close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3082.Основы проектирования узлов и механизмов металлургических машин

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Липецкий государственный технический университет»
А.П. ЖИЛЬЦОВ, П.Ф. ГАХОВ, А.А. ХАРИТОНЕНКО
ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 669.02 (07)
Ж726
Рецензенты: Анцупов В.П., д-р техн. наук, проф. кафедры механического
оборудования металлургических заводов Магнитогорского государственного
технического университета им. Г.И. Носова; кафедра «Технологические
машины и оборудование» Норильского индустриального института
Жильцов, А.П.
Ж726 Основы проектирования узлов и механизмов металлургических машин
[Текст]: учеб. пособие / А.П. Жильцов, П.Ф. Гахов, А.А. Харитоненко. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. - 157 с.
ISBN 978-5-88247-598-6
Рассмотрены этапы проектирования и особенности проектирования
металлургических машин, приведены примеры конструкций узлов и
механизмов
машин
вспомогательного
назначения
как
объектов
проектирования.
Подробно рассмотрена логика проектирования от выбора и обоснования
кинематических схем механизмов до разработки конкретной конструкции.
Практика проектирования проиллюстрирована на примерах прочностных
расчетов и проектирования узлов и механизмов металлургических машин.
Рассмотрены особенности учебного проектирования, приведены
требования к текстовой и графической частям учебной разработки.
Проанализирован комплекс дисциплин, формирующих профессиональные
компетенции выпускников в области проектно-конструкторской деятельности.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по
специальности «Металлургические машины и оборудование», а также может
быть полезно для студентов, обучающихся по направлению «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств».
Табл. 5. Ил. 87. Библиогр.: 25 назв.
Печатается по решению Редакционно-издательского совета ЛГТУ.
ISBN 978-5-88247-598-6
© Жильцов А.П., Гахов П.Ф., Харитоненко А.А., 2013
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный
технический университет», 2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………………………....
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ………………………………..
1.1. Понятие проектирования и конструирования ………………………...
1.2. Этапы разработки проекта ……………………………………………..
1.3. Особенности проектирования узлов и механизмов
металлургических машин …………………………………………………..
2. КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
МАШИН КАК ОБЪЕКТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ………………………….
2.1. Машины и механизмы агломерационного производства …………....
2.1.1. Четырёхвалковая дробилка для кокса ……………………………
2.1.2. Молотковая дробилка известняка ………………………………..
2.1.3. Питатель барабанный для шихты ………………………………..
2.1.4. Дробилка одновалковая агломерата ……………………………..
2.1.5. Самобалансный грохот агломерата ………………………………
2.1.6. Укладчик шихты качающийся УК – 1600×5000 ………………..
2.2. Машины и механизмы доменного производства …………………….
2.2.1. Поворотный перекидной лоток ………………………………….
2.2.2. Воронка-весы с затвором ………………………………………...
2.2.3. Накладной вибратор очистки полувагонов ……………………..
2.2.4. Машина для вскрытия чугунной лётки ………………………….
2.3. Машины и механизмы сталеплавильного производства …………….
2.3.1. Механизм зажима электрода ……………………………………..
2.3.2. Механизм передвижения кислородной фурмы ………………....
2.3.3. Механизм подъёма свода электросталеплавильной печи ………
2.4. Механизмы для загрузки и выгрузки заготовок в нагревательных
печах прокатного производства (толкатели и выталкиватели) ………......
2.5. Конструкция толкающего штангового конвейера …………………...
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
МАШИН …………………………………………………………………………
3.1. Примеры схем механизмов металлургического производства ……..
3.1.1. Схемы механизмов для вертикального перемещения
подвижных балок в методических печах ……………………………...
3.1.2. Механизмы вертикального подъема в машинах для загрузки
и выгрузки заготовок, обслуживающие методические печи …………
3.1.3. Механизмы для горизонтального перемещения балок ………..
3.1.4. Механизмы специального назначения ………………………….
3.2. Методика расчета и конструирования соединений деталей машин...
3.2.1. Общие сведения …………………………………………………..
3.2.2. Методика расчета и конструирования соединения с
подшипником скольжения ........................................................................
3.2.3. Методика расчета и конструирования соединения с подшипниками качения или с шарнирным подшипником скольжения ............
3.2.4. Методика расчета и конструирования колеса (ролика) ...............
3
6
8
8
12
16
20
20
20
22
24
25
26
28
30
30
31
32
33
35
35
36
37
38
47
49
49
49
50
53
54
55
55
56
59
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2.5. Расчет вала, нагруженного рычагами .................................................
3.2.6. Методика расчета и конструирования рычага ..............................
3.2.7. Эксцентриковые соединения ..........................................................
3.2.8. Резьбовые соединения. Расчет резьбовых соединений.
Расчет группы болтов ................................................................................
3.2.8.1. Общие сведения ....................................................................
3.2.8.2. Расчет резьбовых соединений .............................................
3.2.8.3. Методика расчета резьбового соединения, состоящего
из группы болтов ................................................................................
3.2.9. Расчет длинномерных деталей на устойчивость ..........................
3.2.9.1. Определение допустимой силы ...........................................
3.2.9.2 Определение поперечного сечения проектируемой
длинномерной детали ........................................................................
3.3. Практика проектирования .......................................................................
3.3.1. Проектирование механизма управления крышкой
пакетировочного пресса. Определение размеров и расположение
звеньев ........................................................................................................
3.3.2. Проектирование перегружателя бунтов проволоки с крюка
цепного конвейера. Определение размеров и расположения звеньев...
3.3.3. Проектирование кривошипно-шатунного толкателя прокатных
заготовок ………………………………………………………………….
3.3.3.1. Разработка структурной схемы толкателя ……………….
3.3.3.2. Определение размеров звеньев и их расположение
в рычажном механизме …………………………………………….
3.3.3.3. Определение максимальных нагрузок на звенья
механизма ……………………………………………………………
3.3.3.4. Определение мощности электродвигателя.
Выбор и расположение оборудования привода …………………
3.3.4. Проектирование рычажно-эксцентрикового механизма
подъема штанг машины для загрузки слябов в методическую печь….
3.3.4.1. Общие сведения о машинах для загрузки и выгрузки
нагретых заготовок в методических печах. ……………………….
3.3.4.2. Определение усилия на опорные ролики …………………
3.3.4.3. Выбор структурной схемы рычажно-эксцентрикового
механизма подъема штанг ………………………………………….
3.3.4.4. Определение размеров деталей в опорном колесе ……….
3.3.4.5. Определение усилия, действующего в шатуне …………..
3.3.4.6. Определение размеров деталей в соединении
рычаг-шатун …………………………………………………………
3.3.4.7. Расчет рычага на прочность ……………………………….
3.3.4.8. Расчет шипа кривошипа …………………………………...
3.3.4.9. Определение мощности электродвигателя.
Выбор оборудования привода ……………………………………..
3.3.5. Проектирование рычажно-роликового механизма подъема
балок конвейера возвратно-поступательного типа ……………………
4
65
69
72
79
79
81
82
87
88
89
91
91
94
96
96
100
103
104
106
107
108
110
111
112
113
115
116
117
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3.5.1. Общие сведения о транспортировке заготовок на
подвижных балках ………………………………………………….
3.3.5.2. Определение радиуса рычага и нагрузок, действующих
на ролики …………………………………………………………….
3.3.5.3. Компоновка деталей ролика ……………………………….
3.3.5.4. Расчет вала на прочность. Определение диаметров
вала в местах установки рычагов ………………………………….
3.3.5.5. Выполнение компоновки соединения рычага ролика
с валом и рычага с тягой ……………………………………………
3.3.6. Проектирование рычажно-эксцентрикового механизма
подъема балок грузоподъемностью G = 200 т для транспортировки рулонов ………………………………………………………….
3.3.6.1. Назначение, устройство и работа балки ………………….
3.3.6.2. Структурная схема расположения деталей
рычажно-эксцентрикового механизма подъема балки …………...
3.3.6.3. Определение размеров и компоновка деталей
в рычажно-эксцентриковом механизме подъёма балок …………
4. ОСОБЕННОСТИ УЧЕБНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ …………………….
4.1. Комплекс учебных дисциплин по формированию компетенций
в области проектно-конструкторской деятельности ……………………...
4.2. Цели и задачи учебного проектирования ……………………………..
4.3. Этапы учебного проектирования ………………………………………
4.4. Требования по оформлению текстовых и графических
документов учебного проектирования …………………………………….
Библиографический список ……………………………………………………
Приложение ……………………………………………………………………..
5
118
120
123
125
129
131
132
133
134
141
141
144
144
147
150
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Современное
многообразием
металлургическое
различных
видов
производство
оборудования,
характеризуется
различающихся
по
назначению, конструкциям, условиям эксплуатации.
Показатели работоспособности и надежности металлургических машин,
реализующиеся на стадиях эксплуатации, технического обслуживания и
ремонта, закладываются на стадии создания машин – при их проектировании.
Поэтому важное значение имеет подготовка специалистов, владеющих
профессиональными компетенциями в области проектно-конструкторской
деятельности.
Вопросы проектирования и расчетов металлургических агрегатов и
машин основных производств, реализующих центральные технологические
процессы в агломерационном, доменном, сталеплавильном и прокатном
переделах широко рассмотрены в учебной и технической литературе, однако
процессы проектирования узлов и механизмов, выполняющих циклически
повторяющиеся операции перемещения, подъема (опускания), поворота и
других движений в пространстве для широкой номенклатуры машин
вспомогательного назначения в учебной литературе отражены недостаточно, а
содержание и последовательность изложения направлены на решение задач и
конструирование деталей и узлов общего машиностроительного назначения без
учета «металлургической» специфики. Поэтому в учебном пособии вопросы
проектирования рассмотрены применительно к данной группе машин.
Современные методы проектирования немыслимы без применения
различных автоматизированных систем проектирования с использованием
пакетов прикладных лицензионных программ. Однако авторы данного пособия
не акцентируют на этом внимание, так как наиболее важным на начальном
этапе обучения основам проектирования является формирование логики
конструкторского мышления на конкретных примерах расчетов и разработки
узлов и механизмов металлургических машин.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В первой главе пособия рассмотрены стадии проектирования в
соответствии с ГОСТами и их содержание, особенности проектирования
металлургических машин. Во второй главе приведена широкая номенклатура
машин
вспомогательного
назначения
как
объектов
проектирования
с
описанием назначения, состава оборудования, выполняемых функций.
В третьей главе рассмотрены методики расчетов и конструирования
соединений деталей в узлах металлургических машин, приведены различные
примеры практики расчетов и проектирования механизмов с изложением
последовательности от выбора и анализа схем-аналогов до конкретных
разработок конструкции.
Четвертая глава посвящена особенностям учебного проектирования.
Подробно рассмотрено содержание стадий учебного проектирования, имеющее
некоторые ограничения и упрощения по сравнению с предусмотренными
ГОСТами, приведены требования к содержанию и оформлению текстовой и
графической
частей
учебной
разработки,
проанализирован
комплекс
дисциплин, обеспечивающий формирование профессиональных компетенций в
области проектно-конструкторской деятельности по направлению подготовки
«Технологические машины и оборудование» и профилю «Металлургические
машины и оборудование».
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1. Понятие проектирования и конструирования
Проектирование и конструирование оборудования - достаточно сложный
творческий процесс, который не всегда поддается формализации, так как
конечный
результат
зависит
не
только
от
технической,
инженерной
грамотности конструктора, но и в значительной мере - от его таланта, «чутья»,
личного опыта, умения пространственно и ассоциативно мыслить. Но в любом
случае основой инженерной разработки конструкции узла, механизма, машины
в целом является знание основных принципов и последовательности этапов
проектирования, умение выполнять проектные и проверочные расчеты,
оформлять
текстовые
и
графические
документы
в
соответствии
с
установленными требованиями.
Конструированием принято считать процесс создания механизма или
машины в чертежах на основе проектных и проверочных расчетов. При
разработке конструкции машины рассматривают различные варианты для
получения
оптимальной
конструкции,
обеспечивающей
требуемые
характеристики машины при наименьшей стоимости ее изготовления [1].
Под проектным расчетом понимается определение размеров детали по
формулам,
соответствующим
главному
критерию
работоспособности
(прочности, жесткости, износостойкости и др.). Этот расчет применяют в тех
случаях, когда размеры конструкции заранее не предписаны.
Проектные расчеты основаны на ряде допущений и выполняются как
предварительные.
Проверочным
расчетом
называется
определение
фактических
характеристик главного критерия работоспособности детали и сравнение их с
допускаемыми величинами.
При проверочном расчете определяют фактические (расчетные) напряжения и коэффициенты запаса по критериям прочности и другим критериям
работоспособности.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проверочный расчет является уточненным и производится, когда форма
и размеры детали известны из проектного расчета или были приняты
конструктивно. Расчет и конструирование органически связаны.
Важнейшим требованием при выполнении проектных и проверочных
расчетов является обеспечение критериев работоспособности деталей машин, к
которым относятся прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость,
выносливость и вибростойкость при переменных циклах нагружений.
Прочность. Основным критерием работоспособности всех деталей
является прочность, т е. способность детали сопротивляться разрушению или
возникновению пластических деформаций под действием приложенных к ней
нагрузок. Методы расчетов на прочность изучаются в курсе сопротивления
материалов. В расчетах на прочность первостепенное значение имеет
правильное определение допускаемых напряжений [  ] или [ ], которые
зависят от многих факторов. К ним относятся:
а) выбранный материал и способ получения заготовки (литье, поковка и др.);
б) степень ответственности детали и ее режим работы;
в) конфигурация детали и ее размеры;
г) термообработка и шероховатость поверхностей и т.д.
Жесткость. Жесткостью называют способность детали сопротивляться
изменению формы и размеров под нагрузкой. Для некоторых деталей
жесткость является основным критерием при определении их размеров.
Например, размеры валов точных зубчатых передач определяются расчетом на
жесткость, так как значительный их прогиб во время работы изменит
межосевое расстояние передачи и нарушит правильность зацепления.
Нормы
жесткости
устанавливают
на
основе
обобщения
опыта
эксплуатации машин. Эти нормы приводятся в справочной литературе.
Износостойкость. Способность детали сохранять необходимые размеры
трущихся поверхностей в течение заданного срока службы называют
износостойкостью.
Она
зависит
от
свойств
выбранного
материала,
термообработки и чистоты поверхностей, от величины давлений или
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
контактных напряжений, от скорости скольжения и условий смазки, от режима
работы и т. д. Износ уменьшает прочность деталей, изменяет характер
соединения (например, при работе появляется шум). В большинстве случаев
расчеты деталей на износостойкость ведутся по допускаемым давлениям [р],
установленным практикой (например, расчеты подшипников скольжения и др.).
Теплостойкость. Теплостойкостью называют способность конструкции
работать в пределах заданных температур в течение заданного срока службы.
Перегрев деталей во время работы приводит к снижению их прочности и
жесткости, ухудшению свойств смазки, а уменьшение зазоров в подвижных
соединениях  к заклиниванию и поломке. Для обеспечения нормального
теплового режима работы конструкции производят тепловые расчеты (расчеты
червячных передач, подшипников скольжения и др.) и при необходимости
вносят конструктивные изменения.
Виброустойчивость.
Виброустойчивостью
называют
способность
конструкции работать в нужном диапазоне режимов, достаточно далеких от
области резонансов. Вибрации снижают качество работы машин, вызывают
переменные напряжения в деталях, что может привести к их усталостному
разрушению.
Особенно
опасны
резонансные
колебания.
Расчеты
на
виброустойчивость производят не только для отдельных деталей, но и для всей
машины в целом.
Соблюдение указанных критериев работоспособности обеспечивает
надежность конструкции в течение заданного срока службы. Развитие
современного машиностроения связано с применением большого количества
взаимодействующих узлов и автоматических устройств, поэтому отказ в работе
хотя бы одной детали или соединения приводит к нарушению работы всей
конструкции. Надежность зависит от качества изготовления конструкции и от
соблюдения норм эксплуатации.
Процесс проектирования машины, в отличие от конструирования, состоит
из целого ряда этапов, в том числе и, собственно, конструирования:
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- техническое задание и техническое предложение;
- разработка принципиальной схемы конструкции машины;
- выполнение кинематических, прочностных, тепловых и других расчетов
как проектных, так и проверочных;
- разработка конструкций узлов, выполнения рабочих чертежей деталей и
общих видов машины;
- разработка технологического процесса изготовления деталей и узлов,
сборки и контроля;
- определение стоимости и технико-экономических показателей машины.
Документация, полученная в результате проектирования, называется
проектом.
Проектирование машин требует всестороннего анализа информации,
отражающей опыт конструирования и эксплуатации машин данного типа, учета
специфических факторов и параметров проектируемой машины, а также всех
требований современного машиностроения.
Проектирование механизмов сводится к следующему:
1. Согласно заданию выявляют назначение, принцип действия и режим
работы
проектируемого
механизма,
ориентируясь
на
существующие
конструкции, и составляют кинематическую схему.
2. Определяют необходимую мощность и выбирают двигатель.
3. Производят кинематический расчет, определяя передаточные числа i
механизма, линейные  и угловые  скорости деталей.
4. Определяют расчетом вращающие моменты М на валах и усилия,
действующие на детали в процессе их работы.
5. В упрощенном виде составляют расчетные схемы деталей (например,
при расчете на изгиб валы рассматривают как балки, лежащие на двух опорах).
6. Производят проектные расчеты деталей, то есть выбирают материал и
его термообработку, задаются расчетными коэффициентами и другими
необходимыми величинами, а затем расчетом по главному критерию
работоспособности определяют размеры, согласуя их с ГОСТами.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. По полученным размерам деталей разрабатывают конструкцию
механизма.
8. Производят проверочные расчеты деталей и, если требуется, вносят
необходимые изменения в их конструкцию и размеры.
9. Выполняют рабочие чертежи деталей.
1.2. Этапы разработки проекта
В соответствии с ГОСТ 2.103.-68 «Стадии разработки», входящим в
состав ЕСКД, установлены последовательные стадии разработки следующих
видов
конструкторской
документации
на
изделия
всех
отраслей
промышленности:
- техническое задание;
- техническое предложение;
- эскизный проект;
- технический проект;
- рабочая документация (рабочий проект).
Техническое задание
Техническое
устанавливающий,
агрегата,
задание
какие
машины
-
исходный
стадии
являются
основополагающий
конструирования
обязательными.
данного
Кроме
того,
документ,
конкретного
в
задании
определяются взаимоотношения заинтересованных сторон - участников проекта
и их ответственность.
Техническое задание устанавливает основное назначение, технические
характеристики, показатели качества и технико-экономические требования,
предъявляемые к разрабатываемому изделию, выполнение необходимых стадий
разработки конструкторской документации и ее состав, а также специальные
требования к изделию.
В техническом задании, как правило, формулируются требования по
целому ряду технических характеристик проектируемого оборудования
(машины):
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- перечень и значения основных параметров изделия по назначению,
производительности, сортаменту готовой продукции и заготовок для ее
производства, энергосиловым характеристикам, габаритам, массе, скоростным
и технологическим режимам, а также другие характеристики, являющиеся
определяющими при эксплуатации изделия;
- соответствие параметров проектируемой машины или узла возможностям
предполагаемого изготовителя оборудования;
- соответствие
оборудования
параметров
мировым
и
технического
стандартам
или
уровня
превышения
создаваемого
требований
этих
стандартов, но с учетом реальных возможностей потребителя оборудования
обеспечить их в процессе эксплуатации;
- обеспечение полноты и однозначности всех исходных данных и
технических требований, включаемых в состав задания, для чего численные
значения должны указываться с допускаемыми отклонениями от номинальных
величин или со ссылками на стандарты и нормативные документы, где указаны
эти отклонения; подробно охарактеризованы все связи разрабатываемого
изделия со смежными машинами и агрегатами, с увязкой по скорости,
производительности, производственным циклам и другим параметрам;
-
требования,
характеризующие
показатели
оптимальности
(рациональности) конструкции машины, агрегата и их технологического
процесса в том числе: требования, предусматривающие минимизацию затрат на
изготовление и эксплуатацию, простоту обслуживания и ремонта, высокую
надежность и безотказность.
Техническое предложение
В
соответствии
с
ГОСТ
2.118-73
техническое
предложение
разрабатывается, если это предусмотрено техническим заданием. Цель
разработки
технического
предложения
-
выявление
дополнительных
уточненных требований к изделию, которые можно сформулировать лишь на
основе предварительной конструкторской проработки его различных вариантов
и их сравнительного анализа.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На
стадии
выполняются
подготовки
следующие
технического
виды
работ,
предложения,
оформляемых
в
как
правило,
виде
перечня
документов:
- выявление (на основе литературных и патентных источников)
возможных вариантов конструкции агрегата (машины), принципов действия,
компоновочных решений;
- конструктивная проработка этих вариантов (глубина и детальность
проработки должны быть достаточными для их сравнительной оценки);
- проверка вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность,
оформление патентных заявок;
- проверка на соответствие требованиям охраны труда по отобранным
для дальнейшей проработки патентоспособным вариантам;
- сравнительная оценка отобранных вариантов по критериям надежности и
технологичности
в
эксплуатации,
экономичности;
эргономичности
и
безопасности.
В техническом предложении уточняется перечень работ, которые
необходимо выполнить на последующих стадиях разработки проектируемого
объекта, а также уточненный перечень конструкторской документации.
Эскизный проект
Эскизный проект разрабатывают в соответствии с ГОСТ 2.119-73, если
это предусмотрено техническим заданием или протоколом рассмотрения
технического
предложения.
Он
представляет
собой
совокупность
конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные
решения, дающие общее представление о назначении, устройстве и принципе
работы агрегата, машины, а также их основные параметры и габаритные
размеры.
Эскизный проект после согласования и утверждения служит основанием
для разработки технического проекта или, минуя стадию технического проекта,
рабочей конструкторской документации.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технический проект
Технический проект разрабатывают в соответствии с ГОСТ 2.120-73, если
это предусмотрено техническим заданием или протоколом рассмотрения
технического предложения, эскизного проекта.
В отличие от предшествующих конструкторских документов технический
проект должен содержать окончательные технические решения, дающие полное
представление о конструкции изделия, в том числе в виде чертежей общих
видов и сборочных чертежей.
Конструкторская документация технического проекта включает тот же
набор сведений, что и документация эскизного проекта, отличаясь по глубине,
полноте, завершенности проработки всех вопросов.
Рабочий проект
Рабочий проект (выполнение рабочей документации) - наиболее
ответственный этап процесса проектирования, является завершающей стадией
разработки машины или агрегата. В состав рабочей документации включается в
полном объеме документация технического проекта и дополнительно основная составляющая рабочей документации: рабочие чертежи всех деталей
(кроме стандартных), подлежащих изготовлению. Таким образом, основное
различие технического и рабочего проектов состоит в том, что в первом
имеются все чертежи общих видов, все сборочные чертежи машин и узлов, но
отсутствуют рабочие чертежи деталей, а во втором имеется полный комплект
документации, включающий все рабочие чертежи помимо сборочных чертежей
и чертежей общих видов. В процессе рабочего проектирования осуществляется
детальная проработка технологии изготовления всех деталей и сборочных
единиц, при этом, как правило, вносятся необходимые корректировки в
конструкцию ряда узлов, вызываемые технологическими ограничениями,
определяемыми возможностями заготовительных участков и станочного парка.
Требования
к
выполнению
и
оформлению
конструкторской
документации на любой стадии разработки проекта регламентируются ГОСТ
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.102-68 «Виды и комплектность конструкторских документов» и ГОСТ
2.106-68 «Текстовые документы».
1.3. Особенности проектирования узлов и механизмов
металлургических машин
Металлургическое
оборудование:
агрегаты,
машины,
аппараты,
устройства – классифицируют по технологическим и производственным
признакам: основное, вспомогательное, подъемно-транспортное, смазочное,
тепло- и массообменное, энергетическое и другое оборудование.
К основному оборудованию относятся, прежде всего, металлургические
агрегаты, обеспечивающие центральные (основные) технологические процессы,
в том числе большой единичной мощности (БЕМ) в составе традиционных и
альтернативных металлургических переделов. Они являются системами
высокой категории сложности, важнейшие составные элементы которых
относятся к области индивидуального тяжелого машиностроения, имеют при
этом уникальные конструктивные и технологические параметры, поэтому
возможности унификации, повторяемости, серийности крайне малы. Так,
например, в коксохимическом, доменном, сталеплавильном и прокатном
производствах повторяемость каждого варианта конструкции составляет в
среднем 2-3 агрегата и только в агломерационном производстве этот показатель
достигает 6-8 агрегатов [2].
Методам
разработки
конструкций
и
расчетов
основного
металлургического оборудования, агрегатов БЕМ посвящено большое число
работ отечественных ученых и конструкторов [3-11].
Надо отметить, что высокая производительность основного оборудования
и
необходимость
последовательной
переработки
большого
количества
сырьевых материалов, чугуна, стали, проката обеспечивается развитой
логистикой
металлургического
предприятия,
наличием
широкой
сети
транспортного оборудования, систем тепло- и энергообеспечения, большой
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
номенклатурой машин и устройств, выполняющих дополнительные функции и
обеспечивающих работу основного оборудования.
Вопросы проектирования подъёмно-транспортного оборудования и
конструирования исполнительных механизмов для перемещения грузов
посредством кранов различных типов, транспортировки штучных и сыпучих
материалов непрерывным транспортом типа ленточных, пластинчатых, цепных,
тележечных и других конвейеров и транспортеров подробно рассмотрены и
разработаны в учебной, технической и справочной литературе.
Однако процессы конструирования устройств и механизмов машин для
выполнения циклически повторяющихся операций: перемещения, подъема,
поворота и других движений в пространстве, основанных на применении
кривошипов, шатунов, рычагов, эксцентриков и т.п. в учебной литературе
отражено недостаточно, а содержание и последовательность изложения
материала направлены на решение задач и процессы конструирования деталей
и соединений в основном общего машиностроительного назначения, в которых
не учитываются особенности подобных механизмов применительно к
металлургическому производству, в частности большие нагрузки, габариты,
особые
тяжелые
условия
эксплуатации,
разнообразие
конструкций,
изготовленных небольшими партиями или в единичном экземпляре.
Они работают в широком диапазоне температур от минус 30-40°С до
плюс 600-700°С с холодным и горячим металлом в виде прокатных заготовок
различного сечения, готовой сортовой, листовой и фасонной прокатной
продукцией, с сыпучими абразивными материалами (руда, флюсы, агломерат,
кокс, окалина, шлам и др.), с металлическим ломом, с жидкими (чугун, сталь,
шлак) и агрессивными материалами в условиях, когда эксплуатация,
техническое обслуживание и ремонт этого оборудования может производиться
на открытых площадках, на значительных высотных отметках (до 4070 м).
При этом в условиях непрерывного поточного металлургического
производства должна быть обеспечена необходимая надежность оборудования,
безотказная работа механизмов в межремонтный период, поэтому сокращение
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
расхода металла на изготовление деталей металлургического оборудования в
ущерб
критериям
работоспособности
(прочность,
жесткость
и
т.д.)
недопустимо.
В
связи
с
вышеизложенным
необходимо
формирование
логики
проектирования и конструирования узлов и механизмов металлургических
машин
с
учётом
особенностей
и
ограничений,
накладываемых
«металлургической» спецификой. Широкая номенклатура и вместе с тем
значительное количество машин, узлы и механизмы которых выполняют
однотипные действия, требуют единого подхода к реализации процесса
конструирования подобных узлов и механизмов. В табл. 1 с учётом данных [2]
для
различных
металлургических
переделов
представлены
виды
вспомогательных машин и устройств по принципу общности механизмов,
выполняющих однотипные действия. Это характерно как для отдельных машин
дискретного действия (толкатели, штабелеукладчики, вагоноопрокидыватели и
др.), так и для механизмов различных машин непрерывного действия в составе
технологических линий (дозаторы, смесители, грохоты, конвейеры и т.д.)
Поэтому
следующий
раздел
пособия
посвящен
анализу
и
описанию
конструкций машин и механизмов, обеспечивающих работу основного
оборудования и являющихся объектами рассмотренного далее учебного
проектирования
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН КАК ОБЪЕКТОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Непрерывность металлургических процессов от подготовки шихтовых
материалов и производства основных видов продукции до передачи,
транспортирования, упаковки и отгрузки готовой продукции обеспечивается
наряду с основными металлургическими агрегатами широкой номенклатурой
машин, выполняющих вспомогательные функции (см. табл. 1). Для машин
данного класса характерным является реализация различных циклически
повторяющихся операций как в дискретных, так и в непрерывных процессах – в
составе технологических линий.
В данной главе рассмотрены конструкции машин и их механизмов
вспомогательного назначения в агломерационном производстве: дробилки
различных типов, питатели, грохоты и укладчики шихты; в доменном
производстве: воронка-весы с затвором, поворотный лоток, накладной вибратор
очистки
полувагонов,
машина
для
вскрытия
чугунной
лётки;
в
сталеплавильном производстве: различные механизмы для обслуживания
сталеплавильных агрегатов; в прокатном производстве: механизмы для
загрузки и выдачи заготовок в нагревательных печах, конструкция толкающего
штангового конвейера.
2.1. Машины и механизмы агломерационного производства
2.1.1. Четырёхвалковая дробилка для кокса
Дробилка четырехвалковая (рис. 2.1, а) состоит из сварной станины 1,
двух пар валков 3 и 2 (верхних и нижних) с приводами, механизма проточки 4
бандажей и механизма загрузки 5 [12].
Каждый валок дробилки (рис. 2.1, б) состоит из вала 6, корпуса 7 и
сменного бандажа 8. Бандажи валков из марганцовистой стали имеют по две
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
посадочные расточки – цилиндрическую и коническую. Цилиндрической
расточкой бандаж до упора насаживается на корпус валка, а в коническое
гнездо устанавливается распорное кольцо 9, которое зажимается восемью
болтами. Распорное кольцо имеет разрез шириной 10–12 мм, что дает
возможность плотно натянуть бандаж на корпус. Корпус валка укреплен на
валу призматической шпонкой 10 и планкой 11, которая установлена в паз вала
и привинчена болтами к торцу корпуса.
Рис. 2.1. Общий вид и валок четырехвалковой дробилки 900х700
Опоры валков выполнены на подшипниках скольжения, вкладыш
каждого подшипника имеет сферу для самоустановки. Подшипники верхнего и
нижнего
приводных
закрепленными
возможность
подшипников
на
валков
удерживаются
станине,
перемещаться
холостых
а
в
подшипники
направляющих
подвижных
21
валков
от
смещения
холостых
станины.
крышками,
валков
На
установлены
имеют
корпусах
пружинные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
амортизаторы 12, которые зажимаются с помощью шпилек между подушкой
подшипника и планкой. При попадании между валками недробимого предмета
(болт, гайка, кусок металла) подвижный валок, сжимая пружины, отходит от
неподвижного валка и недробимый предмет проходит вместе с коксом, не
повредив дробилки.
Зазоры между верхними (8–10 мм) и нижними (1,5–2,5 мм) валками
регулируют при помощи нажимных винтов 13. Каждый приводной валок
вращается от электродвигателя 14 через редуктор 15 и промежуточный вал 16.
Вращение
холостым
валкам
передается
от
приводных
валков
через
клиноременные передачи 17, расположенные по одной с каждой стороны
дробилки. Для создания необходимого натяжения клиновых ремней на станине
установлены натяжные устройства 18.
2.1.2. Молотковая дробилка известняка
Дробилка (рис. 2.2) состоит из корпуса 6, ротора 9 с молотками,
колосниковой решетки, механизмов регулирования положения колосниковой
решетки и привода [12].
В верхней части корпуса имеются съемная воронка 11 и две крышки 12, к
которым крепятся отбойные плиты 10. В боковых стенках корпуса
предусмотрены люки 7 для осмотра и ремонта ротора и колосниковой решетки,
а также патрубки 3 воздуховодов выравнивания давления воздуха внутри
дробилки и в загрузочном желобе и исключения пыления. Ротор дробилки
собран из отдельных дисков 4, закрепленных на валу 19 шпонкой. Между
дисками шарнирно на осях в шахматном порядке подвешены молотки 5 со
съемными бойками. Вал ротора опирается на два самоустанавливающихся
подшипника качения 2, корпуса которых смонтирован на опорах 20.
Колосниковая решетка 16 состоит из двух одинаковых секций,
охватывающих полуокружность ротора. Каждая из секций представляет собой
раму с пазами, в которые укладываются колосники. Зазор между колосниками
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
переменный и изменяется установкой прокладок разных толщин. По мере
удаления от оси ротора зазор расширяется, что облегчает разгрузку дробленого
продукта из рабочей зоны дробилки. Секции решетки в верхней части
подвешиваются на осях 14, а в средней – опирается на эксцентрики 18
механизма регулирования положения колосниковой решетки, при помощи
которых изменяют зазор между вращающимися молотками и колосниками.
Изменением зазора регулируют крупность дробимого материала, а также
компенсируют износ молотков. Вал эксцентриков поворачивается вручную с
помощью рычажно-винтового механизма 15. Каждая секция решетки снабжена
индивидуальным механизмом регулирования. Обе секции в верхней части
имеют поворотные плиты 8 и 13, положение которых изменяется в зависимости
