Разработка шестеренного привода прокатной клети ДУО (стр. 1 из 3)
Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу:
Оборудование цехов ОМД
На тему:
«Разработка шестеренного привода прокатной клети ДУО»
Содержание
1. Обзор известных схем привода прокатных клетей
2. Выбор параметров шестерённой клети
3. Расчёт зубчатого зацепления
4. Расчёт шестерённого валка на прочность
5. Расчёт шестерённой клети на опрокидывание, усилий на опорах
6. Выбор подшипников шестерённой клети
Список используемой литературы
1. Обзор известных схем привода прокатных клетей
Обзор схем привода прокатных клетей произведём основываясь на материалах работы [1].
Передаточные механизмы главной линии прокатного стана (Рис. 1) зависят от типа прокатного стана и режима его работы. У многих прокатных станов передаточные механизмы состоят из шестерённой клети, редуктора, соединительных муфт и шпинделей. Иногда в системе передаточных механизмов ещё предусматривают маховик.
Рис. 1. Главная линия прокатного стана
Шестерённые клети предназначены для разделения крутящего момента и передачи вращения валкам стана через универсальные шпиндели. На рис. 2 показан универсальный шпиндель с шарнирами на роликовых конических подшипниках для привода рабочих валков дрессировочного четырёхвалкового стана 500/1500х2500 конструкции ВНИИ-метмаша – НКМЗ. Шестерённые клети предусмотрены во всех прокатных станах, за исключением станов с индивидуальным приводом валков, осуществляемым непосредственно от двух двигателей.
Рис. 2. Универсальный шпиндель с шарнирами на подшипниках качения
В зависимости от характера кинематической схемы шестерён, следует различать нижеследующие основные типы шестерённых клетей:
- шестерённая клеть дуо (Рис. 3,а);
- шестерённая клеть трио (Рис. 3,б);
- шестерённая клеть двойное дуо (Рис. 3,в);
- шестерённая клеть универсального стана (дуо или трио) (Рис. 3,г);
- шестерённая клеть прошивного стана Маннесмана (Рис. 3,д).
- шестерённая клеть универсального стана (дуо или трио) с вертикальными валками с обеих сторон (Рис. 3,е);
Рис. 3. Схемы основных шестерённых клетей
Ведущей шестерней является в шестерённых клетях дуо нижняя, а в шестерённых клетях трио большей частью средняя, но у станов Лаута иногда нижняя.
Редукторы применяют одно-, двух- и трёхступенчатые (Рис. 4.) соответственно при числе оборотов валков: 200÷250, 40÷50 и 10÷15 в минуту.
| Рис. 4. Кинематические схемы одно-, двух- и трёхступенчатого редукторов |
Групповые редукторы, служащие для передачи вращения от вала двигателя двум и более линиям прокатного стана, выполняются при небольшом расстоянии между осями ведомых валов с цилиндрическими зубчатыми колёсами, а при значительном расстоянии – с коническими зубчатыми колёсами.
Схемы групповых редукторов с цилиндрическими зубчатыми колёсами, пользующиеся наибольшим распространением, изображены на Рис. 5,а-в.
На Рис. 5,а и б приведены схемы редукторов, когда от данного двигателя приводятся две линии прокатного стана. Схема на Рис. 5,а относится к станам, когда направление вращения валков в обеих линиях одинаковое, а схема на Рис. 5,б находит применение, когда валки в обеих линиях вращаются в противоположных направлениях. Диаметр ведомых шестерен бывает разный, в зависимости от требуемого числа оборотов валков в каждой линии.
В случаях, когда требуется передача движения нескольким линиям прокатного стана, при небольшом расстоянии между их осями (например, в мелкосортных непрерывных станах), находят применение редукторы согласно схеме, изображенной на Рис. 5,в, причём для того, чтобы получить вращение валков во всех линиях в одну сторону, оси зубчатых колёс располагают в двух плоскостях, присоединяя валы колёс поочерёдно то к нижней, то к верхней шестерне шестерённой клети. Диаметр зубчатых колёс делается разным в зависимости от требуемого числа оборотов в каждой линии.
Схема редукторов с коническими зубчатыми колёсами, получившая наибольшее распространение в прокатных станах, изображена на Рис. 5, г. Передаточное число в каждой паре конических зубчатых колёс берётся соответственно требуемому числу оборотов валков в каждой клети.
