м [ 4 ]

Рис. 4.3.1 Схема несущего вала

Проверка вала на критическую скорость при В₀ = 4200 мм; V_ст = 2200 м/мин

где, g – ускорение свободного падения

f_ст – статический прогиб вала

где G_в – вес вала, Н,

L – расстояние между центрами подшипников вала, 4.6 м,

b – длина рабочей части вала

Е – модуль упругости стали, 2.1 10⁵ МПа = 2.1 10¹¹ Па

I – момент инерции поперечного сечения стального вала, м⁴,

I₁ – жесткость сечения цапфы несущего вала.

где D₁ – диаметр несущего вала, м

d₁ – внутренний диаметр несущего вала, м

где d_ц – диаметр несущего вала,

где  – плотность стали, 7800 кг/м³,

С учетом веса цапф принимаем вес вала равным 14000 Н

Рабочая скорость определяется по формуле:

где V – скорость бумажного полотна, 36.7 м/с

R₁ – радиус несущего вала, 0.295 м

Во избежании резонанса рабочая угловая скорость не должна превышать 60  80% критической, т. е.

Условие выполняется!

4.4. Определение относительного прогиба вала

Рис. 4.4. Схема нагружения несущего вала.

Определяем силу тяжести рулона:

где D_р – диаметр наматываемого рулона, 1.5 м

d_г – диаметр гильз,

В_о – обрезная ширина,

 – плотность намотки картона равная 550  650 кг/м³,

Находим усилие взаимодействия несущего вала и рулона:

где Р_ст – статическая составляющая,

Р_д – динамическая составляющая,

где m_р – масса намотанного рулона, 4080 кг

е – эксцентриситет рулона, 0.005

_р – угловая скорость наматываемого рулона

где R – радиус рулона,

_р – угловая скорость наматываемого рулона

где q₁ – давление между рулоном и несущим валом, q₁ = 4000 Н/м,

B₀ – обрезная ширина, 4.2 м

Определяем нагрузку на подшипники вала без учета усилия натяжения полотна:

где G_в – сила тяжести вала,

Р₁ – усилие взаимодействия несущего вала и рулона.

где R_в – радиус вала,

R_р – радиус рулона.

с – расстояние между центрами валов

Равнодействующая всех сил будет равна:

Сила с учетом натяжения будет равна:

где  – угол перехода полотна к валу.

Т_о – усилие натяжения полотна,

где q – линейное натяжение бумажного полотна

Определяем прогиб рабочей части вала:

где Р – нагрузка на вал,

В – длина рабочей части вала,

L – расстояние между осями подшипников,

Е – модуль упругости стали, 2.1 10⁵ МПа = 2.1 10¹¹ Па

I – момент инерции поперечного сечения стального вала, м⁴,

Величина относительного прогиба:

Условие выполняется!

4.5. Проверка подшипников несущих валов

Выбор подшипников производим по динамической грузоподъемности:

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:

где F_r – радиальная нагрузка,

F_o – осевая нагрузка,

х – коэффициент радиальной нагрузки,

y – коэффициент осевой нагрузки,

к₆ – коэффициент безопасности,

к_т – коэффициент температурный.

Значения «х» и «y» для этого типа подшипников равны:

п ри

Определение долговечности и динамической грузоподъемности из формулы:

Для условий желаемой долговечности 100000 часов, из отношения:

получаем:

По требуемой динамической грузоподъемности с_дин = 675.6 кН может быть подобран радиально – сферический роликовый подшипник с обозначением 3628 с габаритными размерами 140х300х102 с расчетной долговечностью L_h =100000 часов и динамической грузоподъемностью 681 кН

4.6. Расчет тамбурного вала

4.6.1. Расчет вала на критическую скорость

При работе станка разматываемый рулон расположен на тамбурном валу. Поскольку скорость ПРС может превышать скорость машины в 2 – 3 раза, возникает опасность появления резонанса колебаний тамбурного вала от статического прогиба.

Проверка вала на критическую скорость при В₀ = 4200 мм; V_ст = 2200 м/мин

где, g – ускорение свободного падения, 9.81 м/с²

f_ст – статический прогиб вала с рулоном:

где G_в – вес тамбурного вала, 6.37 10³ кг

G_б – вес рулона бумаги (плотность намотанной бумаги  = 550  650 кг/м³), 8777 кг = 86073 H

L – расстояние между осями подшипников тамбурного вала, 5.17 м;

b – ширина вала рабочая, 4.45 м;

а – длина цапфы (расстояние от центра подшипника до рабочей части вала)

Е_с – модуль объемной упругости стали, Па, Е_с =2,1 10⁵ МПа

I_c – момент инерции поперечного сечения стального тамбурного вала, м⁴,

где D_н – диаметр тамбурного вала, м

D_в – внутренний тамбурного вала, м

Е_б – модуль продольной упругости намотанного рулона бумаги (Е_б =6001000 МПа), 800 МПа = 0.008 10¹¹ Па

I_б – момент инерции поперечного сечения рулона бумаги.

где D_рул – диаметр рулона, м

D_в – диаметр тамбурного вала, м

Рабочая частота вала:

где V – скорость станка,

R₁ – радиус тамбурного вала,

Рабочая угловая скорость не должна превышать 60  80% критической, т. е.

Условие выполняется!

4.6.2. Расчет тамбурного вала на жесткость

Расчет ведем из условия прочности:

где Q – нагрузка на вал,

В – длина рабочей части вала,

L – расстояние между осями подшипников,

Е – модуль упругости стали,

I – момент инерции поперечного сечения стального вала,

Так как натяжение полотна по сравнению с нагрузкой от веса вала и веса рулона мало, в расчете этой величиной пренебрегаем:

где G_в – вес вала, 6.37 10³ Н

G_р – вес рулона, 8.6 10⁴ Н

Условие выполняется!

4.6.3. Расчет тамбурного вала на прочность

Расчет ведем из условия прочности:

где М_изг – изгибающий момент в опасном сечении,

W – момент сопротивления поперечного сечения вала,

где Q_o – общая нагрузка на вал

где G_в – вес вала,

G_р – вес рулона,

b – длина рабочей части вала,

l – расстояние между осями подшипников,

где D – наружный диаметр вала, м

Характеристики

Список файлов реферата