от направления вращения ротора. Плита 8 в поднятом положении образует
окно, через которое разгружается дробленый продукт, плита 13 находится в
опущенном положении и является продолжением отбойной плиты.
Рис. 2.2. Дробилки молотковые ДМРИЭ-1,45 X 1,3
В нижней части колосниковой решетки установлен затвор 17, который
открывают при дроблении материалов малой прочности, когда достаточно
использовать лишь одну секцию решетки, а также при чистке дробилки.
Колосники решетки изготовляются разнообразной формы. Наиболее
простыми являются колосники в виде полосы с приваренными к ней
пластинами, которые своей толщиной определяют зазор между колосниками.
Привод дробилки состоит из электродвигателя 1, соединенного с валом
ротора зубчатой муфтой 21.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.1.3. Питатель барабанный для шихты
Питатель шихты (рис. 2.3) установлен в головной части агломашины
после питателя постели и состоит из бункера с затвором 1, барабана 2 с
приводом, стабилизирующего устройства 3, шибера шихты 4, гладилок 5 и
тензодатчиков 6 [13].
Бункер сварной конструкции. Контроль количества материала в бункере
осуществляется тензодатчиками. Объем бункера обычно равняется часовой
производительности агломерационной машины. Секторный затвор состоит из
трех частей, что позволяет производить загрузку шихты на спекательную
тележку различной высоты и при подключении исполнительных механизмов
работать с агломашиной в автоматическом режиме.
Барабан сварной конструкции по наружному диаметру наплавляется
твердым сплавом с последующей механообработкой.
Рис. 2.3. Питатель шихты
Привод барабана состоит из электродвигателя постоянного тока и
цилиндрического редуктора. Обороты барабана регулируются автоматически
со скоростью спекательных тележек в пределах 0,6 – 4 об/мин. Кинематическая
схема представлена на рис. 2.4.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.4. Кинематическая схема питателя шихты: 1 – барабан; 2 – редуктор;
3 – муфта зубчатая; 4 – реечная передача; 5 – муфта; 6 – червячный редуктор;
7 – шибер шихты; 8 – электродвигатель
2.1.4. Дробилка одновалковая агломерата
Дробилка ДО-1,3х4,2 (рис. 2.5) состоит из станины 2 с колосниковой
решеткой, приемной плиты 5, ротора и привода вращения ротора [12]. Станина
выполнена в виде сварной металлоконструкции. Для предохранения от износа
передняя и боковые стенки станины футерованы стальными листами.
Колосниковая решетка, расположенная в нижней части станины, набрана из
отдельных колосников 4. Приемная плита служит для приема пирога
агломерата, сходящего с агломашины. Приемная плита, подвергающаяся
интенсивному истиранию, покрыта футеровочными плитами.
Рис. 2.5. Дробилка ДО-1,3 X 4,2
Ротор дробилки имеет вал 7, на котором насажены двадцать одна
звездочка 6 с тремя-четырьмя зубьями и распорные кольца. В средней части в
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
месте установки звездочек вал имеет в сечении шестигранник, на который
свободно надеваются звездочки и распорные кольца.
Вал установлен на двух опорах 1 с подшипниками качения. При контакте
роторов с горячим агломератом вал нагревается до температуры, недопустимой
для нормальной работы подшипниковых узлов. В связи с этим дробилка
оборудована системой охлаждения 3. В валу на всю его длину просверлено
отверстие диаметром 90 мм, которое со стороны зубчатой муфты заглушено
пробкой. В отверстии установлена труба несколько меньшего диаметра, по
которой подается вода для охлаждения вала и подшипниковых опор.
Звездочки ротора изготовляются из закаленной стали 70ХЛ или из
легированной стали 35ХМЛ с наплавкой рабочих поверхностей зубьев твердым
сплавом.
Привод дробилки состоит из электродвигателя и редуктора соединенных
эластичной муфтой. Выходной вал редуктора соединен с ротором зубчатой
муфтой.
Пирог агломерата дробится при попадании его с приемной плиты в
пространство между ротором и колосниковой решеткой путем продавливания в
щель между колосниками зубьями вращающегося ротора.
Детали однороторной дробилки подвергаются воздействиям динамических нагрузок, повышенных температур и интенсивному истиранию.
Основным видом ремонта дробилок является замена роторов и
колосниковых решеток. Более интенсивно изнашивается та часть колосников,
через которую продавливается агломерат. При значительном износе колосники
поворачивают на 180°. Таким образом увеличивается срок службы колосников.
2.1.5. Самобалансный грохот агломерата
Самобалансный наклонный откатной грохот (рис. 2.6) предназначен для
отделения мелочи (размером менее 8 мм) от горячего агломерата с размерами
кусков 150 мм [7]. Грохот состоит из следующих основных узлов: сварного
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
корпуса 1 с колосниковой решеткой 2, вибрационного привода 3, опорной
тележки 4 и системы охлаждения корпуса.
Колосниковые плиты, образующие рабочую решетку (полотно) грохота,
устанавливаются на нижние балки корпуса и закрепляются на них. Корпус
грохота смонтирован на пружинных амортизаторах 5 опорной тележки под
углом 8 град к горизонту.
а
б
Рис. 2.6. Самобалансный откатной грохот для отсева мелочи агломерата:
а – общий вид; б – кинематическая схема привода
Привод состоит из двух механических самобалансных вибраторов
(ведущего 12 и ведомого 11), соединенных между собой промежуточным валом
15, электродвигателя 13 переменного тока и карданного вала 14. Каждый
вибратор
представляет
собой
сварнолитой
корпус,
внутри
которого
установлены на подшипниках качения два дебаланса 9, соединенные между
собой зубчатой передачей 10. При вращении дебалансов (при определенном
положении вибраторов) возникают направленные под углом к поверхности
колосниковой решетки инерционные силы, вызывающие вибрацию корпуса
грохота вместе с решеткой. При перемещении агломерата но вибрирующей
решетке происходит разделение его на классы.
Опорная тележка, выполненная в виде сварной рамы с четырьмя
колесами, несет на себе стойку 6 с площадкой под привод и выгрузочную
воронку 7. В рабочем положении фланцы 8 тележки прикреплены болтами к
стационарным металлоконструкциям.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В
электрической
схеме
грохота
предусмотрено
динамическое
торможение, обеспечивающее уменьшение амплитуды колебания грохота во
время его остановки.
В практике применяют самобалансные грохоты с площадью полотна 10 и
20,4 м2, производительностью соответственно до 180 и 600 т/ч.
2.1.6. Укладчик шихты качающийся УК – 1600×5000
Укладчик
предназначен
для
равномерного
распределения
сырых
железорудных окатышей по ширине питателя роликового типа ПР2-4000
обжиговой
машины
ОК1-520
и
представляет
собой
качающийся
в
горизонтальной плоскости наклонный ленточный конвейер [12].
Укладчик (рис. 2.7) состоит из: рамы 1, опоры 2 с приводом качания
конвейера. На сварной раме 1 установлен ленточный конвейер с приводом,
состоящим из электродвигателя, червячного редуктора и соединительных муфт.
Рис. 2.7. Укладчик шихты качающийся
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рабочая ветвь бесконечной резинотканевой ленты, огибающей приводной
и натяжной барабаны конвейера, поддерживается пятью, а холостая – тремя
роликоопорами, закрепленными на раме.
Натяжение ленты осуществляется с помощью натяжных винтов,
перемещающих барабан.
Рама размещена на опоре 2, в расточке которой установлена вертикальная
ось вращения укладчика. Ось в опоре смонтирована на одном упорном
шарикоподшипнике и двух радиальных роликоподшипниках.
На конце оси установлена ступица, на которой закреплена рама
конвейера.
Качание конвейера осуществляется кривошипно-шатунным механизмом
4, кривошип которого установлен на выходном валу цилиндроконического
трехступенчатого редуктора, соединенного муфтой с электродвигателем
переменного тока. Изменение угловой амплитуды качания конвейера укладчика
осуществляется путем установки сменных кривошипов радиусами: 180, 190 и
200 мм.
Для предохранения консоли конвейера от раскачивания при работе на
раме установлено подпружиненное колесо (рис. 2.8), которое перекатывается
по
круговому
рельсу.
Колесо
монтируется
на
двух
шарикоподшипниках 1, закрепленных на оси 2.
Рис. 2.8. Опорный ролик качающегося питателя
29
радиальных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Смазка подшипников качения барабанов конвейера, подшипников оси
качения, подшипников шатуна, подшипников колеса и трех верхних
подшипников редуктора привода качания – густая, ручным шприцем. Смазка
редуктора привода качания и редуктора привода конвейера – жидкая заливная.
Смазка подшипников роликоопор – густая закладная.
2.2. Машины и механизмы доменного производства
2.2.1. Поворотный перекидной лоток
Перекидные лотки служат для направления материала в весовые воронки
скипов.
Перекидной лоток показан на рис. 2.9 [7]. Материал с конвейеров 1 или 2
попадает на поворотный лоток 3, находящийся внутри кожуха 4, и далее
направляется в левую 3а или правую 3б весовую воронки. Вал 14 лотка через
кривошип 5, тягу 6. коленчатый вал 13, опирающийся на подшипники 12,
муфту 11, редуктор 10, муфту 9 с тормозом вращается двигателем 8 и
управляется командоаппаратом 7. Имеется резервный привод, что обеспечивает
надежную эксплуатацию лотка.
Рис. 2.9. Поворотный перекидной лоток
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.2.2. Воронка-весы с затвором
Воронка-весы (рис. 2.10) предназначена для набора, взвешивания и
выдачи материала в скип скипового подъемника [7]. Корпус воронки 6
выполнен сварным из листовой стали, внутри футерован. Стойки воронки 9
опираются на весовой механизм рычажного или тензометрического типа (на
схеме не показан).
Горловина воронки перекрыта затвором 2, препятствующим движению
материала из воронки по течке 1. Щековины затвора 3 шарнирами 5 связаны с
корпусом воронки 6, а шарнирами 4 – с тягами 5 привода. В открытом
положении при повороте щековины 3 на угол а затвор выходит из струи
ссыпающегося материала. Днище воронки имеет футеровку 7.
Рис. 2.10. Воронка-весы с затвором
Привод воронки установлен на плите 10 и состоит из электродвигателя
11, соединительной муфты с тормозом 12, редуктора 13, вала 14,
смонтированного на подшипниках 15 и соединенного с редуктором муфтой. На
конце вала 14 и на другом конце выходного вала редуктора установлены
кривошипы 18, связанные тягами 8 со щековинами 3. Командоаппарат 17
соединен с валом через зубчатую передачу 16. Весовые воронки предназначены
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для работы с горячим агломератом (600°С) при числе открываний затвора до 60
раз в час. Время открывания затвора 2,2 с.
2.2.3. Накладной вибратор очистки полувагонов
Накладной
вибратор
(рис.
2.11)
представляет
собой
сварную
прямоугольной формы раму, состоящую из поперечных 1 и продольных 2
балок, опирающихся на борта вагона. В вертикальные ребра каждой
продольной балки вмонтированы виброизлучатели 3, у которых на концах вала
Рис. 2.11. Накладной вибратор
установлены дисбалансы 4. Привод излучателей, состоящий из элекродвигателя
5 двух промежуточных валов 6, установлен на платформе и своими рычагами
через верхние и нижние пружины она опирается на поперечные балки 1. При
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вращении вала электродвигателя инерционные силы дебалансов поднимают и
опускают (встряхивают) вагон за одну минуту n=1500 раз (частота оборотов
электродвигателя).
2.2.4. Машина для вскрытия чугунной лётки
Сверлильная машина предназначена для вскрытия чугунной летки
доменной печи объемом от 1100 до 3200 м3. Машина состоит из: кронштейна 1,
консоли 2, механизма центрирования 3 бура 12, рычага 4, направляющей 5,
каретки 6, привода механизма передвижения 7 каретки, механизма захвата 8,
механизма натяжения цепи 9, 10 и механизма вращения 13 бура (рис. 2.12).
При помощи кронштейна 1 машина шарнирно закреплена на балке
кольцевого воздухопровода горячего дутья. На кронштейне установлена
консоль, служащая для перевода машины из исходного в рабочее положение и
наоборот. Для перевода консоли снизу предусмотрен зубчатый сектор
механизма
поворота,
вращение
которого
осуществляется
червячным
редуктором (на рис. 2.12 не показан). Консоль представляет собой сварную
балку, имеющую на одном конце посадочные поверхности для крепления к оси
кронштейна, а на другом – шарнирное соединение, которое служит для
крепления и изменения угла наклона рамы. Для этого снизу предусмотрено
отверстие для крепления рамы, а сверху – два отверстия, определяющие
верхнее или нижнее положение хомута. Перемещая хомут верх или вниз, рычаг
4 будет увеличивать или уменьшать угол наклона рамы.
На раме сварного типа в задней части имеется площадка для установки
привода механизма передвижения каретки. Привод связан с кареткой при
помощи пластинчатой цепи, которая огибает приводную и холостую звездочки.
В передней части рамы находится устройство для натяжения цепи шагового 10
и резьбового 9 типов. Площадка привода и натяжное устройство объединяют
две направляющие для перемещения роликов каретки. В каретке установлен
механизм вращения 13 бура, состоящий из электродвигателя и редуктора, в
пустотелом
валу
которого
установлен
33
патрон
для
крепления
бура.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сверху на каретке закреплена стойка для крепления приводной цепи механизма
передвижения.
Рис. 2.12. Машина вскрытия чугунной лётки
Бур предназначен для вскрытия чугунной летки путем вращательного
поступательного движения с продувкой сжатым воздухом. Он состоит из
пустотелой штанги, на одном конце которой приварен хвостовик с пером.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3. Машины и механизмы сталеплавильного производства
2.3.1. Механизм зажима электрода
Основное назначение электрододержателя – зажим электрода и подвод к
нему электрического тока. По типу применяемого привода зажимы электродов
подразделяют
на
пружинно-пневматические,
пружинно-гидравлические,
электромеханические, пневмо-клиновые и пневмо-грузовые.
Для примера рассмотрим конструкцию пружинно-пневматического
электрододержателя (рис. 2.13), состоящего из головки 1, тяги 5, направляющей
4, рукава 7, механизма зажима 6 электрода и токоподвода 2. По
кинематическому исполнению различают зажимы электродов хомутом или
колодкой [14]. При зажиме колодкой отжимной цилиндр располагается на
одной оси с пружинами либо усилие от цилиндра (пружин) передается через
систему рычагов 3.
Рис. 2.13. Электрододержатель пружинно-пневматический
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3.2. Механизм передвижения кислородной фурмы
На рис. 2.14 показан механизм передвижения кислородной фурмы
электропечи ДСВ-40 [14]. Фурма закреплена на рукаве, консольно связанном с
колонной. Закрепление её осуществляется при помощи штока, приводимого в
движение штурвалом. Рама с направляющими роликами и привод установлены
на рабочей площадке. К порталу крепится рейка. Открытая шестерня привода
входит в зацепление с рейкой и осуществляется перемещение колонны с
фурмой.
Рис. 2.14. Механизм передвижения кислородной фурмы
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3.3. Механизм подъёма свода электросталеплавильной печи
Свод электропечи поднимают перед завалкой шихты и перед вращением
ванны в период плавления. Для подъема свода применяют гидравлические и
электромеханические приводы.
Рис. 2.15. Механизм подъёма свода
Электромеханический механизм подъема свода электропечи ДСП-100
показан на рис. 2.15 [14]. Синхронность работы двух раздельных приводов
достигается при помощи трансмиссионного вала. В случае выхода из строя
одного из приводов подъем сводя осуществляется другим. Рычажный механизм
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
подъема свода более надежен, чем цепной. При встречном расположении
рычагов
подлески
обеспечивается
подъем
свода
без
смещения
в
горизонтальной плоскости.
2.4. Механизмы для загрузки и выгрузки заготовок
в нагревательных печах прокатного производства
(толкатели и выталкиватели)
Толкатели и выталкиватели применяют для подачи заготовок с
загрузочных стеллажей на печные рольганги, загрузки металла в печь,
продвижения его по ходу печи и выдачи из печи, для подачи нагретых
заготовок в прокатный стан, а после прокатки – передачи их на холодильник, к
ножницам, правильным машинам, и т.д.
По способу передачи толкающего (выталкивающего) усилия различают:
реечные, винтовые, рычажные, фрикционные, канатные и цепные толкатели с
электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом.
На рис. 2.16 представлен реечный толкатель с усилием толкания до
1250 кН, скоростью проталкивания 0,08 м/с, ходом 2,8 м для проталкивания
заготовок сечением 320×320 мм и длиной 4,0 м.
Толкатель состоит из штанги 1 с зубчатой рейкой 2, в зацеплении с
которой находится приводная шестерня 3. Штанга лежит на опорных
роликах 4, а от подъема ее удерживает ролик 5. На конце штанги укреплена
откидная головка 6 с пружиной.
Откидная головка толкающей штанги может быть заменена тележкой 1,
соединенная со штангой сталкивателя заготовок, изображенного на рис. 2.17.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.16. Реечный толкатель
Рис. 2.17. Сталкиватель заготовок:
1 – тележка; 2 – толкатель; 3 – привод; 4 – рольганг загрузки
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В методических печах с торцевой загрузкой металл загружают в печь и
транспортируют через нее с помощью винтовых или реечных толкателей.
При скорости проталкивания до 0, 05 м/с и усилии толкания до 50 Т
можно применять винтовые толкатели. Из-за низкого коэффициента полезного
действия и возможной величины хода не более 2–2,5 м для современных
методических печей винтовые толкатели применяют редко. На рис. 2.18
показан
винтовой
толкатель
с
усилием
толкания
70
Т,
скоростью
проталкивания 0,05 м/с и ходом 2,5 м для проталкивания слитков диаметром
340–390 мм и длиной 1180–2200 мм. Винт 1, вращаясь в подшипниках 2 и 3 от
привода 4, передвигает траверсу 5, в которой закреплены направляющие
штанги 6 с толкающей головкой 7.
Рис. 2.18. Винтовой толкатель
Для слябов весом более 30 Т следует применять горизонтальную выдачу с
помощью приемника слябов (рис. 2.19). Толкатель печи заталкивает сляб на
конец штанги 1. Затем шатунно-рычажный механизм 2 от гидропривода 3
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поднимает платформу 4 на 150 мм вместе со штангой. В поднятом положении
штангу откатывают назад
по роликам 5. Механизм горизонтального
перемещения штанги состоит из зубчатой шестерни 6, рейки 7, прикрепленной
снизу к штанге, и электропривода 8. Максимальный ход штанги равен 4600 мм.
Затем кривошипный механизм опускает платформу и сляб ложится на рольганг
стана. При чистке подины на ось 9 надевают крюк 10, с помощью которого
извлекают из печи фигурные слябы 11, освобождая монолитный под.
Рис. 2.19. Приемник для слябов массой 36 т
У методических печей с боковой выдачей изделий устанавливают
выталкиватель (рис. 2.20). Выталкивающая водоохлаждаемая штанга 1
передвигается по направляющим 2 с помощью тянущих роликов 3,
приводимых от привода 4. Тянущие ролики защищены водоохлаждаемым
экраном
5.
Конечные
положения
штанги
фиксируются
конечными
выключателями 6. Толкающее усилие выталкивателя равно 1000 кГ; скорость
штанги 0,78 м/с. Усилие толкания определяют по формуле, принимая
коэффициент трения металла о подину µ = 0,6 или о желоб µ = 0,5.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.20. Пример конструкции фрикционного выталкивателя
Аналогичная конструкция фрикционного толкателя представлена на рис. 2.21.
Фрикционный толкатель применяют чаще всего в виде выталкивателя для
выдачи из печи горячих слитков, выталкиваемых штангой в торец. Во
фрикционном выталкивателе ход штанги достигает 5 м и более при скоростях
движения 1 м/с. Толкающее усилие редко превышает 5–10 кн (0,5—1,0 Т).
Квадратная
штанга
1
движется
возвратно-поступательно
от
двух
вертикальных фрикционных роликов, смонтированных на подшипниках в
передней стойке 7. Подшипники нижнего ролика 2 установлены неподвижно,
верхнего 8 – в двух ползунах, перемещающихся в вертикальных пазах стойки.
Для создания необходимого толкающего усилия верхний ролик прижимает
штангу к нижнему ролику при помощи нажимных винтов и пружин,
упирающихся в ползуны. Оба ролика приводятся во вращение от редуктора 10
с червячной и цилиндрической передачами с двумя выходными валами.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нижний ролик соединен с редуктором валиком с двумя жесткими муфтами,
верхний — валиком с двумя карданными муфтами. Вращается редуктор от
электродвигателя 11 с тормозом 12 на конце вала.
Рис. 2.21. Фрикционный толкатель
Штанга 1 может иметь и круглое сечение, тогда она приводится в
движение парой фрикционных дисков диаметром 200 – 300 мм.
Для сообщения штанге толкающего усилия Р фрикционные ролики
необходимо прижимать к штанге с силой Р1 = k1P/f1, где k1 – коэффициент
запаса сцепления роликов; f1 – коэффициент трения между роликами и
штангой.
Диаметр фрикционных роликов определяется из расчета на прочность по
контактным напряжениям смятия на площади касания.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Толкатель с цепным приводом чаще применяется как выталкиватель.
Применение цепного привода позволяет достигать толкающее усилие до 40 кН
при ходе 6,5 м и скорости 0,4 м/с.
Толкатель, который поочередно выталкивает нагретые слитки из печи,
называют выталкивателем. На рис. 2.22 изображен печной толкатель с цепным
приводом.
Сварная штанга 1 состоит из двух стальных труб разного сечения,
вставленных одна в другую и образующих две полости. На переднем конце
штанги приварена пустотелая толкающая головка и на заднем конце обойма 3.
На обойме смонтированы на подшипниках качения два вертикальных 2 и один
горизонтальный 4 ролики. Ролики перемещаются в направляющих балках 10 с
сечением в виде швеллера. Концы балок закреплены в рамах приводной и
натяжной
станции,
а
в
промежутке
между
ними
промежуточными стойками.
Рис. 2.22. Толкатель с цепным приводом
44
поддерживаются
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На обойме имеются также два штуцера, сообщающиеся с полостями
штанги. К штуцерам присоединяются гибкие шланги 5, по которым подается и
отводится вода, охлаждающая штангу. К обойме присоединены снизу концы
тяговой цепи 9 привода.
Приводная станция цепного привода состоит из передней стойки 14,
двухступенчатого цилиндрического редуктора 11 с муфтой предельного
момента, электродвигателя 12 постоянного тока с тормозом 13. В передней
стойке смонтированы на, подшипниках качения направляющие ролики 15 и
ведущая звездочка 16 цепного привода. Направляющие ролики поддерживают
и направляют движение головной части штанги. При помощи желобчатых
ободов полукруглого профиля ролики охватывают штангу. Подшипники осей
роликов закреплены в ползунах, вставленных в вертикальные пазы передней
стойки. Ползуны на болтах и пружинах подвешены к крышке стойки.
Плотность
прилегания
роликов
к
штанге
достигается
поворотом
эксцентриковых втулок подшипников верхнего ролика в ползунах.
Натяжная станция представляет собой заднюю стойку 8, на которой
установлены в подшипниках качения натяжная звездочка 6 и барабан 7 для
наматывания шлангов. При помощи натяжных винтов стойка перемещается и
натягивает или ослабляет тяговую цепь. Барабан вращается от вала натяжной
звездочки через зубчатую передачу с паразитной шестерней. При движении
штанги вперед шланги сматываются с барабана, при движении назад –
наматываются. Вода подводится и отводится через вращающиеся штуцеры на
торцах вала барабана. Холодная вода поступает из водопроводной сети через
вращающийся штуцер, подводящий гибкий шланг и штуцер на обойме во
внутреннюю полость штанги между наружной и внутренней трубами, в головку
штанги и охлаждает их. Нагретая вода через внутреннюю трубу уходит в
канализацию. Охлаждение штанги повышает ее стойкость и увеличивает срок
службы выталкивателя.
Трущиеся части и подшипники выталкивателя смазываются густой
смазкой с индивидуальной и централизованной подачей.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В отличие от предыдущих конструкций толкателей, у которых штанга с
большим
ходом
реверсирования
движется
вращения
возвратно-поступательно
электродвигателя,
у
в
результате
рычажных
толкателей
возвратно-поступательное движение толкающего устройства происходит при
непрерывном вращении электродвигателя в одном направлении. Обычно
рычажные толкатели рассчитывают на среднею скорость движения материала
2–3 м/мин и ход в пределах 200–600 мм.
Рис. 2.23. Рычажный толкатель
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Конструкция толкателя с общим толкающим усилием на штангах 100 Т
(рис. 2.23) состоит из водоохлаждаемых штанг 1, укрепленных под углом
(равным или близким углу наклона пода печи) на рычагах 2, соединенных
тягами 3 с коленчатыми приводными валами 4. Ход штанг составляет
500–550 мм. Привод электрический с трехступенчатым редуктором 5.
2.5. Конструкция толкающего штангового конвейера
Общий вид толкающего штангового конвейера показан на рис 2.24. Этот
конвейер применяют как промежуточное транспортное звено для передачи
бунтов проволоки с пластинчатого конвейера на подвесной крюковой конвейер.
Периодическое продвижение бунтов 1 по желобу 2 происходит в
результате возвратно-поступательного движения штанги 5 в прорези желоба.
На штанге шарнирно закреплены толкающие рычаги 4, которые при движении
штанги перемещают бунты на величину рабочего хода. При обратном
движении штанги рычаги поворачиваются вокруг своих осей вниз и проходят
под бунтами, которые остаются на месте.
Рис. 2.24. Толкающий штанговый конвейер
Под желобом, который опирается на стойки, расположен кривошипно–
шатунный привод, преобразующий вращательное движение двигателя в
возвратно-поступательное
движение
штанги
с
толкающими
рычагами.
Электродвигатель с тормозом вращает через цилиндрический редуктор
коленчатый вал, который соединен шатуном 6 с рычагом 7 и серьгой со
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
штангой 5. За один ход штанги бунты перемещаются на 1500 мм со средней
скоростью около 1,0 м/с.
На рис. 2.25 дана конструкция сталкивателя, который состоит из двух
тележек на катках, передвигающихся по направляющим с помощью шарнирно
с ними связанной штанги, приводимой через шестерню и рейку от
электродвигателя. Мощность привода сталкивателя рассчитывают аналогично
мощности привода реечного толкателя.
Рис. 2.25. Сталкиватель заготовок:
1 – тележка; 2 – толкающая штанга; 3 – привод; 4 – рольганг загрузки
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
МАШИН
3.1. Примеры схем механизмов металлургического производства
3.1.1. Схемы механизмов для вертикального перемещения подвижных
балок в методических печах
Механизмы вертикального перемещения подвижных балок методических
печей – рычажно-тяговые. Системы рычагов, число которых зависит от длины
печи, связаны общей тягой (рис. 3.1, а). На конце подъемного рычага 1
установлен вращающийся ролик 2, на котором свободно лежат подвижные
балки. Для уменьшения мощности механизмы могут быть выполнены либо с
общим контргрузом на приводе, либо с контргрузом на рабочих рычагах.
Привод поворота рычагов может быть либо цепной либо рычажноэксцентриковый
от
гидроцилиндра
или
электромеханический
(от
электродвигателя и редуктора) через шатун и эксцентриковый вал.
В балках, не связанных между собой, механизм привода подъема может
быть эксцентриковый от электродвигателя, либо рычажно-эксцентриковый от
гидроцилиндра. Механизмы с контргрузами на рабочих рычагах для одной
подвижной балки или для одной группы балок принципиально одинаковы. Для
механизмов вес контргруза и соотношение плеч рычагов принимают такими,
чтобы было уравновешено:
- при общем весе садки и подвижных балок до 20 т – примерно 80%
общего веса;
- при общем весе садки и подвижных балок до 50 т – примерно 50%
общего веса;
- при общем весе садки и подвижных балок 50-200 т – примерно 30-60%
общего веса.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.1. Схемы механизмов вертикального перемещения балок
3.1.2. Механизмы вертикального подъема в машинах для загрузки и
выгрузки заготовок, обслуживающие методические печи
Для загрузки и выгрузки заготовок машины оборудованы механизмами
вертикального и горизонтального перемещения штанг. При установке машины
(рис. 3.1, а) со стороны загрузочного окна методической печи механизм
подъема при помощи переднего конца штанги приподнимает заготовку с
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рольганга, а механизм передвижения перемещает штангу со слитком и в
методическую
печь;
затем механизм
подъема опускает
заготовку на
передвижные балки печи.
В случае установки машины со стороны окна выдачи штанги поднимают
нагретую заготовку с пода печи; реечный механизм транспортирует и
укладывает ее на ролики рольганга, а затем рольгангом заготовку подают на
стан горячей прокатки.
Машина имеет четыре механизма горизонтального перемещения и четыре
механизма подъема (опускания) штанг. Для выдачи коротких заготовок
используют две штанги, спаренные промежуточным валом валами шестерен
реечного редуктора. Для выдачи длинных (10-12 м) заготовок используют все
четыре штанги машины.
В зависимости от размеров и массы нагреваемых заготовок и
возможности компоновки оборудования машины механизмы подъема штанг в
соединениях отличаются разнообразным сочетанием деталей.
На рис. 3.2, а представлена кинематическая схема машины безударной
выдачи заготовок из печи. Балки 1 транспортируют и укладывают заготовки на
рольганг 2. Передвижение балок осуществляется реечным редуктором 3. Балки
опираются на опорные ролики и перемещаются по направляющим подъемных
столов 4. Подъем столов производится тягами 5, рычагами 6 и штоком
гидроцилиндра 7 по одному для каждой пары штанг.
На рис. 3.2, б показана схема машины для выдачи заготовок с рычажнороликовыми механизмами подъема штанг с приводом от редуктора и
электродвигателя, а на рис.3.2, в рычажно-роликовый механизм снабжен
приводом от гидроцилиндра.
На рис. 3.2, г в состав машины входит эксцентрико-роликовый механизм
подъема штанг с электромеханическим приводом.
На рис. 3.2, д в состав машины входят рычажно-эксцентрико-роликовые
механизмы подъема штанг с эксцентриковым механизмом поворота рычага. В
механизмах подъема опорные ролики 1 на бронзовых втулках вращаются по
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наружному диаметру эксцентриковых втулок 2, связанных шпонками с валом 3.
Поворот вала (эксцентриковых втулок) при помощи рычага 4, шатуна 5 и
эксцентрикового привода 6 приводит к подъему роликами штанг на заданную
высоту.
а
б
в
г
д
Рис. 3.2. Схемы машин с вертикальным механизмом подъема штанг для
загрузки и выгрузки заготовок
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.1.3. Механизмы для горизонтального перемещения балок
Механизмы горизонтального перемещения подвижных балок в печах, где
необходим большой шаг (4...5 м), выполняют в виде реечной передачи.
Зубчатая рейка прикреплена снизу к подвижной балке, а приводная шестерня
установлена на одной оси с роликом одного из рабочих рычагов механизма
вертикального перемещения балки. Привод такого механизма может быть
выполнен с подвижным валом или с универсальным шпинделем (рис. 3.3, а). В
случае величины шага до 500 мм механизмы горизонтального перемещения
могут
быть
выполнены
в
виде
рычажно-кривошипных
устройстве
с
электроприводом (рис. 3.3, б, в) или рычажных с гидравлическим приводом (см.
рис. 3.1, г).
а
б
в
Рис. 3.3. Схемы механизмов горизонтального перемещения подвижных балок
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.1.4. Механизмы специального назначения
К
механизмам
специального
назначения
относятся,
например,
механизмы: подъема свода, электрода, кислородной фурмы, зажима электрода
(рис. 3.4, а, б), подъема платформы (рис. 3.4, в), перегружатели бунтов
проволоки с крюка цепного конвейера (рис. 3.4, г, д).
Рис. 3.4. Схемы механизмов специального назначения
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2. Методика расчета и конструирования соединений деталей машин
3.2.1. Общие сведения
Детали в машинах связаны между собой таким образом, чтобы выполнять
заданное функциональное назначение. Эти связи можно разделить на
подвижные (шарниры, подшипники, ролики, ходовые колеса, зубчатые,
эксцентриковые, кулачковые, храповые и другие зацепления) и неподвижные
(резьбовые, сварные, шпоночные, шлицевые и др.) соединения.
Подвижные соединения выполняют работу звеньев машины согласно ее
кинематической
схемы.
Неподвижные
соединения
необходимы
для
расчленения машины на узлы и детали для упрощения ее производства, сборки,
ремонта, транспортировки т. п.
Соединения можно разделить на разъемные и неразъемные.
Разъемные соединения позволяют разделять детали без повреждения. К
ним относятся резьбовые, штифтовые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и
профильные соединения. Неразъемные соединения не позволяют разделять
детали без повреждения. Это заклепочные, сварные и соединения с натягом
(прессовые). Прессовые соединения отнесены к этой группе, так как после
сборки и разборки посадочные поверхности повреждаются, что приводит к
уменьшению нагрузочной способности соединения.
Расчленение деталей необходимо с точки зрения затрат на изготовление,
ремонт, разборку и сборку деталей, узлов, механизмов, машин и других
сооружений.
Подвижные соединения являются основной составной частью рычажных,
роликовых, эксцентриковых, рычажно-роликовых, рычажно-эксцентриковых и
других механизмов. В указанных соединениях и чаще всего в шарнирах
используются валы, оси, втулки, вкладыши, подшипники качения и другие
детали,
обеспечивающие
взаимное
вращение,
установку,
регулировку,
фиксацию и смазку деталей.
Для выполнения расчета и конструирования соединений необходимо:
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Составить структурную схему (эскиз) соединения с составом и
расположением соединяемых деталей.
2. Из силового расчета механизма найти максимальную нагрузку,
действующую в соединении.
3. Из условия работы механизма определить тип нагрузки, действующей в
соединении: постоянный, пульсирующий или знакопеременный.
4.
Выбрать материал для
сопрягаемых
деталей
и
допускаемые
напряжения для пар скольжения или тип подшипника качения.
5. Выбрать формулы для расчета сопрягаемых деталей на прочность и
жесткость при расчете на устойчивость длинномерных деталей.
3.2.2. Методика расчета и конструирования соединения с подшипником
скольжения
Для расчета и конструирования такого соединения необходимо:
1. Выбрать конструкцию (рис. 3.5) и составить структурную схему или
эскиз соединения деталей с подшипником скольжения.
2. Из силового расчёта механизма найти максимальную нагрузку,
действующую в соединении.
3. Определить тип нагрузки, действующей в соединении: постоянная,
пульсирующая или знакопеременная.
4. Выбрать материал для оси, рычага или стойки опоры и определить
допускаемые напряжения для них.
5. Выбрать материал для вкладыша или втулки и допускаемое удельное
давление.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.5. Конструкции соединений с подшипниками скольжения.
При проектировании механизма после определения размеров и нагрузок,
действующих в звеньях, конструктор, зная условия работы, выбирает аналог
конструкции соединения, составляет эскиз (расчетную схему) соединения
(рис. 3.6) и готовит исходные данные, например, для соединения рычага со
штангой толкателя.
Исходные данные для расчета соединения деталей с подшипниками
скольжения:
1. Максимальная нагрузка Р, кН.
2. Материал оси – сталь, допускаемое напряжение на изгиб [σи]II, МПа.
3. Материал втулки; допускаемое удельное давление [p], МПа.
4. Отношение длины втулки к диаметру оси выбирается в пределах
β = 0,8...1,4.= 0,8…1.5.найти греческую букву «бета
5. Ширина распорного кольца b, мм.
6. Толщина щеки рычага равна b1, мм.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Порядок расчета и конструирования соединения.
1.
Расчет соединения производится при отношении длины втулки к
диаметру оси β = 1,0.
2. Из условия допускаемого удельного давления диаметр оси
d 
P
.
 p
П о с л е р а с ч е т а р а з м е р д и а м е т р а у т о ч н я е т с я п о Г О С Т 9 6 5 0 -7 1 .
Р а з м е р ы в к л а д ы ш а (в т у л к и ) в ы б и р а ю т с я с о г л а с н о р е к о м е н д а ц и и [1 5 ]:
- ди ам етр н аруж н ы й: D  d  2  S ,
где
S – толщ ин а стен ки втулки ;
S  5 , 0 м м д л я д и а м е т р о в d  3 5 ...6 0 м м ;
S  7 , 5 м м д л я д и а м е т р о в d  6 5 ...1 1 0 м м ;
S  1 0 , 0 м м д л я д и а м е т р о в d  1 2 0 ...2 0 0 м м ;
- д л и н а l = β ·d = 1 ,0 ·d = d .
Р а с ч е т н а я д л и н а о с и (р и с . 3 .6 )
a  l  2  b  b1 ,
где
b – т о л щ и н а р а с п о р н о г о к о л ь ц а ; b  3 ...5 м м ;
b1 – т о л щ и н а щ е к и в т у л к и , с т о й к и и т . п .; т о л щ и н у щ е к и п р и н и м а ю т
к о н с т р у к т и в н о р а в н ы м b1  5 ...2 0 м м и л и е е у т о ч н я ю т п о с л е р а с ч е т а н а с м я т и е
по ф орм уле
b1 
P
.
2  d   см 
Проверка оси на изгиб:
и 
Mи
Pa