Когда необходимая разница в числах оборотов валков у последней и первой клети значительна и её трудно осуществить одним лишь изменением в передаточных числах конических зубчатых колёс, тогда устанавливается пара промежуточных цилиндрических колёс (Рис. 5,д), которая даёт дополнительное понижение числа оборотов продольного вала, передающего движение первым клетям прокатного стана.
Рис. 5. Кинематические схемы групповых редукторов:а, б, в – цилиндрических; г, д - конических
Могут быть шестерённые клети и редукторы выполнены совместно.
Наличие в передаточном механизме всех перечисленных звеньев не обязательно для любого прокатного стана, и в зависимости от типа последнего те или иные промежуточные звенья передаточного механизма отпадают. Так же, в зависимости от конструкции клети, возможно включение дополнительных элементов (Рис. 6 и Рис. 7).
Рис. 6. Различные схемы передач вертикальным валкам универсальных станов.
Рис. 7. Схема привода валков вертикальной клети заготовочного стана, установленного на одном из заводов Чехословакии
Рассматривая принципиальные схемы привода прокатных клетей, можно выделить три группы:
- с приводом всех клетей стана от одного двигателя (линейный стан) (Рис. 8, а);
- с групповым приводом (непрерывный стан с групповым приводом валков)
- с индивидуальным приводом (стан с последовательным расположением клетей, непрерывный стан с индивидуальным приводом валков, блюминг…) (Рис. 8, в).
Рис. 8. Принципиальные схемы привода прокатных клетей
2. Выбор параметров шестерённой клети
Исходные данные:
М1=3 кН∙м;
М2=3 кН∙м;
Учитывая, что диаметр прокатных валков в процессе эксплуатации станов не является величиной постоянной (так как валки по мере их износа перетачивают или перешлифовывают), за основной параметр сортовых прокатных станов принят не диаметр рабочих валков, а диаметр начальной окружности шестерен шестеренных клетей. Благодаря этому можно сократить число требуемых типоразмеров шестеренных клетей и применять клети с одинаковым диаметром шестерен для различных прокатных станов. Кроме того, при этом значительно сокращается число типоразмеров дорогостоящего инструмента (долбяков или пальцевых фрез), требуемого для нарезания зубьев шестерен.
Диаметр начальной окружности шестерен шестеренной клети зависит от диаметра валков стана и величины наибольшего расстояния между ними при прокатке. Так как высота подъема верхнего валка в процессе прокатки изменяется, то диаметр шестеренных валков нужно выбирать, исходя из условия, что угол наклона верхнего шпинделя не должен превышать допустимой величины (8-10°).
Практически установлены следующие соотношения между диаметром начальной окружности шестерен d0, диаметром новых валков DН, диаметром переточенных (до допустимого предела) валков DП и максимальной высотой подъема верхнего валка h.
В шестеренных клетях передаточное число зацепления равно единице (i=1), поэтому диаметр начальной окружности шестерни do равен межосевому расстоянию шестерен шестеренной клети Аш. 
=180мм. (1)В шестеренных клетях применяют шестерни с шевронным зубом, без дорожки или с дорожкой в середине, что объясняется следующим:
а) шестерни работают, как правило, с довольно высокими окружными скоростями 5÷20 мм/с, и применение прямых зубьев в этом случае не рекомендуется вследствие малой плавности их хода;
б) применение косых зубьев внесло бы усложнение в конструкцию клети, так как потребовалось бы устройство для воспринятия осевых нагрузок;
в) применение шевронных зубьев с дорожкой в середине (для выхода червячной фрезы при нарезании зубьев) нежелательно, так как дорожка уменьшает полезную ширину шестерни и, следовательно, уменьшает и величину передаваемого крутящего момента. Однако шестерни с дорожкой проще и дешевле в изготовлении.
В данном курсовом проекте считаю целесообразным применить шестерни с шевронным зубом с дорожкой в середине.
Нарезку шевронных зубьев осуществляют либо при помощи специальных косозубых долбяков, либо пальцевыми фрезами. Обработку зубьев обычно выполняют по 2-му или 3-му классу точности.
Угол наклона шевронных зубьев на делительном цилиндре шестерни обычно принимают равным β≈30°; профильный угол эвольвенты в торцовом сечении α=20°.
Ширина шестерни BШ равна:
BШ=(1…2.25)АШ=1·180=180мм. (2)
Исходя из межцентрового расстояния, по справочной литературе [1] выбираем модуль (mн) и число зубьев z.
Получим zШ=23, следовательно:
(3)Руководствуясь справочной литературой [3], принимаем mн=7мм.