  и III .
Wи 0,1  d 3
Конструирование соединения производится в следующем порядке:
- проводится горизонтальная ось вращения шарнира и от нее на
расстоянии r  d / 2 проводятся две линии, соответствующие диаметру оси;
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- на оси 1 последовательно вычерчиваются втулка 2, распорное кольцо 4,
щеки 5 и деталь 3, насаживаемая на втулку (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Схема для расчета соединения деталей с подшипником скольжения
3.2.3. Методика расчета и конструирования соединения с подшипниками
качения или с шарнирным подшипником скольжения
Для расчета и конструирования необходимо:
1. Выбрать конструкцию (рис. 3.7) и составить структурную схему
соединения деталей с подшипником качения или шарнирным подшипником
скольжения.
2. Из силового расчета механизма найти максимальную нагрузку,
действующую в соединении.
3. Выбрать тип подшипника качения или шарнирного подшипника
скольжения.
4. Из условия работы механизма определить тип нагрузки, действующей в
соединении: постоянная, пульсирующая или знакопеременная.
5. Выбрать материал для оси, рычага или стоек опоры и определить для
них допускаемые напряжения.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.7. Конструкции соединений с подшипниками качения и шарнирными
подшипниками скольжения
Порядок расчета и конструирования шарнирного соединения следующий
(рис. 3.8):
1. Определяется требуемая статическая грузоподъемность подшипника
качения по формуле
C0  f  R ,
где
f – коэффициент динамической нагрузки; f  1, 25...2,5 ;
R – нагрузка на один подшипник; R  0,5  P .
2. По статической грузоподъемности C0 выбирается тип подшипника,
например шариковый, роликовый или сферический с размерами d  D  B по
ГОСТ 8338-75, ГОСТ 8328-75 или
ГОСТ 5720-75, где d , D , B –
соответственно внутренний, наружный диаметры и ширина подшипника.
3. Для выбранного подшипника по ГОСТ 11641-73 выбираются:
- две торцевые крышки с канавкой для фетрового уплотнительного
кольца типа 2-D-D4 ;
- размеры дистанционного кольца 4 (рис. 3.8) между подшипниками 2;
при этом наружный диаметр кольца равен наружному диаметру подшипника
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
D ; внутренний диаметр кольца
D1  D   5...10 
мм, толщина кольца
составляет 3...5 мм;
- размеры распорной втулки 6: диаметр наружный Dв  Dн  1 мм;
диаметр внутренний равен диаметру оси d ; длина втулки b  h  2,0 мм, где h
– толщина крышки подшипника (см. ГОСТ 11641-73).
4. По полученным размерам производится компоновка элементов
шарнирного соединения и вычерчивается в следующей последовательности:
ось, диаметр которой равен внутреннему диаметру подшипника d , два
подшипника d  D  B на расстоянии дистанционного кольца толщиной c ,
равной не менее 5,0 мм, две распорные втулки, две щеки b1 и деталь, в которую
будут установлены подшипники .
Расчетная длина оси:
a  2  B  C  2  b  b1 .
Проверка прочности оси выполнятся по напряжениям изгиба:
и 
Mи
Pa

  и III .
Wи 0,1  d 3
Рис. 3.8. Схема для расчета соединения деталей с подшипниками качения
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2.4. Методика расчета и конструирования колеса (ролика)
Для конструирования колеса необходимо:
1. Выбрать конструкцию (рис. 3.9) и составить структурную схему
расположения деталей в ролике.
2. Определить максимальную нагрузку, действующую на ролик.
3.
Определить
тип
нагрузки
(постоянный,
пульсирующий,
симметричный).
4. Выбрать материал и допускаемые напряжения для сопрягаемых
деталей.
Если конструкция ролика выбрана и размеры (диаметр и ширина) ролика
конструктивно определены, то производится проверочный расчет по удельному
давлению:
p
где
кн
к н  к д  R max
 p,
DB
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения
нагрузки по контактной поверхности; кн  2,0 для плоского рельса;
кд – коэффициент, учитывающий соударение ролика колеса при встрече с
заготовкой; кд=1,5…2,0;
Rmax – максимальная нагрузка, действующая на ролик;
D – диаметр ролика;
B – ширина ролика;
 p
– допускаемое удельное давление;
 p   5...6
МПа для стальных
колес.
На основании анализа размеров роликов в атласах, каталогах и чертежах
отношение ширины ролика к его диаметру составляет В=(0,2…0,5)D. Для
расчета принимаем: ширину ролика B  0, 2  D , допустимое удельное давление
 p   5,0 МПа. Тогда расчёт удельного давления производится по формуле
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
p
к н  к д  R max
 p ,
0,2  D 2
а диаметр ролика:
D
к н  к д  R max
.
0,2  p
Рис. 3.9. Конструкции роликов и ходовых колёс
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если на ролике необходимо установить одну или две реборды, то их
высоту
h
и ширину
b
следует принять равными h=b=15…25 мм
соответственно для роликов (колес) диаметром 150...400 мм [16].
В результате наружный диаметр обода ролика D1  D  2  h , а его ширина
B1  B  2  b (рис. 3.10, а).
Рис. 3.10. Схемы к расчёту и конструированию роликов и ходовых колёс
Дальнейшее конструирование ролика (колеса) зависит от схемы
расположения деталей в колесе и определяется условиями:
- ось установлена неподвижно или вращается;
- применяются подшипники скольжения или качения;
- подшипники установлены на оси внутри или за пределами ролика.
Например, возможны следующие варианты расположения деталей
роликового соединения:
1. Ось неподвижна, ролик опирается на ось через подшипник скольжения
(рис. 3.10, б). При таком расположении деталей сначала определяют параметры
ролика (D, B, h, b, D1 и B1), а затем – подшипника скольжения по методике
п. 4.1;
2. Ось неподвижна, ролик опирается на ось через подшипники качения
(рис. 3.10, в и г). Расчет производят в следующем порядке: определяют
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
параметры ролика (D, B, h, b, D1 и В1), подшипников качения, торцевых
крышек, распорных и дистанционных колец и толщину стоек или щек рычага
по методике п. 4.2).
3. Ось вращается, ролик связан с осью (валом) при помощи шпоночного
соединения,
а
подшипники
установлены
в
стойках
опоры.
конструирования: определяют размеры роликов (D, B, h, b, D1, и B1);
Для
из
расчета на прочность определяют диаметры вала в местах посадки ролика и
подшипников; выбирают и определяют параметры подшипников и других
деталей, необходимых для соединения по методикам пп. 4.1, 4.2, 4.3. После
определения размеров и расположения деталей производят компоновку
роликового соединения.
3.2.5. Расчет вала, нагруженного рычагами
Вал с установленными на нем рычагами подвергается воздействию
изгибающих и крутящих моментов (рис. 3.11).
Расчет вала ведется в следующем порядке:
1. Окружные усилия толкателей Pт и шатуна Pш , приложенные к рычагам
в точках C и D , необходимо перенести к оси вращения вала O  O . При этом
получим те же силы Pт и Pш и крутящие моменты:
M ш  Pш  hш ;
2  M т  2  Pт  hт ,
где
hт и hш – плечо действия соответственно силы толкателя и шатуна.
Крутящий момент в любом поперечном сечении одинаков и равен:
- на участке c  d :  M т   Pт  hт (эпюра с «+»);
- на участке d  c :  M т   Pт  hт (эпюра с «-»),
то есть эпюра крутящих моментов имеет вид прямоугольника (рис. 3.12).
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.11. Расчетная схема вала, нагруженного рычагами (а, б);
схема приведения усилий к оси вращения вала (в, г, д).
В точке d – место крепления рычага шатуна; крутящий момент:
Mш  2  Mт .
2. Силы Pт и Pш , перенесенные в точку O , раскладываются на
горизонтальную и вертикальную составляющие (рис. 3.11, д).
3. Строится схема нагружения вала в горизонтальной плоскости
(рис. 3.12) и определяются реакции опор:
RA.г  RB.г 
Pш   a  b   Pт.г  a  Pт   a  2  b 
;
2 a  2b
4. Определяются изгибающие моменты в сечениях ( c ) и ( d ):
M и.г с   RA.г  a ;
M и .г  d   RB.г  a .
5. Такие же операции и построения производятся для сил, расположенных
в вертикальной плоскости.
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Определяется геометрическая сумма изгибающих моментов для
сечений ( c ) и ( d ) по формулам
M  c   M и2.г c   M и2.в c  ;
M  d   M и2.г  d   M и2.в d  .
Графическое сложение изгибающих моментов M и.г и M и.в и эпюра
суммарных моментов изображены на рис. 3.12.
7. Приведенные (эквивалентные) моменты для сечений ( c ) и ( d )
определяются по третьей теории прочности по гипотезе наибольших
касательных напряжений:
M
п р c 
M
п р d 

M
2
 c 
M
2
т
;

M
2
 d 
M
2
ш
.
Д а л е е п р о и зв о д и т с я п о с т р о е н и е э п ю р п р и в е д е н н ы х м о м е н то в . П р и э т о м
н е о б х о д и м о о б р а ти т ь в н и м а н и е , ч т о в с е ч е н и я х ( с ) о р д и н а т ы э т о й эп ю р ы
и зм е н я ю т с я с к а ч к о о б р а зн о .
8 . О п р е д е л я ю тс я т р е б у е м ы е д и а м е тр ы в а л а в с е ч е н и я х ( c ) и ( d ):
dc 
3
M пр c 
0,1   и III
и
dd  3
M пр d 
0,1   и III
,
конструктивные размеры головок для посадки рычагов:
Dc  d c  h
где
и
Dd  d d  h ,
h – высота шпонки.
По значениям диаметров в месте посадки рычагов выбирается сечение
шпонки b  h и определяется ее длина по формуле
- для рычага толкателя: lт 
- для рычага шатуна: lш 
где
 см 
2 Mт
;
Dc  0,5  h   см 
2  Mш
,
Dd  0,5  h   см 
– допустимое напряжение на смятие, которое составляет при
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
спокойной нагрузке – 100...150 МПа; пульсирующей  70...100 МПа;
ударной – 35...50 МПа.
Рис. 3.12. Расчетная схема вала, нагруженного рычагами
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Для расчета шипов необходимо найти суммарные реакции опор:
RAc  RA2.г  RA2.в ;
RBc  RB2.г  RB2.в .
10. Если вал установлен на подшипниках скольжения, то величины
параметра  и диаметров шипов определяются по следующим формулам:

dц A 
где
0, 2   и III
lст

;
d ц A
 p
  RAc
0, 2   и III
и
dц B  
  RBc
,
0, 2   и III
lст и d ц A – с о о т в е т с т в е н н о д л и н а с т у п и ц ы и д и а м е т р ц а п ф ы в а л а п о д
подш ипник;
 и III
– д о п у с к а е м о е н а п р я ж е н и е н а и зги б ;
 p  – допускаем ое удельное давление.
П о с л е о п р е д е л е н и я о с н о в н ы х р а зм е р о в н е о б х о д и м о с у ч е т о м т е х н о л о ги и
и зг о т о в л е н и я в ы п о л н и т ь э с к и з к о н с т р у к т и в н о й ф о р м ы в а л а , п р о и зв е с т и е го
п роверочны й расчет д ля пред полож ительн о оп асны х сечени й , в которы х
в о зн и к а ю т н а и б о л ь ш и е к р у т я щ и е и и зги б а ю щ и е м о м е н т ы и зо н ы к о н ц е н т р а ц и и
напряж ений.
3 .2 .6 . М е т о д и к а р а с ч е т а и к о н с т р у и р о в а н и я р ы ч а г а
Д ля расчета и кон струи рован ия н еоб ходи м о:
1 . В ы б р а т ь к о н с т р у к ц и ю р ы ч а га (ш а т у н а ) и з а н а л о го в , п р е д с т а в л е н н ы х н а
р и с . 3 .1 3 и л и р а зр а б о т а т ь э с к и з.
2 . О п р е д е л и т ь (зн а т ь ) д л и н у (р а д и у с ) р ы ч а га и м а к с и м а л ь н о е р а с ч е т н о е
уси ли е, дей ствую щ ее н а ры чаг.
3 . О п р е д е л и т ь р а зм е р ы в и л к и р ы ч а га b , b1 и d (с м . р и с . 3 .6 , 3 .8 ) в
с о е д и н е н и и р ы ч а га с ш а т у н о м и л и ш т а н г о й п о м е т о д и к е р а с ч е т а ш а р н и р н о го
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соединения деталей с подшипником скольжения или качения (см. пп. 3.2.2 и
3.2.3).
4. Определить диаметр вала с учетом установки шпонки в месте посадки
рычага по методике расчета вала, нагруженного рычагами (изгибающими и
крутящими моментами (см. п. 3.2.5).
5. Размеры элементов рычага принимаются из следующих соотношений:
- радиус щеки Ro=2,0d,
где d – диаметр оси;
- диаметр ступицы рычага Dст  1,8...2,5   D ,
где D – диаметр вала в месте посадки рычага;
- длина ступицы рычага lст = l,
где l – длина шпонки под ступицу рычага.
Длина шпонки определяется из условия прочности соединения рычага с
валом по напряжениям смятия шпонки:
l
где
2  M кр
D  h   см 

2 P R
,
D  h   см 
M кр – крутящий момент, Н  мм;
P – усилия, действующие на рычаг, Н;
R – радиус рычага, мм;
h и b – высота и ширина шпонки по ГОСТ 8788-68;
 см 
– допускаемое напряжение смятия в зависимости от нагрузки:
спокойной – 100…150, пульсирующей – 70…100, ударной – 35…50 МПа.
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а
б
в
г
д
е
Рис. 3.13. Конструкции рычажных механизмов:
а – шатун лоткового питателя; б – шатун затвора весовой воронки;
в – кривошип; г – кривошип в сборе; д – соединение двуплечего рычага с
роликом и тягой; е – соединение рычага с тягой и валом
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По выбранной схеме рычаг (рис. 3.14) проверяется по напряжениям
изгиба в сечении A  A :
и 
где
M и P   R  0,5  Dст 

  и III ,
Wи
Wи
Wи – момент сопротивления изгибу двутаврового симметричного сечения.
H  B 3  h  b3
W
6B
.
Рис. 3.14. Схема к расчету и компоновке элементов рычага
3.2.7. Эксцентриковые соединения
Эксцентриковые
предназначенных
для
механизмы
относятся
преобразования
к
семейству
вращательного
механизмов,
движения
в
поступательное или наоборот: кулачковых, кривошипных, коленчатых и
рычажных.
Они применяются в механизмах циклического действия: в приводах
питателей, затворов бункеров и весовых воронок в механизмах качания
кристаллизаторов. Эксцентриковые механизмы широкое распространение
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
получили в механизмах подъема и перемещения прокатных заготовок в
методических печах, на участках транспортировки, отделки и их отправки
потребителю. Эти механизмы работают в непрерывных конвейерах возвратнопоступательного действия, в которых заготовки транспортируют с помощью
одной
или
группы
балок,
перемещаемых
относительно
неподвижных
(стационарных) балок или подвижных балок, перемещаемых относительно друг
друга.
Цикл работы подвижных балок в таких конвейерах включает следующие
операции (рис. 3.15):
1. Исходное положение подвижных балок ниже уровня пола; заготовки
лежат на неподвижных (стационарных) балках);
2. Подъем всех заготовок с неподвижных балок на высоту h;
2. Перемещение заготовок вперед на величину одного шага t ;
3. Опускание балок ниже уровня неподвижных балок на высоту h1;
4. Возвращение подвижных балок на один шаг назад - в исходное
положение.
Рис. 3.15. Цикл работы подвижной балки для транспортировки заготовок
Длина таких конвейеров может достигать до 300 м. В исходном
положении заготовку подают (укладывают) на пол или на неподвижные балки,
а в пункте назначения прибывшую заготовку снимают. Высота подъема балок
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
может достигать 10...100 мм, а горизонтальное передвижения – 150...300 мм.
Для вертикального передвижения (подъема) балок применяют эксцентриковый
или
рычажно-эксцентриковый
механизмы,
а
для
горизонтального
передвижения – эксцентриковый, рычажно-эксцентриковый или реечный
механизмы.
Эксцентрик – это выступ на валу цилиндрической формы, центр которого
смещен от оси вращения вала на величину радиуса эксцентриситета rэ .Он
может быть выполнен в виде эксцентрикового вала (рис. 3.16, а) или отдельно в
виде эксцентриковой
Эксцентриковое
втулки
соединение
(рис. 3.16, б), установленной
отличается
компактностью
на валу.
расположения
оборудования особенно в механизмах большой грузоподъемности.
а
б
Рис. 3.16. Схемы соединения: а – с эксцентриковым валом;
б – с эксцентриковой втулкой
Для обоснования выбора эксцентрикового соединения в механизмах,
преобразующих вращательное движение вала в поступательное, можно
привести следующий пример. В приводах рычажных механизмов кривошип
устанавливается на выходной конец тихоходного вала редуктора (рис. 3.17. а).
При выборе редуктора согласно справочных данных конструктор сравнивает
расчетную нагрузку с допустимой консольной нагрузкой на середину выходного
вала. Если расчетная нагрузка превышает допустимую, то с целью исключения
перегрузки вала он принимает решение о проектировании отдельно стоящего
коленчатого вала (рис. 3.17, б). Однако при отработке конструкции коленчатого
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вала на технологичность из-за затрат на изготовление, обслуживание и ремонт,
конструктор
выбирает
для
проектирования
эксцентриковый
механизм
(рис. 3.17. в или г).
Рис. 3.17. Схемы для обоснования применения эксцентрикового соединения
В состав эксцентрикового соединения входят: опорный ролик или шатун,
которые через подшипники качения или скольжения, опираются на наружный
диаметр эксцентрика, расположенного на валу.
Для расчета и конструирования эксцентрикового соединения необходимо:
- выбрать конструкцию эксцентрикового соединения (рис. 3.18) и составить
структурную схему (эскиз) соединения;
- знать максимальную нагрузку, действующую в соединении;
- знать величину хода (шага) или подъема рабочего органа h;
- определить радиус эсцентриситета rэ и наружный диаметр Dэ эксцентрика
(эксцентриковой втулки);
- определить параметры опорного ролика (шарнира шатуна) по методике
п. 3.2.4;
- определить параметры подшипника скольжения (качения) по методикам в
пп. 3.2.2, 3.2.3;
Рис. 3.18. Конструкции с эксцентриковыми механизмами
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Радиус эксцентриситета в зависимости от перемещения (хода или
подъема) рабочего органа зависит от типа привода: электромеханического
(редуктора
и
электродвигателя)
или
гидравлического
(рычага
и
гидроцилиндра). Вращение эксцентрика при помощи вала редуктора, как
правило, производят на угол α =180° (рис 3.19. а). Ход или подъем h = 2 rэ,
а радиус эксцентриситета rэ.= 0,5 h. Вращение вала рычагом при помощи штока
гидроцилинлра осуществляют на угол α = 30°…120°. В этом случае высота
подъема (ход), радиус эксцентриситета и угол поворота рычага связаны между
собой зависимостью h = rэ sin α, по которой радиус эксцентриситета
rэ =h / sin α (рис 3.19, б). При повороте рычагом вала на угол
α= 90° sin 90°=1 тогда радиус эксцентриситета равен величине хода rэ = h.
а
б
Рис. 3.19. Схемы для выбора привода эксцентриковому валу или
эксцентриковой втулке: а – электромеханический (редуктор, электродвигатель);
б – гидравлический
Для определения наружного диаметра эксцентрика (эксцентриковой
втулки) необходимо определить диаметр вала dв в месте расположения
(посадки) эксцентрика. На пересечении осей координат (точка О) (рис. 3.20)
строим окружность вала dв. На горизонтали от точки О справа откладывается
отрезок, равный радиусу эксцентриситета rэ, и отмечается точкой Оэ, слева от
точки О откладывается отрезок ОК = 0,5 dв + 20...30, где 20...30 мм – это
наименьшая толщина эксцентриковой втулки. Отрезком КОэ как радиусом
строим окружность наружного диаметра Dэ. Ширина эксцентрика зависит от
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
длины втулки (вкладыша) подшипника скольжения или подшипников качения
шатуна или опорного ролика.
Рис. 3.20. Схема к определению размеров эксцентрика (эксцентриковой
втулки
В механизмах подъёма заготовок (рис. 3.21) радиус рычага определяется
из соотношения
h = R – Rcos().
Отсюда
R = h /(1- cos α),
В зависимости от выбранного угла поворота определяется значение
радиуса рычага.
Рис. 3.21. Схема определения радиуса рычага в механизмах подъёма
Определение радиуса рычага представлено на следующем примере.
Пример. Определить радиус двуплечего рычага АОВ (см. рис. 3.21) по
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следующим исходным данным:
- высота подъёма h=40 мм;
- принятый угол поворота =30;
- отношение радиуса рычага ролика к радиусу рычага тяги R/RT=2.
Определение радиуса выполняется графоаналитическим способом.
Для этого необходимо провести две горизонтальные линии a  a и b  b
таким образом, чтобы расстояние между ними (в масштабе) было равно высоте
подъема балки h  40 мм.
По середине листа проводится вертикальная линия c  c и на ее
пересечении с горизонтальной линией a  a ставится точка A – верхнее
положение оси ролика.
Радиус рычага определяется из условия, что его поворот на угол   300
обеспечит подъем балки на высоту h  40 мм.
В этом случае можно определить радиус рычага по формуле
R
h
40

 300 мм.
1  cos 30 1  0,866
По вертикали от точки A откладывается отрезок, равный R  300 мм, и
ставится точка O – ось вращения рычагов; затем этим радиусом от точки A
проводится дуга с углом   300 , и на пересечении ее с линией b  b ставится
точка A1 – нижнее положение оси ролика. При соединении точек A1 и O
получится отрезок A1O – нижнее положение рычага.
Принимается условие, что радиус рычага тяги Rт  0,5  R  0,5  300  150 мм,
и располагается он относительно вертикали в начале и в конце поворота на угол

2
 30
0
2
 150 . Это обеспечит расположение на одной линии тяги, шатуна и оси
вала эксцентрикового привода, а расстояние между точками B и B1 равным двум
радиусам эксцентриситета эксцентрикового привода подъема балок.
Радиус эксцентриситета
rэ  Rт  sin 150   150  0,2899  40 мм.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2.8. Резьбовые соединения. Расчет резьбовых соединений. Расчет группы
болтов
3.2.8.1. Общие сведения
Резьбовые крепежные соединения состоят из болтов, винтов, шпилек,
гаек и шайб. Болты общего назначения классифицируют по точности
изготовления – повышенной (ГОСТ 7805-70), нормальной (ГОСТ 7795 – 70),
грубой точности (ГОСТ 15589 – 70). Гайки бывают повышенной (ГОСТ 252470), нормальной (ГОСТ5915-70) и грубой точности (ГОСТ 15526 - 70). Шайбы
бывают подкладные круглые или прямоугольные, пружинные, стопорные с
отгибными лапками или с косыми носками. Подкладные круглые шайбы
выполняют по ГОСТ 18123-82, ГОСТ 6958-78 и ГОСТ 11374-78; шайбы
пружинные – по ГОСТ 6402-70, стопорные – по ГОСТ 11872-80, косые – по
ГОСТ 10906-78.
Изготовляют их из сталей типа сталь 10…35 методом холодной высадки
или штамповкой с последующей накаткой. Легированные стали 35Х, 38ХА
применяют для высоконагруженных деталей при переменных и ударных
нагрузках, при высоких температурах в агрессивных средах (табл. 2).
Таблица 2
Материал крепёжных изделий [18]
Марка стали
Ст.3 и 10
20
35
45
35Х
30ХГСА
Предел
прочности,
Н/мм2
340
400
500
600
800
1000
Предел текучести
 Т , Н/мм2
200
240
300
360
640
900
Предел
выносливости
 1Р , Н/мм2
160
170
180
240
280
300
1. Допустимое напряжение растяжения при постоянной внешней нагрузке:
- для болтов без затяжки - [σр] = 0,6 · σТ;
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- для болтов с затяжкой -  р I 
Т
;
n
где σТ - предел текучести материала;
[ n ] – допустимый запас прочности по табл. 2.
2. Допустимое напряжение растяжения при переменной внешней нагрузке

 р   1 р ,
 nч 
где
σ-1p – предел выносливости при напряжении растяжения;
[nч] – запас прочности соответственно при переменном нагружении по
табл. 3.
Таблица 3
Допустимый запас прочности [ n ] при неконтролируемой затяжке болтов,
винтов и др.
Постоянная нагрузка
Переменная нагрузка
Сталь
Диаметр резьбы, мм
М6…М16 М16…М30 М30…М60
М6…М16 М16…М30
Углеродистая
4…3
3…2
2…1,3
10…6,5
6,5
Легированная
5…3
4…2,5
2,5
7,5…5,0
5,0
Примечание. Большие значения запаса прочности принимают для резьб
меньшего диаметра.
В табл. 4 представлены основные размеры болтов (винтов) с метрической
резьбой.
Таблица 4
Основные размеры метрической резьбы, мм ( по ГОСТ 9150 – 81)
Диаметр резьбы
Диаметр резьбы
Резьба
Резьба
Наружный Внутренний
Наружный
Внутренний
d
d1
d
d1
М10
10
8,376
М24
24
20,752
М12
12
10,106
М30
30
26,211
М14
14
11,835
М36
36
31,670
М16
16
13,835
М42
42
37,120
М20
20
17,294
М48
48
42,587
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2.8.2. Расчет резьбовых соединений
Расчёт проводится для двух вариантов резьбового соединения.
Вариант I
Расчет винтов, нагруженных осевой силой (без начальной затяжки,
например, в резьбовых концах грузовых винтов).
Условие прочности записывается в виде
р 
P 4 P

  р  ,
F   d12  
а проектный расчет внутреннего диаметра резьбы выполняется по формуле
d1 
4 P
.
   р 
Здесь P – осевая сила на винт;
d1 – внутренний диаметр резьбы;
 р  – допускаемое напряжение в винте при растяжении;

  р   Т ,
n 
где
 Т – предел текучести м атери ала вин та;
 n  – з а п а с п р о ч н о с т и (с м . т а б л . 3 ).
В а р и а н т II
Б о лт о во е со ед и н ен и е н а гр уж ено си ла м и , сд ви га ю щ и м и д ет а ли .
У слови ем н адеж ности соеди н ени я является отсутстви е сдвига детали в
сты ке.
Б о лт и сп ы ты вает р астяж ен и е и кр уч ен и е, о б усло влен н ы е затяж ко й .
О п ределяю т экви вален тное напряж ени е в оп асн ом сечени и болта:
 экв  1,3   р 
1,3  4  P
  р  ,
2
I


d
 1
I
где
1,3
–
коэффициент
учитывающий
скручивающего момента;
81
действия
усилия
затяжки
и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
P – внешнее растягивающее усилие;
d1 – внутренний диаметр нарезанной части болта;
 р  – допускаемое напряжение растяжения при статической нагрузке;
I

  р   Т .
I
n 
П роектны й расчет болта оп ределяю т п о ф орм уле
d1 
4  1, 3  P
.
    р 
I
3 .2 .8 .3 . М е т о д и к а р а с ч е т а р е з ь б о в о г о с о е д и н е н и я , с о с т о я щ е г о и з г р у п п ы
болтов
П р и п ро екти р о ван и и р езьбо во го соед и н ен и я, со сто ящ его и з гр уп п ы
б о л т о в , н е о б х о д и м о зн а т ь р а с п р е д е л е н и е в н е ш н е й н а г р у з к и н а б о л т ы в
зави си м о сти
от
их
взаи м н ого
располож ени я. Ц елью
расчета
является
о п р е д е л е н и е б о л т а , н а к о т о р ы й д е й с т в у е т м а к с и м а л ь н а я н а г р у з к а [1 9 ].
О п р ед елен и е бо лта, во сп ри н и м аю щ его м акси м альн ую н агрузк у, п о каж ем
н а двух при м ерах.
П р и м е р 1 . Н а р и с . 3 .2 2 и 3 .2 3 п о к а за н ы в а р и а н т ы к р е п л е н и я р ы ч а г а к
г о л о в к е к л е м м ы , о т л и ч а ю щ и е г о р и зо н т а л ь н ы м и в е р т и к а л ь н ы м р а с п о л о ж е н и е м
б о лто в. Н ео бхо ди м о ср авн и ть тр еб уем о е уси ли е затяж ки каж д о го вар и ан та и
вы брать способ креп лени я ры чага.
М етод и ка оп р еделен и я м акси м альн о н агр уж ен н о го бо лта заклю ч ается в
следую щ ем .
С и л у Р , д е й с т в у ю щ у ю н а р ы ч а г , п р и в о д и м (п о п р а в и л у с т а т и к и ) к ц е н т р у
т я ж е с т и б о л т о в о г о с о е д и н е н и я (т о ч к а О ), к а к п о к а за н о н а (р и с . 3 .2 2 , а ). В
р е з у л ь т а т е п о л у ч и м с и л у Р и м о м е н т М = Р  l (н а в е к т о р а х с и л ы Р н а н е с е н ы
з а м е т к и ).
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 22. Схема крепления рычага с горизонтальным расположением болтов
Сила и момент должны быть уравновешены силами трения, вызванными
затяжкой болтов. Условно примем, что точки приложения равнодействующих
сил трения совпадают с центрами тяжести болтовых отверстий. Действие в
стыке силы Р и момента М рассмотрим раздельно (рис. 3.22. б).
Сила Р уравновешена силами трения 2Тр, и каждая равна:
ТР = 0,5 Р1= 0,5 Р.
Момент М уравновешивается парой сил Р:
М = Р l = 2Тм a,
каждая из которых равна:
Тм= Р l / 2а.
Максимальная сила трения (сила затяжки) от усилия Р1 и момента М на
правом болте будет равна их сумме:
Тмах= Тр+Тм= Р/2+ Р l / 2a = P(а+ 2l) / (2а).
Эта сила должна быть обеспечена затяжкой правого болта и с учетом 20%
запаса требуемая сила затяжки
Тзат=1,2 Тмах/ f= 1,2 Р (а+2l)/(2 f a).
После определения диаметра наиболее нагруженного болта второй болт
следует принять такого же диаметра, как и первый.
Для
второго
варианта
резьбового
соединения,
показанного
на
(рис. 3.23, а), силы трения, уравновешивающие сдвигающую силу Р и момент
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
М = Рl, показаны на (рис. 3.23, б). Силы трения
ТР 
1
Р;
2
ТМ  Р
1
,
2a
но в этом случае силы Тм направлены горизонтально.
Рис. 3.23. Схема крепления рычага с вертикальным расположением болтов
Суммарные силы трения
2
Т  Т Р2  Т М

Р
а 2  4l 2 .
2а
Для обоих болтов одинаковы, а следовательно, и величины затяжки этих болтов
также одинаковы:
Рзат.
1,2 Р а 2  4l 2

.
2 fа
Для второго случая величина звтяжки Рзат. меньше, чем для первого:
а  2l  а 2  4l 2 .
Пример 2. На рис. 3.24 и 3.25 показаны варианты крепления кронштейна
к колонне четырьмя болтами, поставленными в отверстия с зазором. Для
каждого из вариантов конструкции (рис. 3.24, а и 3.25, а) определяются
диаметры болтов. Материал болтов – сталь Ст3; затяжка болтов не
контролируется. Коэффициент трения на стыке f = 0,15.
Приведение силы Р к центру тяжести на рис. 3.24, а и 3.25, а не показано.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На рис. 3.24, б для первого варианта крепления кронштейна показано
приведение силы Р к центру тяжести стыка и направления сил трения,
уравновешивающих сдвигающих силу и вращающий момент. То же для
второго варианта крепления - дано на рис. 3.25, б. Суммирование сил трения
для болта № 1 показало максимальную силу затяжки, по которой необходимо
выбирать диаметр болта.
Рис. 3.24. Схема крепления кронштейна с крестообразным расположением
болтов
Рис. 3.25. Схема крепления кронштейна с расположением болтов по квадрату
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ответ. Для первого варианта требуются болты с резьбой М20; для
второго – болты с резьбой М18.
Пример 3. Рассчитать болты для крепления кронштейна (рис. 3.26),
нагруженного силой Q = 4500 Н, если число болтов z = 2, размеры: a = 300 мм;
h = 300 мм; угол α = 30; материал болтов – сталь 20; нагрузка статическая,
запас сцепления К = 2,0; контактные поверхности – стальные; коэффициент
трения f = 0,20; затяжка не контролируется.
Рис. 3.26. Схема крепления кронштейна к стене
Для расчета резьбового соединения сила Q переносится в центр
симметрии стыка, для этого прикладываются в центре симметрии стыка две
равные и противоположно направленные силы Q.
После этого кронштейн будет нагружен моментом М=Qa и силой Q,
которую удобно разложить на силы: вертикальную S и горизонтальную N.
При нагружении моментом М=Q·a кронштейн будет стремиться
опрокинуться и нагрузить верхний болт силой:
Рр = Q·a / h,
Горизонтальная сила N = Qsin α отрывает кронштейн от стены.
Вертикальная сила S = Qcos α стремится сдвинуть кронштейн вниз. Его
будет удерживать сила трения FТр между подошвой кронштейна и стенкой,
которая должна удовлетворять условию:
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
FТр ≥ S.
Cила трения FТр должна быть обеспечена затяжкой болтов силой:
Рs= S / f = Qcоs α /f.
Cила трения, необходимая для компенсации горизонтальной силы N:
РN = N / f = Qsin α) / f.
На один наиболее нагруженный болт сила затяжки
Р∑ = Рр + РS +PN = Q·a/h + Q (cosα + sinα) / (2·f) = Q (a / h +cos α+sin α )/ (2·f).
Расчетное усилие на один болт с запасом в 2,0 раза примем равным
Рб.р= 2,0·Q = 2,0 × 4500= 9000 Н.
Выбираем болт
из углеродистой стали с допускаемым напряжением
[σр]= 0,8 σт=0,8 × 66,0= 53,0 МПа нормальной точности диаметром d = 22 мм с
площадью Fб = 277 мм2.
Рабочее напряжение будет равно:
σ = Рб.р / Fб=8800 / 277= 31,78 Н/мм2 ≤ [σ]
3.2.9. Расчет длинномерных деталей на устойчивость
При проектировании длинномерных стержней (деталей), работающих на
сжатие, требуется определить допустимую нагрузку, при которой может
работать, не теряя устойчивости. Потеря устойчивости детали происходит при
воздействии на нее критической нагрузки Pкрт, приводящей к разрушению
детали. Максимальная нагрузка, при которой деталь может эксплуатироваться,
называется допустимой нагрузкой Pдоп.
Отношение этих нагрузок определяется запасом устойчивости:
n
y

p крт
p доп
 y ,
 n
 
гд е n y – д оп усти м ы й зап ас усто й чи во сти ;
n = 2 ...3
– д л я д етал ей , р аб о таю щ и х вб л и зи вер ти к али ;
n = 4 ...5
– д л я д етал ей , р аб о таю щ и х вб л и зи го р и зо н тал и .
y
y
К р и ти ческая н агр узка оп и сы вается ф о рм уло й Э й лер а:
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Pкрт 
 2 EJ
(  l ) 2 ,
где E = 2*105 МПа – модуль упругости стальных изделий;
J – момент инерции поперечного сечения детали;
μ – коэффициент, учитывающий условия закрепления концов детали:
μ=2,0 – один конец свободен, второй закреплен жестко;
μ=1,0 – концы детали шарнирно оперты;
μ=0,7 – один конец защемлен, второй – шарнирно опертый;
l – длина детали.
При проверке деталей на устойчивость определяют максимально
допустимую нагрузку или производят подбор (определение) поперечного
сечения детали.
3.2.9.1. Определение допустимой силы
Определение допустимой силы производят для деталей, у которых
определены длина и способ закрепления концов, выбраны материал,
поперечное сечение и модуль упругости материала, известны максимальная
расчетная нагрузка и характер ее изменения во времени.
Пример. Стойка качающегося стола шарнирно закреплена по концам.
Длина l=1,6 м, материал – сталь СтЗ, допустимое по симметричному циклу
нагружения [σи]III=70 МПа; сечение – квадрат со стороной а = 50 мм.
Определить допустимую силу.
Решение. Последовательно определяются следующие величины:
- площадь поперечного сечения F = a2;
- момент инерции сечения
- радиус инерции i 
a4
J
12
J

F
;
a4
12 a 2

88
a
2 3

50
 14 , 45 мм;
2  1, 73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- гибкость детали  
l 1600

 110 ,7 .
i 14 ,45
Определяются значения коэффициента φ:
при  = 110 =0,52; при  120 =0,45
Линейной интерполяцией вычисляется значение коэффициента φ для
  0 ,52 
гибкости  = 110,7:
0 ,52  0 , 45
 0 , 7  0 , 473 .
10
Допустимое напряжение для стойки с учетом продольного изгиба:
уст = сжIII = 0,473  70 = 33 МПа.
Допустимая сила:
Рдоп = устF = устa2 = 70  502 = 175 кН.
Проверка на запас устойчивости:
n
y

p крт
Р доп
 y .
 n
Критическая нагрузка для квадрата со стороной, а = 50 мм:
Pкрт 
 2 EJ
l
2

3,14 2  2  10 5  50 4
12  1600
2
 400 МПа.
Запас устойчивости:
ny 
 
400
 2 ,3  n y  2 ... 3 .
175
Запас устойчивости обеспечен.
3.2.9.2. Определение поперечного сечения проектируемой длинномерной
детали
Определение поперечного сечения производят для деталей, у которых
определены длина и способ закрепления концов, выбраны материал и модуль
упругости материала, известны максимальная сжимающая нагрузка и характер
ее изменения во времени.
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пример. Определить поперечное сечение шатуна, шарнирно опертого по
концам, на который действует максимальная сила P = 100 кН. Длина шатуна
l = 1000 мм, материал – сталь СтЗ, допускаемое напряжение сжатия по
симметричному циклу нагружения [σсж]III = 70 МПа.
Решение. Выбирается среднее значение гибкости λ = 100, находится
коэффициент понижения допускаемого напряжения сжатия φ = 0,6.
Определяется потребная площадь сечения, например квадрата:
F 
P
  ст III
100  10 3

 2380 мм2.
0,6  70
Сторона квадрата:
a  F  2380  48,8 мм.
J
a4
a
a
48,8
a4




 14,1 мм.
F = a ; J ; i 
F
12
12  a 4 2  3 2 1,73 2 1,73
2
Гибкость шатуна:
 
l 1000

 70 ,90 .
i
14 ,1
Определяется значение коэффициента гибкости φ:
при  = 70 –  = 0,81;
при  = 80 –  = 0,75.
Линейной интерполяцией вычисляем величину φ1 для гибкости  = 70,9:
1  0,81 
0,81  0,75
 0,9  0,756 .
10
Допускаемое напряжение:
 уст   1   сж III  0,756  70  52,9 МПа.
Допускаемая сила:


Р доп   уст F  52 ,9  48,8 2  126 кН.
Критическая нагрузка:
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ркрт 
 2 EJ
l
2
 2 Ea 4

12l
2

3,14 2  2  10 5  48,8 4
12  1000
2
 932 кН.
Запас устойчивости:
ny 
Ркрт
Рдоп

 
932
 7,4  n y  4..5 .
126
Запас превышает допустимый запас для стержней работающих вблизи
горизонтали, к которым относится шатун.
3.3. Практика проектирования
3.3.1. Проектирование механизма управления крышкой пакетировочного
пресса. Определение размеров и расположение звеньев
Пакетировочный
пресс
предназначен
для
получения
пакетов
из
металлического лома. При открытой крышке в прессовую камеру (рис. 3.27)
загружают заданную по весу порцию лома. После закрытия под крышкой
осуществляется процесс прессования пакета.
Для определения размеров звеньев заданы следующие исходные
параметры:
1. Вес крышки пресса, кН…………………………………… G  50 .
2. Длина прессовой камеры, мм…………………………… l  1000 .
3. Угол полного открытия крышки…………………………   1200 .
Для уточнения исходных данных на основании изучения конструкций
пакетировочных
прессов
с
электромеханическим
приводом
получена
дополнительная информация:
1.
В
положении
крышки
«Закрыто»
с
целью
исключения
самопроизвольного открытия крышки в момент прессования металлического
лома оси шатуна и кривошипа должны находятся в одной вертикальной
плоскости, проходящей через середину длины прессовой камеры.
2. В положении крышки «Открыто» уменьшение угла между шатуном и
крышкой с   300 до   100 увеличивает нагрузку с 2,0 до 4,5 раз по
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сравнению с собственным весом крышки G  50 кН. Для определения размеров
звеньев угол  принят равным 20.
Определение размеров произведено графоаналитическим способом при
условии, что радиус крышки R  0,5  1000  500 мм.
Рис.3.27. Схема рычажного механизма для управления крышкой
пакетировочного пресса:
1 – крышка; 2 – прессовая камера; 3 – штемпель
Порядок определения размеров следующий (рис. 3.28):
1. Выбирается масштаб длины равный   0,1 мм/мм.
2. Проводится горизонтальная линия a  a , откладывается отрезок ABзакр ,
равный радиусу крышки R  0,1  500  50 мм с учётом масштаба . Это
положение крышки «Закрыто».
3. Из точки A радиусом R проводится дуга, равная углу поворота
крышки   1200 . На дуге отмечается точка Bоткр и соединяется с точкой A
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отрезком ABоткр . Это положение крышки «Открыто».
4. Через точку Bзакр проводится вертикальная линия c  c ; на этой линии
будут находится шатун BC и кривошип CD в положении «Закрыто».
Рис. 3.28. Схема для определения размеров и расположения звеньев
5. Через точку Bоткр под углом   200 к отрезку ABоткр проводится линия
b  b и на пересечении ее с вертикальной линией c  c обозначается точка
Cоткр . Отрезок BоткрCоткр соответствует длине шатуна Lш .
6. На вертикальной линии c  c от точки Bзакр откладывается отрезок
BзакрCзакр , равный длине шатуна Lш .
7. На линии c  c отрезок CоткрC закр соответствует диаметру траектории
кривошипа, а ось вращения кривошипа (точка D ) находится на его середине.
8. После замера звеньев с учётом масштаба определяются геометрические
параметры:
- радиус крышки пресса……………………………… R  500 мм;
- радиус кривошипа…………………………………… rкр  220 мм;
- длина шатуна………………………………………… Lш  920 мм.
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3.2. Проектирование перегружателя бунтов проволоки с крюка цепного
конвейера. Определение размеров и расположения звеньев
Перегружатель
(рис.
представляет
3.29)
собой
шарнирный
четырехзвенник, у которого длинное звено 3 на конце выполнено в виде лотка с
прорезью для захвата бунтов 2. Нижнее приводное короткое звено 4 в виде
кривошипа соединено с корпусом перегружателя и выходным валом привода.
Верхнее звено 5 шарнирно соединено с корпусом перегружателя и вместе с
длинным звеном 3 совершает качательное движение. В результате лоток
движется в вертикальной плоскости по эллиптической траектории, которая
пересекается с линией движения бунтов на подвесном цепном конвейере 1. В
момент остановки крюка с бунтом над перегружателем включается его привод,
при этом лоток снимает с крюка бунт и набрасывает его на штырь 6
пакетирующей машины 7, после чего лоток опускается вниз до подхода
следующего бунта.
Для определения размеров звеньев кинематическая схема перегружателя
представляется в виде четырехзвенника OABC (рис. 3.30). Размер диаметра
бунта условно принимается равным 1. Размеры звеньев целесообразно выразить
через размер диаметра бунта: OA  0, 25  d , AB  d , BD  0,3  d , DE  0,5  d .
Из анализа расположения звеньев принято условие, что в исходном положении
рычаг с лотком находится под углом 30 слева от вертикали, а в конечном
положении – под углом 10 справа от вертикали.
Если не заданы координаты крюка и штыря пакетировочной машины то
по
выбранным
данным
произведем
построение
схемы
механизма
осуществляется в следующем порядке:
- выбирается положение оси вращения кривошипа – точка O ; через эту
точку проведятся четыре линии: первые две – это вертикальная и
горизонтальная оси координат, третья – линия a  a под углом 300 слева, а
четвертая – линия b  b под углом 100 справа от вертикали. Третья линия
соответствует исходному положению рычага с лотком, а четвертая –
конечному;
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.3.29. Кинематическая схема перегружателя бунтов
Рис.3.30. Схема построения звеньев перегружателя бунтов
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- из точки O радиусом кривошипа OA  0, 25  d в масштабе проводится
окружность; в местах пересечения четырех линий с окружностью, начиная от
исходного положения рычага, отмечаются точки A , A1 , A2 , A3 , A4 , A5 ;
- на продолжении линии AB достраиваются отрезки BD  0,3  d и
DE  0,5  d – положение лотка, а из точки B радиусом равным AB на
пересечении линии b  b отмечается засечка – точка B4 ; затем из точек B и B4
радиусом AB обозначается точка C – ось вращения водила BC ;
- отрезком, равным рычагу AB , поочередно из точек A1 , A2 , A3 , A4 , A5 на
дуге BB4 обозначаются точки B1 , B2 , B3 , B4 , B5 . Если соединить попарно точки
A1 и B1 , A2 и B2 и так далее, то отрезки A1B1 , A2 B2 , … будут соответствовать
положению рычага в зависимости от поворота кривошипа;
- через точку D проводится вертикальная линия, на которой выше точки
D обозначаются контуры бунта, крюка и роликов цепного конвейера, а в
конечном положении рычага напротив оси бунта достраивается контур штыря
пакетировочной машины.
Данная
методика
позволяет
определить
все
размеры
звеньев
перегружателя. Например, при размере диаметра бунта проволоки d  800 мм,
звенья перегружателя будут равны соответственно: OA  0,25  800  200 мм;
AB  800 мм; BD  0,3  800  240 мм; DE  0,5  800  400 ; BC  800 мм.
3.3.3. Проектирование кривошипно-шатунного толкателя прокатных
заготовок
3.3.3.1. Разработка структурной схемы толкателя
При отсутствии в задании на проектирование структурной схемы
механизма начальный этап проектирования является наиболее трудным.
Поэтому логика реализации первого этапа может быть рекомендована в
следующей последовательности.
1. В учебной, технической и справочной литературе, атласах и других
информационных источниках выявить механизмы – аналоги, выполняющие
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сходные (аналогичные) функции, уточнить соотношение размеров и взаимное
расположение узлов и деталей за цикл движения; выбрать методики расчета
нагрузок, моментов и мощности привода для проектируемого механизма,
методики расчета деталей на прочность, жесткость и т. п.
2. На основе изучения механизмов-аналогов составить структурную
схему механизма, т. е. разработать эскиз механизма в двух–трех проекциях или
в пространстве, на котором дана информация о составе и примерном взаимном
расположении звеньев исполнительного механизма и оборудования его привода
(электродвигателя, редуктора, муфт или гидравлического цилиндра).
Разработка структурной схемы механизма рассмотрена по следующему
заданию.
Спроектировать толкатель прокатных заготовок по следующим данным
(рис. 3.31, а):
а) Размеры заготовок, мм:
H  100...200 ;
- толщина………………………………………
- ширина………………………………………… B  100...300 ;
- длина…………………………………………… L  5000...6000 ;
б) Рабочий ход штанги толкателя, мм………… l х  600 .
На основе изучения задания, необходимо проработать механизмыаналоги и мысленно создать образ устройства, начиная от рабочего органа –
штанги
толкателя
до
электродвигателя
с
возможными
вариантами
расположения оборудования.
В первую очередь необходимо изучить предмет для перемещения, в
данном случае – это прокатная заготовка с сечением от (100  100) до (300  300) мм
и длинной от 4000 до 5000 мм. Это предмет жесткий по длине и для
параллельного перемещения достаточно двух штанг.
Таким образом, в состав механизма могут входить: две штанги DE , два
рычага DC и по одному: рычаг BC , шатун AB и один кривошип AO – это
первый вариант (рис. 3.31, б); во втором варианте – рычаг шатуна BC совме-
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.31. Схемы кривошипно-рычажного толкателя прокатных заготовок:
1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – рычаг шатуна; 4 – рычаг толкателя; 5 – штанга
толкателя; 6 – заготовка
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
щен с одним из рычагов штанг DC (рис. 3.31, в), а в третьем варианте оба
рычага DC оборудованы рычагами BC , шатунами AB и коленчатыми валами
AO (рис. 3.31, г).
В первом варианте для обеспечения равномерного распределения
крутящего момента по валу C предусматривается установка рычага шатуна
BC по середине его длины.
Анализ данной схемы показывает, что при длине заготовки 5…6 м
расстояние между штангами DE и, следовательно, между рычагами DC будет
равно 2,5…3,0 м. Для изготовления вала C c учетом установки подшипниковых
опор потребуется заготовка длиной  3,5 м. По предварительному расчету на
прочность диаметр вала в зоне установки рычага BC может достигать
120…130 мм, а это значит, что для изготовления такого вала потребуются:
термическая
печь,
ковочный
молот
для
изготовления
поковки
и
крупногабаритный токарный станок. Размеры вала по диаметру можно
уменьшить если исключить изгибающий момент, например вал «разрезать» и
рычаги установить на короткие валы, опирающиеся на подшипниковые опоры,
а для передачи крутящего момента их соединить муфтами с промежуточными
валами или вал в районе рычага BC оборудовать дополнительными опорами,
препятствующие его прогибу.
Во втором варианте половина крутящего момента передается рычагом
DC на одну штангу DE , а другая его половина передается по валу и через
рычаг DC на вторую штангу DE . В результате размер вала по диаметру
уменьшатся.
По варианту 3 вал C заменяется на две оси с подшипниковыми опорами;
на оси устанавливаются совмещенные (двуплечие) рычаги DC и BC . В данном
приводе используется редуктор, тихоходный вал распределяет крутящий
момент на два коленчатых вала и два шатуна. Затраты на изготовление деталей
будут меньше. Возможны и другие варианты компоновки.
После выбора одного из вариантов переходят к определению размеров
звеньев механизма.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3.3.2. Определение размеров звеньев и их расположение в рычажном
механизме
Определение размеров звеньев и их расположение представлено на
примере рычажного толкателя прокатных заготовок (рис. 3.32).
Рис. 3.32. Кинематическая схема рычажного толкателя
Определение размеров и взаимное расположение звеньев является
начальной стадией проектирования рычажного механизма. На этой стадии
наряду с определения размеров, количества и расположения каждого звена
решаются вопросы: выбора заготовки для каждой детали, механической и
термической обработки, использования простого (токарного, фрезерного) или
сложного (зубонарезного, расточного) станочного оборудования, изготовления,
эксплуатации и ремонта оборудования и др.
Определение размеров звеньев и их расположение в рычажном толкателе
задача трудоемкая и многовариантная. Сократить число вариантов позволяет
изучение опыта конструирования аналогов рычажных механизмов. Анализ
конструкций рычажных толкателей различного назначения в технической
литературе, атласах и справочниках позволяет найти наиболее рациональные
решения и выделить для проектирования следующие рекомендации:
1. Углы наклона штанги толкателя по отношению к линии перемещения
заготовки не должны превышать значений   0...150 .
2. Длина штанги толкателя не должна превышать четырех-шести
значений поступательного хода, то есть DE   4...6   l х , где l х – рабочий ход
заготовки.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.
Длинa
шатуна
кривошипно-шатунного
механизма
не
должна
превышать пяти-шести радиусов кривошипа.
4. Угол поворота рычагов толкателя не превышает 1200.
5. Отношение рычага толкателя к рычагу шатуна DC / BC  2...3 .
Определение размеров и положения звеньев в рычажном механизме
необходимо начинать для случая, когда рычаги DC и BC толкателя и шатуна
находятся в одной плоскости.
Порядок выполнения задачи следующий:
1. Выбирается масштаб длины.
2. Проводится линия a  a (поверхность стола, рольганга), на которой
откладывается отрезок Eн Eк , равный значению рабочего хода l х (рис. 3.33).
Рис. 3.33. Схема построения звеньев рычажного толкателя
3. Выбираются углы наклона штанги толкателя к линии стола, в начале и
конце рабочего хода, например  н   к  100 . Через точки Eн и Eк проводятся
линии b  b под углом   100 .
4. Определяется длину штанги DE  4  lх  4  800  3200 мм (по условию
задачи) и на линиях b  b от точек Eн и Eк отмечаются отрезки Eн Dн и Eк Dк ,
равные длине штанги толкателя lт  3200 мм.
5. Точки Dк, Dн, Eк, Eн образуют четырехугольник Dн Dк Eк Eн , в котором по
правилу параллельного переноса отрезок Dн Dк  Eн Eк  lх , т. е. отрезок Dн Dк
равен рабочему ходу толкателя: l х  800 мм.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Находится середина отрезка Dн Dк – точка K . Через точку K
проводится вертикальная линия c  c , на которой находится точка C – ось
вращения рычагов толкателя DC и шатуна BC .
7. Через точки Dн и Dк под углом 
к вертикальной линии c  c
2
необходимо провести линии положения рычага толкателя в начале и конце угла
поворота DнC и DкC . Длина рычага (радиус R ) определяется по формуле
DнC 
lх
 2
2  sin 

800
0
2  sin 60

2

 800 мм.
8. Из принятого соотношения рычагов DC / BC  3 определяется длина
рычага (радиус r ) шатуна:
BC  r  DC / 3  800 / 3  270 мм.
Данным радиусом на рычаге DнC и DкC намечаются точки Bн и Bк –
положение шатуна в начале и конце движения.
9. Если через точки Bн и Bк провести линию d  d , то на ней будут
находиться кривошип OA и шатун AB в начале и конце движения.
Из подобия треугольников
Dн Dк C
и
Bн Bк C
при отношении
DC / BC  3 следует:
Dн Dк
 3;
Bн Bк
Bн Bк 
Dн Dк l х
 .
3
3
При этом перемещение от точки Bн до точки Bк равно двум радиусам
кривошипа, т. е. отрезок Bн Bк  2  rкр .
Отсюда вычисляется радиус кривошипа:
rкр 
lх
800

 135 мм.
23
6
10. Принимается длина шатуна AB равная пяти радиусам кривошипа:
l х  5  rкр  5  135  665  670 мм.
11. От точек Bн и Bк по линии d  d откладываются отрезки Bн Aн и
Bк Aк , равные длине шатуна lш  670 мм. Между точками Aн и Aк отмечается
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
середина отрезка – точка O (ось вращения кривошипа AO ), при этом ось
вращения кривошипа совпадает с осью привода (осью вращения тихоходного
вала редуктора).
Перемещение точки O
выше или ниже уровня стола заготовок
достигается поворотом на валу C рычага BC относительно рычага DC на угол
«+» или «-»  (рис. 3.34). При знаке «+» ось привода кривошипа (точка O2 )
будет находится выше уровня рабочего стола заготовок и, наоборот, при знаке
«-» ось привода (точка O1 ) будет расположена ниже уровня стола.
Рис. 3.34. Схемы расположения привода кривошипа
3.3.3.3. Определение максимальных нагрузок на звенья механизма
Целью
расчета
является
определение
максимальных
нагрузок,
необходимых для последующего расчета и конструирования каждой детали
механизма. Для определения нагрузок кинематическую схему механизма
разбиваем на группы Ассура (рис. 3.35).
Определение нагрузок в звеньях необходимо начать с наиболее
удаленной от ведущего звена группы. В данном механизме это III -я группа
Ассура, в которой действует внешняя постоянная сила F .
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.35. Группы Ассура в схеме рычажного толкателя заготовок
Из анализа расположения звеньев толкателя за период рабочего хода (см.
рис. 3.32) можно сделать вывод, что максимальное расчетное усилие равно на:
- штоке………………………………………………… Pт  m ax   F  c o s   m ax  ;
- р ы ч а г е ш т а н ги … … … … … … … … … … … … … … …
Pт  m ax   F  c o s   m ax  ;
- ры чаге ш атун а… … … … … … … … … … … … … … …
Pш max  
Pт max   R
r
;
- кривошипе…………………………………………… Pк р  Pш  max  ,
а м акси м альны е крутящ и е м ом ен ты будут равн ы н а:
- р ы ч а г е ш т а н ги … … … … … … … … … … … … … … …
M т  Pт max   R ;
- рычаге шатуна……………………………………… M ш  2  M т ;
- кривошипе…………………………………………… M ш  Pш max   rкр ,
3.3.3.4. Определение мощности электродвигателя. Выбор и раположение
оборудования привода
Определение мощности приведено на примере следующих исходных
данных: размеры заготовок 300  300  6000 мм, рабочий ход l х  800 мм,
продолжительность рабочего хода t  4 с.
Усилие на штангах толкателя:
F  f m g,
где
f
– коэффициент трения скольжения прокатных заготовок по
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
направляющим; f  0,3 ;
m – масса заготовки;
m  V  ,
где
V – объем заготовки, м3;
V  0,3  0,3  6,0  0,054 м3;
 – плотность стали;   7800 кг/м3;
m  0,054  7800  4200 кг;
g – ускорение свободного падения; g  9,81 м/с2;
F  0,3  4200  9,81  12360,6 Н  12,36 кН .
Мощность, необходимая для перемещения заготовок:
N  F v,
где
v – средняя скорость перемещения заготовок;
v
lх 0,8

 0,2 м/с;
t
4
N  12,36  0, 2  2, 47 кВт.
Предварительно
выбирается
металлургический
электродвигатель
с
фазным ротором MTH 111-6 мощностью N дв  3,5 кВт с частотой вращения
nдв  870 об/мин [20].
Определяется
частота
вращения
тихоходного
вала
редуктора
(кривошипа):
nкр 
60 60

 15 об/мин
t
4
и требуемое передаточное число редуктора:
u
nдв 870

 58,0 .
nкр 15
Это означает, что в составе привода необходим редуктор, например
трехступенчатый цилиндрический редуктор типа ЦТ3 с передаточным числом
u  62,3 .
Расчетная мощность электродвигателя определяется по формуле
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N расч 
где
N
,
 мех
 мех – коэффициент полезного действия механизма;
 мех   п.с  ред  м ,
где
 п.с – кпд пар скольжения рычажного механизма;
 п.с   5  0,965  0,82 ;
 ред – кпд трехступенчатого цилиндрического редуктора;
 ред  0,983  0,94 ;
 м – кпд муфт;
 м  0,992  0,96 ;
 мех  0,82  0,94  0,96  0,74 ;
N расч 
2, 47
 3,34 кВт.
0,74
Окончательно выбирается электродвигатель типа MTH 111-6 мощностью
N дв  3,5 кВт с частотой вращения nдв  870 об/мин, ПВ  25% [7].
По диаметрам выходных валов электродвигателя и редуктора выбираются
втулочно-пальцевая и зубчатая муфты.
После выбора оборудования привода производится компоновка деталей и
узлов механизма рычажного толкателя.
3.3.4. Проектирование рычажно-эксцентрикового механизма подъема
штанг машины для загрузки слябов в методическую печь
Задание на проектирование
Спроектировать рычажно-эксцентриковый механизм подъема штанг
машины для загрузки слябов в методическую печь по следующим исходным
данным в соответствии со схемой механизма (рис. 3.36):
1. Размеры сляба………………………… H  B  L  180  1500  4500 мм;
2. Высота подъема сляба над уровнем рольганга………… h  50 мм
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.36. Схема рычажно-эксцентрикового механизма подъема штанг
3.3.4.1. Общие сведения о машинах для загрузки и выгрузки нагретых
заготовок в методических печах
Машины предназначены для загрузки и выдачи слябов в методических
печах с торцевой загрузкой и торцевой выдачей. Машина имеет, как правило,
две пары штанг, на которых транспортируются длинные заготовки, а в случае
транспортировки коротких заготовок используется только одна пара. Для
горизонтального перемещения штанги оборудованы реечной передачей, а для
подъема
сляба
применяется
рычажно-эксцентриковый
механизм.
При
установке машины для загрузки заготовок в печь конец штанги расположен
между роликами загрузочного рольганга. Для поступившего сляба включается
электродвигатель рычажно-эксцентрикового механизма подъема штанг, а
включение
двигателя
привода
горизонтального
передвижения
штанг
обеспечивает подачу сляба в печь. После опускания штанг реечный механизм
возвращает их в исходное положение.
При установке машины для выдачи нагретых заготовок рычажноэксцентриковый механизм поднимает штанги (поднимает сляб), а реечный
механизм передвигает штанги со слябом до середины рольганга; рычажноэксцентриковый механизм опускает штанги и сляб укладывается на рольганг
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для транспортирования в линию прокатного стана.
3.3.4.2. Определение усилия на опорные ролики
Опеределение нагрузок на опорные ролики рекомендуется выполнять в
следующем порядке:
1. Определяется вес транспортируемого сляба:
Pсл  mсл  g ,
где
mсл – масса сляба;
mсл  Vсл   ,
где
Vсл – объем сляба;
Vсл  H  B  L  0,18  1,5  4,5  1, 215 м3;
 – плотность материала сляба; для стали   7,8 т/м3;
mсл  1,215  7,8  9, 477 т;
g – ускорение свободного падения; g  9,8 м/с2;
Pсл  9, 477  9,8  92,9 кН.
2. Определяется вес штанги.
Принимается вес штанг равным 20% от веса сляба:
Pшт  0, 2  Pсл  0, 2  92,9  18,6 кН.
3. Усилие RB (рис. 3.37), действующее на два опорных ролика,
определяется из уравнения моментов относительно точки C :
M
C
 0;
Pсл   a  b   Pшт   b  c   RB  b  0 ;
RB 
Pсл   a  b   Pшт   b  c  92,9   4,5  1,6   18,6  1,6  1, 4 

 389 кН.
b
1,6
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.37. Схема к расчету нагрузок на опорные ролики штанг
4. Определяется усилие, действующее на один ролик:
Pк 
Согласно
справочным
RB 389

 194,5 кН.
2
2
материалам
[17]
такую
нагрузку
может
выдерживать крановое колесо КР2-400  150 ГОСТ 3569-72 с допустимой
нагрузкой P  208 кН. Профиль обода данного колеса представлен на рис. 3.38.
Рис. 3.38. Профиль обода кранового колеса
Предварительная компоновка колеса с диаметром 400 мм в двуплечем
рычаге показывает, что габариты колеса, рычагов и опоры для них достигнут
размеров свыше 1000 мм (рис. 3.39).
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.39. Схема для компоновки деталей в опорном колесе
3.3.4.3. Выбор структурной схемы рычажно-эксцентрикового механизма
подъема штанг
В связи с использованием эксцентрика для подъема колеса предлагается
следующая кинематическая схема (рис. 3.40) в составе: электродвигателя 3,
муфты 2, редуктора 1, муфты 4, коленчатого вала 5, шатуна 6, приводного вала
7 с рычагом 8, муфт 9 и промежуточных валов 10, соединенных с двумя
эксцентриками 11, установленными в колесах 12.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.40. Структурная схема рычажно-эксцентрикового механизма
3.3.4.4. Определение размеров деталей в опорном колесе
В
приводном
крановом
колесе
КР2-400  150
предусмотрены
роликоподшипники № 3616 d  D  B  80  190  64 мм. Это значит, что
диаметр вала в месте их установки равен 80 мм, а приводной конец вала имеет
шлицевое эвольвентное колесо по ГОСТ 6033-78 d ш  m  z  70  2,5  26 .
Для определения размера принимается условие, что эксцентрик будет
выполнен в виде втулки, посаженной на вал колеса по диаметру d в  80 мм и
соединенной с ним шпонкой 22  14  150 мм (рис. 3.41).
Рис. 3.41. Схема установки эксцентрика в крановое колесо:
1 – вал; 2 – эксцентриковая втулка; 3 – втулка-вкладыш; 4 – колесо
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наружный радиус эксцентрика:
Rэ  rэ  0,5  d  10  50  0,5  80  10  100 мм,
а наружный диаметр эксцентрика:
Dэ  2  Rэ  2  100  200 мм.
Эксцентрик
должен
вращаться
относительно
колеса
во
втулке,
изготовленной из бронзы. Толщина стенки втулки принимается равной
h  15 мм. Тогда наружный диаметр втулки должен запрессовываться в колесо
по диаметру Dвт  230 мм.
3.3.4.5. Определение усилия, действующего в шатуне
Максимальное усилие, действующее на вал, определяется по следующим
исходным данным:
1. Усилие на два опорных ролика, кН……………………… RB  389 ;
2. Радиус рычага эксцентрика, мм………………………… R  400 ;
3. Радиус эксцентриситета, мм……………………………… rэ  50 ;
4. Наружный радиус эксцентрика, мм……………………… Rэ  100 ;
5. Коэффициент трения скольжения………………………
  0,1;
6. Плечо трения качения ролика
по направляющей штанги, мм…………………………… k  0,4 ;
7. Коэффициент, учитывающий сопротивление реборд…
K р  1,5 .
Нагрузку в шатуне необходимо определить в момент соприкосновения
роликов со штангами (рис. 3.42).
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.42. Схема к определению нагрузки на вал
Предварительно рассчитывается сопротивление от сил трения при
перекатывании колеса по рельсу и при скольжении по наружному диаметру
эксцентрика. При этом сила трения:
Fтр 
RB     Dэ  2  k   K р
D

389   0,1  200  2  0,4   1,5
 30,3 кН.
400
Далее из условия равновесия моментов относительно оси вращения
эксцентрика (точка O ) определяется нагрузка на шатун:
M
O
 0.
RB  rэ  Fтр  Rэ  Pш  R  cos  450   0 ;
Pш 
RB  rэ  Fтр  Rэ
R  cos  45
0


389  50  30,3  100
 80 кН.
400  0,707
3.3.4.6. Определение размеров деталей в соединении рычаг-шатун
Для определения размеров данного соединения используются следующие
исходные данные:
1. Усилие на шатун, кН……………………………………… Pш  80 ;
2. Материал оси – Сталь40ХН,
допускаемое напряжение на изгиб, МПа…………………  и   240 ;
3. Материал втулки – бронза Бр.А9Ж4,
допустимое удельное давление, МПа……………………  p   15 ;
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Диаметр оси, мм…………………………………………… d  80 ;
5. Расстояние между осями щек рычага, мм……………… a  130 ;
6. Длина втулки, мм………………………………………… l  100 .
Производится проверка втулки на допустимое удельное давление (рис. 3.43):
p
p
Pш
  p ;
d l
80000
 10 МПа   p   15 МПа
80  100
и проверяется ось по напряжениям изгиба по формуле
и 
где
Mи
  и  ,
W
M и – изгибающий момент, действующий на ось;
M и  Pш  a  80000  0,13  10400 Н  м;
W – момент сопротивления сечения оси изгибу;
W  0,1  d 3  0,1  803  5,12  105 м3;
и 
10400
 203125000 Па  203,13 МПа   и   240 МПа .
5,12  105
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.43. Схема установки рычага шатуна на вал
3.3.4.7. Расчет рычага на прочность
Для рычага (рис. 3.44) необходимо проверить щеку рычага по
напряжениям смятия, а рычаг в опасном сечении А-А – по напряжениям изгиба.
Рис. 3.44. Схема к расчету рычага
Проверяется щека рычага по напряжениям смятия:
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 см 
Rш
80000

 25 МПа   см  .
2  b  d 2  20  80
Проверяется рычаг по напряжениям изгиба в сечении A  A :
и 
где
Mи
,
WA A
M и – изгибающий момент, действующий на ось;
M и  Pш  R  cos  450   80000  0,4  0,707  22624 Н  м;
WA A – момент сопротивления двутаврового сечения изгибу (рис. 3.44);
WA A 
и 
H  B 3  h  b3 0,15  0,153  0,11  0,023

 5,62  104 м3;
6 B
6  0,15
22624
 40256228 Па  40, 26 МПа   и   175 МПа .
5,62  104
3.3.4.8. Расчет шипа кривошипа
Для прочностного расчёта шипа кривошипа используются следующие
исходные данные:
1. Усилие на шип, кН………………………………………… Pш  80 ;
2. Радиус кривошипа, мм…………………………………… R  400 ;
3. Диаметр шипа, мм………………………………………… d  80 ;
4. Длина втулки для шипа, мм……………………………… l  100 .
Расчет шипа произведится по напряжениям изгиба по формуле
и 
Mи
Pш  l
80000  100


 78,1 МПа   и   175 МПа .
3
W
2  0,1  d
2  0,1  803
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3.4.9. Определение мощности электродвигателя. Выбор оборудования
привода
Мощность, необходимая для подъема штанг, вычисляется по формуле
N
где
RB  h
,
t 
RB – нагрузка на опорные колеса; RB  389 кН;
h – высота подъема штанг; h  0,05 м;
t – время подъема; t=2,0 с;
 – КПД механизма;   0,8 ;
N
389  0,05
 9,8 кВт.
2  0,8
По справочнику выбирается электродвигатель типа MTF-111-6 с фазным
ротором мощностью N дв  4,5 кВт, с частотой вращения nдв  850 об/мин [21].
Выбор электродвигателя мощностью в два раза меньшей по сравнению с
требуемой объясняется тем, что режим работы механизма, а следовательно, и
электродвигателя – кратковременный. За время работы обмоток t  2,0 с они не
нагреются до критической температуры.
Учитывая, что время рабочего хода составляет t  2,0 с, то частота
вращения кривошипа в минуту будет составлять:
nкр 
60
 15 об/мин.
22
Передаточное отношение редуктора:
i
nдв 850

 56,6 .
nкр 15
Выбирается двухступенчатый цилиндрический редуктор ЦТ2-350 с
передаточным отношением i ред  50,95 .
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3.5. Проектирование рычажно-роликового механизма подъема балок
конвейера возвратно-поступательного типа
Для проектирования данного механизма, схема которого приведена на
рис. 3.45, используются следующие исходные данные:
1. Масса заготовок на секции подвижной балки, кг……… m  3600 .
2. Расстояние между балками в одной секции, мм………… A  2000 .
3. Количество роликов в секции, шт………………………
z  4.
4. Высота вертикального перемещения балок, мм………… h  40 .
5. Высота подъема балок выше уровня стационарных
балок, мм…………………………………………………… h1  30 .
6. Привод подъема балок – эксцентриковый или гидравлический.
Рис.3.45. Схема рычажно-роликового механизма подъема балок:
1 – заготовка; 2 – балка; 3 – ролик; 4 – рычаг ролика; 5 – вал; 6 – рычаг тяги;
7 – тяга; 8 – шатун; 9 – эксцентриковый привод
3.3.5.1. Общие сведения о транспортировке заготовок на подвижных
балках.
Подвижные балки входят в состав конвейеров возвратно поступательного
типа. Конвейер, который предназначен для перемещения заготовок внутри
прокатного цеха, работает в циклическом режиме и выполняет следующие
операции:
- подъем всех балок и заготовок, лежащих на стационарных балках, на
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
высоту h1  30 мм выше их уровня;
- опускание балок на высоту h2  10 мм ниже уровня стационарных балок,
при этом происходит укладка заготовок на стационарные балки;
- возвращение балок на шаг в исходное положение; в этот момент на
конвейер подают следующую заготовку, а в месте выгрузки поступившую
заготовку снимают с конвейера.
Рис. 3.46. Структурные схемы рычажно-роликового механизма подъема балок:
а – установка рычагов на валу; б – установка рычагов на осях
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Секция конвейера состоит из двух параллельно соединённых балок,
опирающихся на четыре рычажно-роликовых механизма подъема. Каждый
механизм (см. рис. 3.45) состоит из ролика 3, рычагов 4 и 6, опирающихся на
вал или оси 5 и тяги 7. При установке рычагов 4 на вал (рис. 3.46, а и 3.47, а)
рычаг 6 тяги расположен на его середине, а в случае их установки на ось (рис.
3.46, б и 3.47, б) рычаг 6 тяги совмещен с рычагом ролика 4. Соединение тяг 7
всех секций завершается их соединением с шатуном 8 эксцентрикового привода
подъема.
Рис. 3.47. Варианты расположения рычагов: а, в – на валу; б – на осях
3.3.5.2. Определение радиуса рычага и нагрузок, действующих на ролики
Схема к определению радиуса рычага ролика приведена на рис. 3.48. Для
построения
схемы
и
определения
радиуса
необходимо
провести
две
горизонтальные линии a  a и b  b таким образом, чтобы расстояние между
ними (в масштабе) было ровно высоте подъема балки h  40 мм.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.48. Схема к определению радиуса рычага ролика
По середине листа проводится вертикальная линия c  c и на ее
пересечении с горизонтальной линией a  a отмечается точка A – верхнее
положение оси ролика.
Радиус рычага определяется из условия, что его поворот на угол   300
обеспечит подъем балки на высоту h  40 мм.
В этом случае можно определить радиус рычага по формуле
R  R  cos    h ;


R  1  cos  300   40 мм;
R
40
 300 мм.
1  0,866
Далее по вертикали от точки A откладывается отрезок, равный R  300 мм,
и обозначается точка O – ось вращения рычагов, затем радиусом R от точки A ,
проводится дуга с углом   300 и на пересечении ее с линией b  b
обозначается точка A1 – нижнее положение оси ролика. Отрезок A1O
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соответствует нижнему положению рычага.
Принимается условие, что радиус рычага тяги RT = 0,5R = 0,5300 = 150 мм,
причём

2
 30
рычаг
0
2
тяги
имеет
поворот
относительно
вертикали
на
угол
 150 . Это обеспечит расположение тяг, шатуна и оси вращения вала
эксцентрикового привода на одной линии, а расстояние между точками B и B1 в
этом случае будет равным двум радиусам эксцентриситета rэ эксцентрикового
привода подъема балок.
Радиус эксцентриситета:
rэ  Rт  sin 150   150  0,2899  40 мм.
Для определения размеров ролика необходимо определить действующую
на него нагрузку Рр от веса заготовок и балок:
Pр  1, 2  k  m  g / z ,
где
1,2 – коэффициент, учитывающий дополнительную нагрузку от веса
балок, равную 20% от веса садки;
k
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения
нагрузки на плоской головке рельса; k  2 ;
z – количество опорных роликов; z  4 .
В этом случае нагрузка на ролик:
Pр  1, 2  2  3600  103  9,8/ 4  30 кН.
С учётом соударения ролика с массой заготовок и балок необходимо
скорректировать
статическую
нагрузку
Рр.
Максимальная
нагрузка
определяется в виде
Рmax= kдРр = 1,530 = 45 кН,
где kд – коэффициент динамичности, kд = 1,5 [22].
Далее
определяется
нагрузка
на
один
из
двух
подшипников,
установленных в ролике:
Pn = 0,5Pmax = 0,545 = 22,5 кН.
По статической грузоподъемности выбирается подшипник № 308 c
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
размерами d  D  B  40  90  23 мм.
Параметры ролика определяются по условию допустимой удельной
нагрузки:
p
Pmax
  p   5 МПа.
DB
С учётом размеров диаметров подшипника и крышки диаметр ролика D
принимается равным 150 мм, а его ширина B  80 мм. Работоспособность
ролика проверяется по допустимой удельной нагрузке:
45  103
p
 3,75 МПа   p   5 МПа .
150  80
3.3.5.3. Компоновка деталей ролика
Компоновка (рис. 3.49) выполняется по следующим размерам:
- диаметр ролика D  150 мм;
- ширина ролика B  80 мм;
- высота и ширина реборд h  b  15 мм;
- размеры шарикоподшипников (мм) d  D  B  40  90  23 по ГОСТ
6338-75 [15].
По наружному диаметру подшипника выбирается крышка торцовая с
канавкой под уплотнение по ГОСТ 11641-73 [15] с размерами 2130  56 мм,
втулка между подшипником и щекой рычага с размерами 40  56  30 мм, и
толщине щеки рычага s  20 мм.
Толщину щеки, изготовленную из стали Ст.3, необходимо проверить по
допускаемому напряжению смятия:
 см
Pmax
22,5  103


 18,75 <  см   120 МПа.
2  s  d 2  20  30
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.49. Компоновка деталей ролика
Компоновка деталей в ролике осуществляется в следующем порядке (см.
рис. 3.49):
- проводятся горизонтальная и вертикальная оси координат;
- cверху и снизу от горизонтальной оси проводятся две линии c  c ,
определяющие диаметр оси d  40 мм;
- на расстоянии 0,5  D р  0,5  150  75 мм от оси вращения проводится
линия a  a , которая определяет катающую поверхность ролика D р ; на ней на
равном от вертикали расстоянии выделяется отрезок, равный ширине ролика
B  80 мм, и достраиваются ширина ( b  15 мм) и высота ( h  15 мм) реборд
ролика, в результате формируется общая ширина ролика B1 ;
- на расстоянии 0,5  D  0,5  90  45 мм от оси вращения проводится
линия расположения наружного диаметра подшипника b  b ;
- на боковых поверхностях ролика по размерам обозначаются торцевые
крышки и примыкающие к ним подшипники;
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- на валу или осях между подшипниками и между подшипником и щекой
обозначаются втулки, а затем щеки рычага, далее на оси с каждой стороны
компонуются оседержатели и определяется расстояние между щеками рычага.
3.3.5.4. Расчет вала на прочность. Определение диаметров вала в местах
установки рычагов
Расчёт вала производим по схеме, представленной на рис. 3.50, по
следующим исходным данным:
1. Усилие на рычаге ролика, кН……………………………… Pр  45 .
2. Радиус рычага AO , м……………………………………… R  0,3 .
3. Радиус рычага OB , м……………………………………… Rт  0,15 .
4. Угол расположения:
- рычага AO ……………………………………………   300 ;
- рычага OB ……………………………………………. 
2
 150 .
5. Размеры, м…………………………………………………. a  0,2 , b  1,0 .
Расчет вала выполняется в следующем порядке:
1. Определяется усилие на рычаге тяги Pт из условия равновесия
крутящих моментов ролика M р и тяги M т относительно оси их вращения:
M
O
 0;
при 2  M р  M т ;
2  Pр  R  sin  300   Pт  Rт  cos 150   0 ;
2  22,5  0,3  0,5  Pт  0,15  0,966  0 ;
Pт 
2  22,5  0,3  0,5
 46,6 кН.
0,15  0,966
2. Определяются моменты на рычагах ролика и тяги и производится
построение их эпюр (см. рис. 3.50):
M р  22,5  0,3  0,5  3,375 кН.
M т  2  M р  2  3,375  6,75 кН.
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.50. Расчетная схема вала
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составляется расчетная схема вала и определяются силы:
- в горизонтальной плоскости Pт  46,6 кН;
- в вертикальной плоскости Pр  22,5 кН.
3. Составляется схема сил в горизонтальной плоскости и определяются
реакции опор, при этом из условия симметричности нагружения реакция в
опорах:
Rтг  0,5  Pт  0,5  46,6  23,3 кН.
4. Определяются изгибающие моменты в горизонтальной плоскости в
сечениях вала ( c ) и ( d ):
M иг c   Rтг  a  23,3  0, 2  4,66 кН  м;
M иг  d   R тг   a  b   2 3, 3  1, 2  2 8, 0 к Н  м .
5 . А н а л о ги ч н ы е о п е р а ц и и п р о и зв о д я тс я и д л я в е р т и к а л ь н о й п л о с к о с ти :
R рв  P р  2 2 , 5 к Н ;
в
р c 
M
 R вр  c   a  22,5  0, 2  4,5 к Н  м ;
M ив  d   M
в
р c 
 4,5 к Н  м .
6. О п ределяется геом етри ческая сум м а реакци й в опорах:
R   R 
г 2
т
R 
7.
Находится
в 2
р
геометрическая
 32,4 кН.
сумма
изгибающих
моментов
производится построение их эпюр:
M  c  
M  d  

M иг c 
 


M иг d 
 

2
 M ив c 
2
 M ив d 
2
2
 4,662  4,52  6, 48 кН  м;
 28,02  4,52  28,3 кН  м.
8. Определяются приведенные моменты для сечений ( c ) и ( d ):
M пр c  

M пр d  

M  c 
M  d 


2
 M р2  6, 482  3,3752  7,3 кН  м;
2
 M т2  28,362  6,752  29,0 кН  м.
127
и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Производится
построение
эпюр
приведенных
моментов,
обращая
внимание на то, что в сечениях ( c ) ординаты этой эпюры изменяются
скачкообразно.
9. Определяются требуемые диаметры в сечениях ( c ) и ( d ):
d c   3
d d  
где
 и II
3
M пр c 
7,3  106

 100 мм;
0,1  60
M пр d 
29,0  106

 170 мм,
0,1  60
0,1   и II
0,1   и II
3
3
– допускаемое напряжение на изгиб;  и II  60 МПа [23].
10. По значениям диаметра вала в местах посадки рычагов выбирается
сечение шпонок b  h : для диаметра d  c   100 м м т р е б у е т с я с е ч е н и е ш п о н к и
2 8  1 6 м м , а д л я д и а м е т р а d  d   170 м м – с е ч е н и е 4 0  2 2 м м . Т а к и м о б р а зо м ,
д и ам етр вала в м есте п осадки ры чага роли ка с учетом устан овки ш понок:
D  c   d  c   h  c   100  16  116  120 м м ,
а в м е с т е п о с а д к и р ы ч а га т я г и :
D  d   d  d   h  d   170  22  192  190 м м .
11. О пределяю тся дли ны ш понок:
- для ры чага ролика:
lр 
2 M р
D c   0,5  hр   см II

2  3,375  106
 50 мм;
120  0,5  16  145
- для рычага тяги:
2 Mт
2  6,75  106
lр 

 50 мм,
D d   0,5  hт   см II 170  0,5  22  145
где
 см II
– допускаемое напряжение смятия;  см II  145 МПа [23].
12. Определяются размеры ступицы рычага ролика, при этом наружный
диаметр ступицы принимается:
Dнар. р  D c   30  120  30  150 мм,
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а длина ступицы – равной длине шпонки:
- для рычага ролика:
lст. р  l р  50 мм;
- для рычага тяги:
lст.т  lт  50 мм.
3.3.5.5. Выполнение компоновки соединения рычага ролика с валом и
рычага с тягой
Компоновка соединения рычага ролика с валом (рис. 3.51) выполняется в
следующем порядке.
Проводятся горизонтальная и вертикальная линии, расположенные по
середине листа, строится соединение ролика с вилкой рычага. На расстоянии
радиуса рычага ролика R  300 мм проводится вторая горизонтальная линия –
ось вала, на ее пересечении с вертикалью по размерам Dнар , d  c  , l с т . р
п р о и зв о д и т с я п о с т р о е н и е с т у п и ц ы и щ е к и р ы ч а г а р о л и к а .
Д ля п роектирования соедин ен и я ры чага с тягой п о вели чин е уси ли я
Pт  4 6 , 6 к Н в ы б и р а е т с я ш а р н и р н ы й п о д ш и п н и к с к о л ь ж е н и я Ш С 4 0 Г О С Т
3 6 3 5 -7 5 с р а зм е р а м и d  D  b  b1  d 1  4 0  6 2  2 2  2 8  5 3 м м [1 7 ].
К о м п о н о в к а с о е д и н е н и я в ы п о л н я е т с я в с л е д у ю щ е м п о р я д к е (р и с . 3 .5 2 ):
- о п р е д е л я е т с я д л и н а у ч а с т к а , р а б о т а ю щ е г о н а с м я т и е lсм , п о ф о р м у л е
lсм 
Pт
46,6  103

 30 мм;
2  d  c    см  2  40  120
- по размерам, в мм: d , D , b , b1 , d1 и lсм выполняется компоновка
соединения тяги с рычагом.
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.51. Компоновка шпоночного соединения
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.52. Компоновка деталей соединения с шарнирным подшипником
скольжения:
1 – ось; 2 – планка стопорная; 3 – втулка распорная; 4 – шарнирный подшипник
скольжения; 5 – тяга; 6 – рычаг тяги
3.3.6. Проектирование рычажно-эксцентрикового механизма подъема
балок грузоподъемностью G = 200 т для транспортировки рулонов
Задание на проектирование
Спроектировать рычажно-эксцентриковый механизм подъема балок в
конвейере возвратно-поступательного типа по следующим данным (рис. 3.53):
1. Масса рулона, кг…………………………………………
131
m  30000 .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Диаметр рулона наружный, мм…………………………
D  2500 .
3. Количество рулонов на балке…………………………… z  4 .
4. Высота подъема балок выше уровня пола, мм………… h1  40 .
5. Общая высота подъема балок, мм……………………… h  60 .
6. Привод механизма подъема балок………………… гидравлический.
Рис. 3.53. Схема механизма подъема балки грузоподъемностью 200 т
3.3.6.1. Назначение, устройство и работа балки
Балка входит в состав цепи шарнирно связанных балок конвейера
возвратно-поступательного типа, в котором в исходном положении все балки
находятся ниже уровня пола (стационарных балок). В месте загрузки
кантователь укладывает рулон на пол для отправки, а в месте выгрузки
кантователь снимает с пола поступивший рулон. После загрузки-выгрузки
рулонов все балки поднимаются выше уровня пола и поднимают все рулоны,
лежащие на полу и на стационарных балках.
Для
подъема
все
балки
оборудованы
механизмами с гидравлическим приводом.
132
рычажно-эксцентриковыми
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После подъема все балки при помощи одного или двух гидроцилиндров
перемещаются на величину шага t  3000
мм. Скорость перемещения
составляет V  0,1 м/с.
После остановки все балки опускаются ниже уровня пола и укладывают
рулоны на стационарные балки, а балки опустившись ниже уровня пола,
возвращаются на величину шага в исходное положение.
3.3.6.2. Структурная схема расположения деталей рычажноэксцентрикового механизма подъема балки
На основании изучении аналогов конструкций выбрана схема (рис. 3.54),
в которой балка 8 опирается на четыре ходовых колеса 3, попарно связанных
между собой осями 1. Каждое колесо опирается на ось через два роликовых
подшипника 2. Фиксация подшипников в колесе и на оси осуществляется
стопорными пружинными кольцами. На каждой оси между колесами
устанавливаются зеркально расположенные между собой эксцентриковые
втулки 4 с рычагами 7. На втулках на наружном диаметре предусмотрены
посадочные места для подшипников 5, на которые опираются четыре стойки 6
балки 8.
На приводной оси на эксцентриковых втулках установлены двуплечие
рычаги 3: одни плечи ведущие; они соединены с осью 11 и со штоком
гидроцилиндра, а вторые плечи ведомые – для соединения с тягой.
На ведомой оси на эксцентриковых втулках установлены только ведомые
плечи
рычагов.
Соединение
ведомых
рычагов
с
тягой
обеспечивает
синхронный поворот эксцентриков и параллельный подъем (опускание) балки.
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.54. Структурная схема расположения деталей рычажно-эксцентрикового
механизма подъема балки
3.3.6.3. Определение размеров и компоновка деталей в рычажноэксцентриковом механизме подъёма балок
Порядок выполнения данного раздела следующий:
1. Определяется нагрузка на колесо:
Pк 
где
1, 2  z  m  g 1,2  4  30000  9,8

 360 кН,
4
4
1,2 – коэффициент, учитывающий вес самой балки.
2. Определяется расчетная нагрузка на ходовое колесо.
Pр  K н  K v  Pк  1, 2  1,0  360  432 кН,
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где
Kн
–
коэффициент,
учитывающий
неравномерное
распределение
нагрузки на одно колесо с плоским рельсом; K н  1,2 ;
Kv
–
коэффициент,
учитывающий
влияние
скорости
движения;
K v  1,0  0,2  V  1,0 .
По расчетной нагрузке в справочнике по грузоподъемным машинам [16]
выбирается требуемый диаметр колеса Dк  700 мм с общей шириной обода
Bк  160 мм.
Производится проверка колеса по удельному давлению:
p
Pр
Dк  Bк

432000
 4,0 МПа   p   5,0 МПа .
700  160
3. Рассчитывается нагрузка на подшипник, установленный в ходовом
колесе:
Pподш 
Pр
n

432
 216 кН.
2
По допустимой статической грузоподъемности C0  280 кН выбираем
роликовый подшипник № 2232 с размерами D  d  B  240  160  48 мм [24].
Таким образом, внутренний диаметр подшипника будет соответствовать
диаметру оси ходовых колес d  160 мм.
4. Выполняется компоновка подшипников в ходовом колесе (рис. 3.55).
Для фиксации подшипников в колесе и на оси выбираются стопорные
пружинные кольца.
5. Определятся радиус эксцентриситета втулки по следующим данным:
- высота подъема балки h  60 мм достигается поворотом эксцентриковой
втулки на угол   1200 ;
- транспортировку рулонов производят при уровне балки на h1  40 мм
выше уровня пола, а возвращение балки в исходное положение – ниже уровня
пола на h2  20 мм;
- для устойчивой транспортировки рулонов векторы сил веса балки и
рулонов должны проходить через центр вращения ходовых колес.
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.55. установка роликовых подшипников № 2232 в ходовом колесе
Схема установки эксцентриковых втулок с рычагами на оси ходовых
колёс приведена на рис. 3.56.
Для определения радиуса эксцентриситета (рис. 3.57):
- строится окружность оси ходовых колес d  160 мм с системой
координат в точке O ;
- по вертикали от точки O откладывается отрезок OA  h1  40 мм, что
соответствует положению радиуса эксцентриситета rэ  40 мм, когда балка
находится над уровнем пола в устойчивом положении;
- радиусом rэ  40 мм проводится дуга, равная углу поворота (опускания
балки)   1200 . Точка A1 соответствует нижнему положению балки.
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.56. Схема установки эксцентриковых втулок с рычагами на оси ходовых
колес:
а – ведущие рычаги эксцентриковых втулок; б – ведомые рчаги эксцентриковых
втулок;
1 – ось для штока гидроцилиндра; 2 – ось для соединительной тяги
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.57. Схема к определению радиуса эксцентриситета для эксцентриковой
втулке
6.
Определяется
наружный
диаметр
эксцентриковой
втулки,
предназначенной для посадки опорного подшипника стойки балки.
Для определения наружного диаметра строится диаметр оси d  160 мм
(рис. 3.58). На вертикали выше точки O центра вращения отмечается точка А
на расстоянии, равном радиусу эксцентриситета rэ = 40 мм.
Рис. 3.59. Схема для определения наружного диаметра эксцентриковой втулки
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Принимается условие, что в самом тонком месте эксцентриковой втулки
ее толщина h  20 мм. Тогда радиус наружного диаметра:
Rэ  rэ  0,5  d  h  40  0,5  160  20  140 мм,
а наружный диаметр:
Dэ  2  Rэ  2  140  280 мм.
7. Выбор подшипника с внутренним диаметром равным Dэ = 280 мм.
Для наружного диаметра, равного 280 мм, выбирается роликовый
подшипник № 31356 с размерами D  d  B  400  280  72 мм [24].
Компоновка данного подшипника в стойке показана на рис. 3.60.
Рис. 3.60. Схема установки подшипника № 31356
8. Выбор взаимного расположения рычага и радиуса эксцентрика.
Взаимное расположение радиуса и эксцентрика необходимо выбрать из
условия,
что
при
максимальном
подъеме
балки
(рис.
3.61)
радиус
эксцентриситета rэ (звено AO ) должен находиться на вертикали, проходящей
через центр (точка O ) вращения ходовых колес, и совпадать с вектором сил
веса балки и рулонов.
Также принимается условие, что ось гидроцилиндра в начале и в конце
движения штока находится на линии, параллельной днищу балки.
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Взаимное расположение рычага привода эксцентрика и
эксцентрика приведено на рис. 3.61, где через точку O

2
 120
0
2
радиуса
под углом
 600 справа и слева от вертикали проведены оси расположения
ведущего и ведомого рычагов.
Величину радиуса ведущего и ведомого рычагов конструктор выбирает
самостоятельно, например R  350 мм.
Рис. 3.61. Схема взаимного расположения эксцентриковой втулки и рычагов
цилиндра и тяги
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. ОСОБЕННОСТИ УЧЕБНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1. Комплекс учебных дисциплин по формированию компетенций в
области проектно-конструкторской деятельности
В соответствии с Федеральным государственным образовательным
стандартом
ФГОС-3
по
направлению
«Технологические
машины
и
оборудование» выпускник наряду с другими видами профессиональной
деятельности
(производственно-технологическая,
организационно-
управленческая, научно-исследовательская) должен решать следующие задачи
в области проектно-конструкторской деятельности [25]:
- сбор и анализ исходных информационных данных для проектирования
изделий машиностроения и технологий их изготовления;
- расчет и проектирование деталей и узлов машиностроительных
конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием
стандартных средств автоматизации проектирования;
-
разработка
рабочей
проектной
и
технической
документации,
оформление законченных проектно-конструкторских работ;
- проведение контроля соответствия разрабатываемых проектов и
технической документации стандартам, техническим условиям и другим
нормативным документам;
- проведение предварительного технико-экономического обоснования
проектных решений.
Применительно к профилю «Металлургические машины и оборудование»
вышеперечисленные задачи конкретизируются дополнительными к основным
(ПК) специальными профессиональными компетенциями (СПК), формирование
которых у студентов реализуется основной образовательной программой
(ООП) при изучении комплекса дисциплин, методологически связанных
логикой последовательного накопления знаний, умений и навыков.
Подготовленность выпускника по профилю «Металлургические машины
и
оборудование»
в
области
проектно-конструкторской
141
деятельности
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
формируется в процессе обучения блоками дисциплин I, II и III (рис. 4.1),
обеспечивающих комплексные практические умения и навыки не только по
реализации
процессов
проектирования
и
конструирования,
но
и
по
приобретению знаний объектов проектирования (металлургических машин),
умений сопоставить задачи проектирования с «металлургической» спецификой
объектов, умений и навыков применения современных расчетных и проектных
методик на основе информтехнологий.
Базовые дисциплины блока I формируют знания единой системы
конструкторской документации (ЕСКД), практические умения и навыки
выполнения текстовых и графических документов стадий проектирования
(«Инженерная
графика»),
знания
законов
движения
твердых
тел
(«Теоретическая механика»), знания, умения и навыки в области анализа и
синтеза механизмов в условиях статики и динамики («Теория механизмов и
машин»), умения и навыки оценки и анализа напряженно-деформированного
состояния, расчетов по теориям прочности («Сопротивление материалов»),
знания классификации механизмов, узлов и деталей, соединений деталей
общего назначения, умения и навыки выбора механических передач,
выполнения расчетов на прочность, жесткость, выносливость («Детали
машин»), знания системы нормирования и стандартизации показателей
точности, видов сопряжений, параметров отклонений, допусков и посадок,
умения и навыки расчета и выбора посадок, расчета размерных цепей, оценки
точности кинематических цепей, контроля геометрической и кинематической
точности деталей, узлов и механизмов («Метрология, стандартизация и
сертификация»), практические умения и навыки проектирования узлов и
механизмов металлургических машин («Основы проектирования машин»).
Дисциплины блока II последовательно формируют профессиональные
компетенции в области металлургических технологий и оборудования как
объектов
проектирования,
приводов
металлургических
машин
и
исполнительных механизмов, применяемых конструкционных материалов в
соответствии с их назначением и свойствами.
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дисциплины блока III обеспечивают приобретение знаний, умений и
навыков практической реализации современных информационных технологий
в процессе проектирования и разработки конструкций машин, их узлов и
механизмов.
4.2. Цели и задачи учебного проектирования
В рамках учебного процесса учебное проектирование может быть
реализовано в виде индивидуальных заданий, курсовых работ или проектов.
Целью учебного проектирования при этом является формирование
практических умений и навыков студентов по конструированию деталей,
сборочных единиц, механизмов с приводом в соответствии со стадиями
(этапами) проектирования по ГОСТ 2.103.-68. Данная цель обеспечивается
знаниями, умениями и навыками, сформированными при изучении комплекса
общетехнических дисциплин и специальных дисциплин профиля (см. рис. 4.1).
Задачей
учебного
проектирования
является
обучение
студентов
самостоятельному решению комплексных инженерных задач в процессе
конструирования и разработки конструкторской текстовой и графической
документации, развитие навыков самостоятельной работы с информационными
источниками, специальной и справочной литературой.
4.3. Этапы учебного проектирования
Учебное проектирование предусматривает наличие этапов разработки и
их содержания в соответствии с ГОСТ 2.103.68 «Стадии разработки», ГОСТ
2.118.-73 «Разработка технического предложения», ГОСТ 2.119.-73 «Эскизное
проектирование», ГОСТ 2.120.-73 «Техническое проектирование», ГОСТ
2.106.-73 «Разработка рабочей конструкторской документации», однако
выполнение учебных заданий, работ или проектов имеет определенные
ограничения
и
отличия
от
содержательной
144
части
указанных
в
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вышеперечисленных ГОСТ, что связано с «учебной» спецификой, т.е.
некоторым «упрощением» содержания стадий. Перечень стадий (этапов),
содержание этапов и формы отчетности в рамках учебного проектирования
приведены в таблице 5.
Таблица 5
Перечень основных работ и отчетных документов по стадиям учебного
проектирования
№
Стадии (этапы)
Содержание, перечень основных
Перечень
п/п
разработки
работ
отчетных
документов
1
1.
2
2
3
Техническое
Кинематическая схема механизма
задание (ТЗ) - назначение
задание
Технические характеристики
кафедры
основные размеры
Особые условия эксплуатации
Скоростные и технологические
режимы
При необходимости: энергосиловые
характеристики
При необходимости:
дополнительные требования по
рациональности конструкции,
простоте обслуживания, ремонта,
надежности, безотказности и др.
Этапы и сроки учебной разработки
Техническое
Изучение содержательной части
предложение
технического задания, требований,
параметров и характеристик
механизма
Выбор информационных
источников по теме задания
(учебная, техническая, справочная
литература, научно-технические и
реферативные журналы, описание
авторских свидетельств, патентов,
Internet-ресурсы)
Выбор аналога конструкции
Разработка вариантов
пространственных схем механизма,
выбор рационального варианта
145
4
Задание
кафедры на
бланке с
перечнем
основных
исходных
параметров и
требований
Перечень
уточненных
требований и
параметров
Литературнопатентный
анализ
Описание
рационального
варианта
схемы
механизма,
обоснование
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Окончание табл. 5
1
2
3
Эскизный
проект
4
Технический
проект
5
Рабочий проект
3
4
Кинематический расчет механизма
с определением кинематических
параметров ведущего звена
(скорость, перемещение)
Силовой расчет механизма с
определением реакций во всех
кинематических парах (нагрузок на
каждое звено), уравновешивающих
сил и моментов на ведущем звене
Выбор двигателя и стандартных
узлов привода
Выполнение прочности расчетов и
определение геометрических
размеров деталей (конструктивных
параметров) в шарнирах, опорах, в
местах посадок деталей на валах,
креплениях опор к раме, стержнях,
рычагах и т.д.
Эскизная компоновка узла,
механизма по заданию в составе
деталей, сборочных единиц и
стандартных выбранных элементов
привода - электродивигателя,
редуктора, муфт или
гидроцилиндра
Разработка чертежа общего вида
механизма с приводом
Разработка сборочного чертежа
одного
из
узлов
механизма,
составление спецификации
Разделы
пояснительной
записки в
соответствии с
перечнем
выполненных
работ
Эскизная
компоновка
узла, машины с
основными
габаритными,
монтажными
размерами
Чертежи
общего вида
механизма с
приводом
Сборочный
чертеж узла
механизма,
спецификация
Описание и
техническая
характеристика
механизма
Выполнение рабочих чертежей 23 Чертежи
деталей типа тел вращения и деталей
Расчетнокорпусных
пояснительная
записка
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.4. Требования по оформлению текстовых и графических документов
учебного проектирования
В состав текстовых и графических документов входит расчетнопояснительная записка и графическая часть в виде чертежей.
Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы:
- титульный лист;
- техническое задание (задание кафедры);
- оглавление;
- введение;
- техническое предложение с анализом и возможным уточнением требований
ТЗ, литературно-патентным анализом, вариантами пространственных схем
механизма, обоснованием выбора рациональной схемы;
- описание проведенных кинематического и силового расчета с определением
нагрузок на каждое звено механизма, сил и моментов на ведущем звене;
- обоснованный
выбор
двигателя
с
необходимыми
параметрами
и
характеристиками, стандартных элементов привода;
- выбор и назначение материала и термообработки деталей, последовательное
описание выполненных расчетов на прочность, жесткость, долговечность и
др. с определением конструктивных параметров - геометрических размеров
деталей, назначение способов изготовления деталей;
- обоснование и выбор типов подшипников;
- проработка эскизной компоновки механизма как основы чертежа общего вида;
- расчет размерных цепей, назначение посадок как основы для сборочного
чертежа одного из узлов механизма;
- описание разработанного механизма, включающее назначение, область
применения, краткие сведения об устройстве и принципе работы, условиях
эксплуатации смазки, обеспечение ремонтопригодности, особые условия
эксплуатации (при наличии);
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- заключение;
- библиографический список;
- приложения.
Расчетно-пояснительная записка выполняется объемом 2025 стр.
машинописного текста в редакторе Microsoft Offis Word шрифтом «Times New
Roman», основной текст - 14 pt через 1,5 интервала с полями по 2 см со всех
сторон.
Расчетная часть расчетно- пояснительной записки включает:
- разработку структурной схемы механизма (описание состава и
расположение звеньев (деталей) в исполнительном механизме и оборудования,
входящего в состав привода механизма: структурная (в двух проекциях) или
пространственная схема механизма);
- определение размеров и расположение звеньев исполнительного,
например кривошипно-рычажного, механизма (расчетная схема механизма с
размерами звеньев и их взаимным расположением (в двух или трех
проекциях));
- построение механизма в ключевых (в трех-четырех) положениях звеньев
механизма, в которых на звено действует максимальная нагрузка;
- определение максимальной нагрузки на рабочий орган (если она не
задана), скорости перемещение рабочего органа, передаточного числа
редуктора, кпд, мощности электродвигателя или усилия на штоке цилиндра;
- определение максимальных нагрузок (сил, моментов) на каждое звено за
цикл движения рабочего органа, составление таблицы нагрузок на звенья для
использования их в расчетах и конструировании соединении деталей;
- выбор электродвигателя, редуктора, муфт и подготовку для них эскизов
с габаритными, сборочными и установочными размерами для составления
привода механизма;
- определение диаметра вала в местах посадки деталей, подшипников
(скольжения или качения), шпонок в местах соединения деталей с валом;
- расчет
и
конструирование
шарниров,
148
опор
с
подшипниками,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кронштейнов, блоков, роликов, ходовых колес и других соединений;
- расчет резьбовых соединений и определение максимально нагруженного
болта в группе;
- расчет и конструирование длинномерных деталей на устойчивость:
штанг, стоек, неприводных рычагов, шатунов и т.п.;
- расчет и конструирование приводных рычагов;
- расчет и конструирование кривошипа (коленчатого вала);
- конструирование корпуса для подшипников.
Графическая часть в зависимости от вида и сложности задания включает
чертеж общего вида механизма на 1 листе формата А1 или А2, сборочный
чертеж одного из узлов механизма на 1 листе формата А2, 2-3 рабочих чертежа
деталей, выполненных на листах формата А3 или А4, спецификацию к
сборочному чертежу, выполненную на листах формата А4 (приложение к
расчетно-пояснительной записке). Чертежи графической части рекомендуется
выполнять средствами машинной графики с применением лицензионных
пакетов прикладных программ (AutoCad, Compas).
При разработке сборочных чертежей, чертежей деталей рекомендуется
использовать нормали, разработанные ГИПРОМЕЗом (прил.).
Расчетно-пояснительная записка и графическая часть должны быть
выполнены в соответствии с требованиями стандартов ЛГТУ СТО-12-2012
«Студенческие работы. Виды, требования к структуре и содержанию» [25] и
СТО-13-2011 «Студенческие работы. Общие требования к оформлению» [25].
Библиографический список выполняется в строгом соответствии с СТО-132011.
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Библиографический список
1. Орлов, П.И. Основы конструирования [Текст]: справочно-методическое
пособие в 3-х кн. Кн. 1. Изд. 2-е, перераб. и доп. / П.И. Орлов. – М.:
Машиностроение, 1977. – 560 с.
2. Гарбер, Э.А. Автоматизированное проектирование металлургического
оборудования [Текст]: учеб. пособие / Э.А. Гарбер, Н.К. Сухомлинов, В.В.
Румянцев. – Череповец: ЧГУ, 2000. – 74 с.
3. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства
[Текст]: учеб. для вузов / В.П. Григорьев [и др.]. – М.: МИСиС, 1995. – 512 с.
4. Современные загрузочные устройства доменных печей [Текст] / В.А.
Авдеев, [и др.]. – М.: Металлургия, 1994. – 64 с.
5. Машиностроение [Текст]: энциклопедия. Т. IV-5. Машины и агрегаты
металлургического производства. / Н.В. Пасечник, [и др.]; под общ. ред.
В.М. Синицкого, Н.В. Пасечника. – М.: Машиностроение, 2000. – 912 с.
6. ВНИИМЕТМАШ и металлургическое машиностроение [Текст] / В.Г.
Дрозд, Б.А. Сивак, А.В. Протасов; под общ. пер. Н.В. Пасечника: – М.:
Наука, 2009. – 551 с.
7. Машины и агрегаты металлургических заводов [Текст]. В 3-х т. Т. 1.
Машины и агрегаты доменных цехов. учеб. для вузов / А.И. Целиков
[и др.]; – М.: Металлургия, 1987. – 440 с.
8. Машины и агрегаты металлургических заводов [Текст]. В 3-х т. Т. 2.
Машины и агрегаты доменных цехов. учеб. для вузов / А.И. Целиков
[и др.]; – М.: Металлургия, 1987. – 432 с.
9. Машины и агрегаты металлургических заводов [Текст]. В 3-х т. Т. 3.
Машины и агрегаты доменных цехов. учеб. для вузов / А.И. Целиков
[и др.]; – М.: Металлургия, 1987. – 680 с.
10. Королёв, А.А. Конструкция и расчёт машин и механизмов прокатных
станов [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.А. Королёв. – М.: Металлургия,
1985. – 376 с.
11. Лукашкин, Н.Д. Конструкция и расчёт машин и агрегатов
металлургических заводов [Текст]: учеб. для вузов / Н.Д. Лукашкин, Л.С.
Кохан, А.М. Якушев – М.: Академкнига, 2003. – 456 с.
12. Механическое и транспортное оборудование агломерационных фабрик
[Текст]: учеб. для техникумов. / М.Х. Фастовский, Г.В. Дакалов, А.А.
Носовский. – М.: Металлургия, 1983. – 246 с.
13. Жилкин, В.П. Производство агломерата. Технологии, оборудование,
автоматизация [Текст] / В.П. Жилкин, Д.Н. Доронин; под общ. ред. Г.А.
Шалаева. – Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы, 2004. – 292 с.
14. Дуговые сталеплавильные печи [Текст]: атлас / И.Ю. Зиннуров [и др.] – М.:
Металлургия, 1978. – 180 с.
15. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя [Текст]: в 3-х т.
Т. 2. / В.И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение,
2001. – 912 с.
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16. Справочные таблицы по деталям машин [Текст] / В.З. Васильев [и др.] – М.:
Машиностроение, 1965. – 395 c.
17. Справочные таблицы по деталям машин [Текст] / В.З. Васильев, В.А.
Кохтев, В.С. Цацкин, К.А. Шапошников. – М.: Машиностроение, 1965. –
Т. 2. – 600 с.
18. Иванов, М. Н. Детали машин [Текст]: учеб. для студентов втузов / М. Н.
Иванов, В. А. Финогенов. – М.: Высшая школа, 2008. – 408 с.
19. Сборник задач и примеров расчета по курсу деталей машин [Текст]: учеб.
пособие для машиностроительных техникумов [Текст] / Г. М. Ицкович [и
др.]. – М.: Машиностроение, 1975. – 286 с.
20. Гребенник, В.М. Расчёт металлургических машин и механизмов [Текст] /
В.М. Гребенник, Ф.К. Иванченко, В.И. Ширяев. – К.: Выща шк. Головное
изд-во, 1988. – 448 с.
21. Приводы машин [Текст]: справочник / В. В. Длоугий [и др.]; под общ. ред.
В. В. Длоугого. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1982. –
383 с.
22. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин [Текст]: учеб. пособие
для студентов машиностр. спец. вузов / С. А. Казак [и др.] -М.: Высш. шк.,
1989. – 319 с.
23. Колпаков, А.П. Проектирование и расчёт механических передач [Текст] /
А.П. Колпаков, И. Е. Карнаухов. – М.: Колос, 2000. – 328 с.
24. SKF. Lager fur den Grob- und Schwermaschienbau. Katalog 3300/II T. Reg. 47
1989-09. Printed in West Germany, 1984. – 360 s.
25. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего
профессионального образования по направлению подготовки 151000
Технологические машины и оборудование [Текст]. – М., 2009. – 28 с.
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение
Нормали для простановки параметров шероховатостей и посадок в соединениях
деталей
Рис. П1. Нормаль для простановки параметров шероховатостей и посадок в
соединениях типа «ось неподвижная – подшипник – барабан»
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. П2. Нормаль для простановки параметров шероховатостей и посадок в
соединениях типа «вал – рычаг – зубчатое колесо»
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. П3. Нормаль для простановки параметров шероховатостей и посадок в
соединениях типа «вал – подшипник – опора»
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. П4. Нормаль для простановки параметров шероховатостей и посадок в
соединениях типа «вал – блок – зубчатое колесо»
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. П5. Нормаль для простановки параметров шероховатостей и посадок в
соединениях типа «опора – подшипник скольжения – вал»
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
Жильцов Александр Павлович
Гахов Петр Федорович
Харитоненко Анатолий Анатольевич
ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Редактор М.Ю. Болгова
Подписано в печать
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Ризография. Печ. л. 9,9. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета.
Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.
398600 Липецк, ул. Московская, 30.
Документ
Категория
Машиностроение
Просмотров
446
Размер файла
16 239 Кб
Теги
узлов, механизм, металлургические, основы, проектирование, 3082, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа