Стенд для вращения вала (5 видео)

В схеме I стенд имеет два ряда роликов: один ведущий, а другой холостой. Ведущие ролики насажены на общий приводной вал и снабжены резиновыми грузошинами для увеличения силы сцепления с вращаемым изделием (котлом, барабаном и пр.). Если центр тяжести изделия не совпадает с его продольной осью, т. е. осью вращения, то сцепное усилие на ведущих роликах может оказаться недостаточным для вращения изделия, вследствие чего возможно буксование роликов. Поэтому для изделий с эксцентрично расположенными весами следует применять роликовые стенды по схеме II.

В схеме II все ролики приводные, ведущие и снабжены резиновыми грузошинами. Сцепное окружное усилие стенда вдвое больше. чем у стенда по схеме 2, но он сложнее, поэтому необходимость иго применения в каждом отдельном случае надо обосновать расчеюм на буксование.

Рис. 92. Схемы роликовых стендов:

1 — хочостые рошпюопоры; 2 — электропривод> 3 —* приводные роликооноры; 4 — упорный торцовый ролик.

По сравнению со схемой / рассматриваемая схема обладает еще одним недостатком, заключающимся в том, что смонтированные по пей стенды не допускают или сильно затрудняют изменение расстояния между двумя рядами роликов и тем самым снижают возможный диапазон диаметров свариваемых изделий, а следовательно, и степень универсальности стендов. В стендах по схеме I расстояние между рядами роликов легко изменяется с помощью передвижных или, что еще проще, перекидных роликоопор.

При значительном эксцентриситете нагрузки может оказаться, что сцепное усилие стенда будет недостаточно даже при схеме II. В таком случае приходится либо отбалансировать изделие (хотя бы частично), либо устроить сверху нажимные ролики для увеличения давления на ведущие ролики, либо, наконец, вовсе отказаться от применения роликового стенда, заменив его другим вращателем с жестким захватом.

Предельная величина эксцентриситета, допустимая по условию непробуксовки, может быть определена по приведенным в §21 формулам [(204) и др.], а также по графику рис. 76.

Для вращения конических или ступенчатых цилиндрических барабанов, набранных из обечаек разного диаметра, роликовые стенды по схемам / и II непригодны, так как имеют одинаковую окружную скорость на всех ведущих роликах, между тем как окружная скорость конических или ступенчатых барабанов раз-

Типовые роликоопоры роликовых стендов

Для сварки конических или ступенчатых барабанов одного типоразмера стенды можно монтировать и по схемам I или II, но при этом ведущие ролики стенда должны иметь разный диаметр. Подбор этих диаметров производится из условия равенства окружных скоростей ролика и барабана.

Стенды для конических барабанов должны снабжаться торцовым упорным роликом 4, предохраняющим барабан от осевого сдвига при вращении.

Типовые роликовые стенды по схемам I — III монтируются из унифицированных роликоопор, приводных и холостых, выпус-

Рис. 93. Приводная роликоопора:

1 — стойка с подшипниками; 2 — приводной вал; 3 — вал роликоопоры; 4 — резиновая грузошина; 5 — корпус ролика,

каемых в централизованном порядке. Типаж этих роликоопор (табл. 14) предусматривает семь моделей для каждого типа роликоопор. Модели отличаются между собой грузоподъемностью в пределах от 0,25 до 16 тс на роликоопору.

Различают три основных типа роликоопор: Приводные роликоопоры, которые могут выпускаться в двух исполнениях: а) нормальном, с выпущенными наружу хвос

товиками вала и муфтами для соединения с главным приводным валом и соседними роли- коопорами (рис. 93); б) со встроенным червячным редуктором (рис. 94) и валом, имеющим хвостовики для соединения с главным приводным валом и соседними роликами. Нормальные холостые роликоопоры на подшипниках качения (рис. 95), аналогичные ро- ликоопорам по рис. 93, но без вала и муфт.

Рис. 95. Холостая роликоопора нормальная.

Рис. 96. Холостая роликоопора перекидная:

1 — основание; 2 — ось ролика; 3 — резиновая грузошина; 4 — ролик; 5 — ось шарнира; 6 — фиксатор.

между рядами роликов, т. е. путем перекидки роликов перестраивать стенд на другой диапазон диаметров свариваемых изделий, как это предусмотрено в описанном ниже роликовом стенде Т-30 (рис. 97).

Все ролики, как правило, снабжаются резиновыми грузоши- нами. В приводных роликах это необходимо для увеличения силы сцепления с вращаемым барабаном. Кроме того, резиновые грузо- шины обеспечивают более плавное вращение барабана, особенно в момент перекатывания через ролики продольных швов барабана или выступающих кромок листов. Это обстоятельство обусловливает целесообразность постановки резиновых грузошин и на холостых роликоопорах, тем более что при этом удовлетворяется и требование унификации холостых и приводных роликов.

Из тех же соображений унификации ось холостой роликоопоры делается вращающейся, а не неподвижной, так как в приводных роликоопорах (соединенных общим валом) иная система невозможна.

Применяя типовые, унифицированные роликоопоры и приводы, выпускаемые серийно в централизованном порядке, можно осуществлять монтаж самых разнообразных роликовых стендов, отличающихся своими размерами, грузоподъемностью и назначением. В этих случаях для индивидуального проектирования и изготовления остается только простейшая фундаментная рама или бетонный фундамент. В качестве примера, иллюстрирующего целесообразность применения’, унифицированных узлов, в табл. 15 представлена сравнительная спецификация четырех различных

Компоновка роликовых стендов из унифицированных узлов

роликовых стендов, скомпонованных из одинаковых роликоопор и приводов.

Число возможных компоновок из этих унифицированных узлов не ограничено, однако большинство роликовых стендов монтируется по одной из типичных схем, приведенных на рис. 92 и в табл. 15.

На рис. 97 показан типовой стационарный роликовый стенд, смонтированный по наиболее распространенной схеме /. Он широко применяется в промышленности при изготовлении барабанов котлов и резервуаров различной емкости, сваренных из отдельных коротких обечаек, на заводах котлостроения, химической аппаратуры и др.

Стенд смонтирован из стандартных узлов, серийно изготавливаемых в централизованном порядке, за исключением фундаментной рамы, которую обычно изготавливает завод-потребитель в зависимости от размеров и веса изделий. Таким образом, размеры А и L, как и число роликоопор, не регламентируются.

Изображенный на рис. 97 стенд рассчитан на сварку изделий диаметром от 300 до 4000 м. Такой широкий диапазон достигается благодаря наличию перекидных роликоопор. Грузоподъемность стенда Т-30 при 10 роликоопорах равна 10 тс.

Видео:балансировка карданного вала домаСкачать

Рабочая окружная скорость вращения роликов, а следовательно, и скорость сварки кольцевых швов, может плавно регулироваться в пределах 0,4—1,6 м/мин. Маршевая скорость вращения 13 м/мин. Привод стенда имеет два электродвигателя! постоянного тока — для вращения с рабочей, сварочной скоростью и перемен-

Рис. 98. Роликовый стенд тяжелого типа:

1 — холостая четырехроликовая секция; 2 — приводная четырехроликовая секция; 3 —» приводной вал; 4 — тележка; 5 — электропривод.

ного тока — для вращения с маршевой скоростью. Переключение привода с рабочей скорости на маршевую и наоборот производится электромагнитной муфтой с дистанционным кнопочным управлением. Более подробное описание приводного механизма дано в § 35.

Роликовый стенд как средство вращения изделия при сварке круговых швов обладает известным несовершенством, заключающимся в возможности осевого сдвига изделия при его обкатке на роликах. При этом движение каждой точки поверхности изделия (в том числе и свариваемой) происходит уже не по окружности, а по винтовой линии. Продольное смещение изделия обычно является результатом неточного монтажа роликоопор и их перекоса либо неточности геометрической формы изделия. Хотя такой сдвиг и невелик, все же он влечет за собой смещение оси шва в сторону от электрода и может быть причиной брака. Это обстоятельство сильно осложняет работу сварщика, так как требует систематической и частой коррекции положения сварочной головки (или электрода) относительно оси шва. В этом отношении гораздо надежнее и совершеннее центровые сварочные вращатели и манипуляторы, в которых возможность осевого смещения исключена.

Одним из средств, предохраняющих свариваемый барабан от осевого сдвига, является постановка торцовых упорных роликов, расположенных по концам роликового стенда и упирающихся в кромку барабана. Укладка барабана на стенд в этом случае производится так, чтобы один из упорных роликов (по наблюдаемому направлению сдвига) упирался в кромку барабана. Такие упорные ролики используются также в роликовых стендах, смонтированных по схеме III (см. рис. 92), а также в наклоняющихся роликовых стендах (см. ниже).

Для вращения тяжелых барабанов и котлов применяются роликовые стенды со сдвоенными самоустанавливающимися ролико- опорами на балансирах (рис. 98). Они обладают повышенной грузоподъемностью по сравнению с обычными стендами благодаря удвоенному числу роликов в каждом опорном сечении барабана (четыре вместо обычных двух). В отличие от типовых однороликовых опор, в этих стендах каждая приводная двухроликовая опора (рис. 99) или четырехроликовая секция опор (рис. 98) имеет от-

Рис. 99. Роликовый стенд тяжелого типа, составленный из отдельных сдвоенных роликоопор:

1 — холостая роликоопора> 2 — приводная роликоопора; 3 — электропривод.

дельный электропривод, состоящий из электродвигателя и передаточного механизма к зубчатым венцам, закрепленным на роликах между резиновыми грузошинами.

Внутри полой оси балансира (рис. 100) пропущен вал 4, на котором насажена ведущая шестерня 3 привода, сцепляющаяся с зубчатыми венцами обоих роликов 1. Привод может осуществляться либо на одну двухроликовую опору (см. рис. 99), либо (для увеличения сцепной силы) на обе опоры, т. е. на всю четырехроликовую секцию (см рис. 98). В последнем случае обе ро- ликоопоры соединяются поперечным приводным валом 4 с соответствующими зубчатыми передачами.

При указанных на рис. 100 размерах одна двухроликовая опора обладает грузоподъемностью 6 тс (по 3 тс на каждый ролик).

Благодаря тому, что каждая приводная роликоопора 2 (см. рис. 99) или роликовая секция 2 (см. рис. 98) имеет отдельный электропривод и, следовательно, роликоопоры стенда не связаны общим продольным валом по всей длине стенда, их легко выполнить передвижными вдоль стенда по продольным направляющим (рельсам) со скольжением (см. рис. 99) или качением (см. рис. 98). В последнем случае роликовая секция устанавливается на тележке. Система передвижных роликовых секций позволяет легко и быстро расставлять их на нужных расстояниях друг от друга в зависимости от конструкции и размеров свариваемого изделия, что является известным достоинством стенда, особенно при его использовании в производствах с разнообразной или часто меняющейся номенклатурой сварных изделий.

Существенным недостатком стендов со сдвоенными роликоопо- рами балансирного типа и отдельными приводами на каждой

Рис. 100. Сдвоенные приводные роликоопоры на балансирах!

а — для изделий большого диаметра; б — для изделий малого диаметра; 1 — ролик; 2 — балансир; 3 — зубчатая шестерня; 4 — приводной вал; 5—фиксатор; 6— опорная стойка; 7 — зажим-стопор для направляющих.

ведущей секции является значительная сложность и высокая стоимость их конструкций и механизмов по сравнению с обычными роликовыми стендами. Применение таких сложных стендов может быть оправдано лишь в тех случаях, когда даже многошинные обычные роликоопоры большого диаметра недостаточны по своей грузоподъемности или по допускаемому удельному давлению.

Рис. 101. Приводная роликоопора для сварочных стендов особо тяжелого типа:

1 — направляющая для суппорта с роликом; 2—суппорт с роликом; 3—ролик со стальным ободом; 4 — изделие; .5 — упорный ролик; 6 — винт для поджатия упорного ролика к торцу изделия; 7 — цилиндрический зубчатый редуктор; 8 — электродвигатель; 9 — первый червячный редуктор; 10 — второй червячный редуктор; 11 — шлицевой вал червяков; 12 — винт передвижения роликов; 13 — площадка для крепления упорного ролика (ролик снят).

Следует заметить, что типовые роликоопоры обычно снабжаются одной или двумя резиновыми грузошинами на ободе ролика. Однако для повышения грузоподъемности роликоопор не исключена возможность и целесообразность посадки на обод ролика и большего числа шин, как это делается на колесах автотрейлеров для перевозки особо тяжелых грузов.

Сдвоенная роликоопора с застопоренным балансиром может быть использована для вращения цилиндрических изделий малого диаметра, как показано на рис. 100, б.

В качестве примера особо тяжелых стендов можно привести стенд УД 129 (Институт электросварки им. Е. О. Патона АН УССР), предназначенный для сварки и наплавки толстостенных сосудов типа атомных реакторов и пароперегревателей диаметром от 2500 до 6000 мм. Этот стенд набран из отдельных парных роликоопор, одна или две из которых — приводные, а остальные — холостые. На рис. 101 изображена приводная роликоопора. Грузоподъемность каждой парной роликоопоры со стальными ободами до 200 тс. Максимальный крутящий момент, передаваемый на из-

делие приводной роликоопорой составляет 7600 кгс-м. Ролики приводной роликоопоры приводятся во вращение от электродвигателя ПБСТ-53 (N= 4,8 кВт; п = 1,5 *т» 1500 об/мин ; крутящий момент на валу двигателя Мир = 3,3 кгс • м во всем диапазоне регулирования). Средняя рабочая частота вращения двигателя составляет 100— 500 об/мин. Общее передаточное число редукторов привода г0 = 3000.

Особенностью описываемого стенда (кроме его большой грузоподъемности) является наличие в каждой роликоопоре винтового механизма для плавного изменения поперечного расстояния между роликами в пределах 1800—3000 мм. Сближение или раздвижение роликов происходит синхронно и симметрично относительно постоянной оси стенда, что достигается тем, что винт 12, снабженный правой и левой нарезкой, при своем вращении одновременно передвигает оба суппорта 2 с роликами по направляющим 1.

Для вращения длинных цилиндрических изделий типа толстостенных труб, трубных секций или сосудов малого диаметра нередко применяют простейшие роликовые стенды, набранные из холостых роликоопор, не связанных продольными валами. В этих стендах изделие вращается с помощью торцового вращателя с захватной планшайбой или самоцентрирующим патроном (рис. 102, а) либо с помощью подвижного роликового вращателя, установленного посередине стенда (рис. 102, б). В первом случае вращатель по своей конструкции мало отличается от обычного одностоечного сварочного вращателя или манипулятора, снабженного крепежной планшайбой (см. § 25, 27). Различие состоит лишь в том, что торцовый вращатель обычно устанавливается на каретке, с помощью которой он может передвигаться к торцу уложенного на стенде изделия для сцепления с ним либо отодвигаться после расцепления с изделием для возможности его съема со стенда. В этом отношении торцовый вращатель напоминает подвижную бабку центрового вращателя с роликовыми люнетами.

Существенным достоинством роликовых стендов с торцовыми вращателями является полное отсутствие осевого сдвига изделия при его вращении, так как каретка вращателя после сцепления с изделием застопоривается и, следовательно, не допускает никаких осевых перемещений изделия. Типичным недостатком торцового вращателя является жесткая ограниченность диапазона диаметров свариваемых изделий, в большинстве случаев — до одного заданного диаметра, если вращатель не имеет регулировки по высоте.

1 — червячная передача однозаходная т = 3, г — 60; 2 — червячная передача однозаходная m = 4;z = 50;3 — сменные шестерни; 4 — вращаемое изделие; 5—ролик с резиновой грузошиной; 6—цапфа; 7—электродвигатель, N= 1 кВт, п=1425 об/мин.

Рис. 104. Поджимное устройство к роликовому вращателю по рис. 103:

1 — фундаментная рама стенда; 2 — опорная стойка; 3—опорный шарнир рычага» 4 — ролик вращателя; 5 — цапфы роликового вращателя; 6 — рычаги; 7 — ключ съемный; 8 — цапфы продольного балансира, соединяющего два рычага; 9— натяжной винт; Ю — гайки для регулирования натяжения пружины; 11 — балансир, соединяющий два рычага; 12 — пружина.

Этого недостатка лишен стенд с роликовым вращателем (см. рис. 102, б). Стенд монтируется из нескольких холостых ролико- опор-люнетов и одного роликового вращателя, расположенного примерно посередине стенда.

Видео:Стенд для проверки стрелочных электродвигателей для РЖД (СЦБ)Скачать

Роликовый вращатель (рис. 103) имеет четыре приводных ролика 5 с резиновыми грузошинами, которые при помощи рычажновинтового механизма сильно поджимаются к свариваемому барабану 4. Этим обеспечивается необходимая сила фрикционного сцепления роликов с барабаном и устраняется опасность буксования при сварке круговых швов.

Вращатель смонтирован комплектно с электроприводом 7 в один блок, подвешенный своими цапфами к подъемно-рычажному устройству, изображенному на рис. 104. Приводной механизм (см. рис.103) состоит из двух последовательно расположенных однозаходных червячных передач 1 и 2, соединенных между собой парой сменных шестерен 3. Корпус вращателя снабжен двумя цапфами 6, которыми он подвешивается к специальным рычагам подъемного механизма (рис. 104). С помощью этих рычагов и натяжного винта 9 с рессорой 12 весь вращатель можно приподнять и прижать с большой силой к вращаемому изделию. Оба рычага соединены между собой горизонтальным балансиром, на середину которого действует натяжной винт. Благодаря наличию цапф и балансира роликовый вращатель самоустанавливается по свариваемому барабану и обеспечивает одинаковое прижатие всех четырех роликов к барабану. Это особенно важно в тех случаях, когда вращение свариваемого барабана или трубы происходит с некоторыми перекосами и биениями. Вертикальное биение компенсируется упругостью рессоры, горизонтальное — покачиванием вращателя вокруг оси горизонтальных цапф 5. Натяжение рессоры, а следовательно, и сила прижатия роликов к барабану, может регулироваться гайками 10. Обычно эта сила не превышает половины веса вращаемого барабана./> Для вращения свариваемых или наплавляемых изделий типа колец, колес, коротких барабанов или конусов могут применяться специальные роликовые вращатели. Один из них изображен на рис. 105. Он предназначен для вращения вагонных колес при наплавке внутренней поверхности их ступиц 4. Вагонное колесо устанавливается на три ролика: два нижних, ведущих 1 и один верхний, холостой 5. Верхний ролик закреплен на суппорте 6, с помощью которого он может устанавливаться (вращением маховичка 7) на нужную высоту в зависимости от диаметра наплавляемого колеса. Суппорт перемещается по наклонной направляющей стойке 8. Привод ведущих роликов состоит из электродвигателя 10 и двух последовательных червячных передач 9 и 5,

Рис. 106. Передвижной роликовый стенд:

1 — приводные роликоопоры; 2 — тележка; 3 — механизм вращения роликов; 4 — электродвигатель вращения роликов; 5 — холостые роликоопоры; 6 — электродвигатель механизма передвижения тележки.

соединенных между собой сменной парой шестерен 2, позволяющих изменять скорость вращения колеса.

До сих пор рассматривались роликовые стенды, установленные стационарно. Однако в некоторых случаях роликовый стенд целесообразно устраивать передвижным. Такой стенд (рис. 106) монтируется на самоходной платформе 2\ при этом сварочная головка может быть закреплена на стационарной несущей конструкции, что дает известные преимущества для подвода тока, обслуживания сварочной аппаратуры и устройства удобной кабины сварщика. Стационарное расположение сварочной аппаратуры особенно удобно в случае сварки барабанов большого диаметра, когда головку приходится устанавливать на значительной высоте и там же устраивать рабочее место сварщика.

Рис. 107. Передвижной наклоняющийся роликовый стенд:

1 — привод вращения роликов» 2 — свариваемый на стенде котел> 3 — привод механизма наклона; 4 — упорный торцовый ролик; 5 — наклоняющаяся платформа роликового стенда; 6 — механизм передвижения тележки; 7 — цапфы наклоняющейся платформы; 8 — опоры для цапф.

Передвижной стенд может осуществлять два сварочных движения: вращение изделия при сварке круговых швов и осевое перемещение при сварке продольных швов. В этом случае оба привода стенда (вращения и продольного перемещения) должны иметь регулируемую рабочую скорость и переключение на маршевую, установочную.

Роликоопоры и их привод в передвижных стендах монтируются по любой из трех типовых схем (см. рис. 92), как и в стационарных стендах.

Если передвижной стенд предназначен не для сварки продольных швов, а только для перемещения изделия с одной позиции на другую, то его тележка снабжается обычным приводом кранового типа, ручным или моторным, в зависимости от назначения и веса изделия.

Недостатком передвижных стендов (особенно со сварочным самоходом) является их относительная сложность и громоздкость. Кроме того, в цехе они занимают вдвое больше площади по сравнению со стационарными стендами, так как тележка стенда должна выкатываться на полную длину изделия. Поэтому для сварки длинных изделий применять передвижные стенды нецелесообразно. Это замечание относится также к передвижным стендам, смонтированным на траверсных, поперечных тележках, с помощью которых осуществляется поперечное челночное перемещение изделия для передачи его с одного рабочего места на другое, ей параллельное.

Для барабанов и котлов с круговыми швами углового типа, которые требуется варить в лодочку, применяются наклоняющиеся роликовые стенды, позволяющие устанавливать барабан в наклонном положении (рис. 107). Роликоопоры со своим приводом монтируются на наклоняющейся (поворотной) раме, снабженной двумя опорными цапфами 7. Поворачиваясь вокруг этих цапф, рама может наклоняться в обе стороны на угол до 45°. Опоры 8 с подшипниками для цапф устанавливаются либо стационарно, либо на самоходной тележке. Наклон и передвижение стенда производится соответствующими электроприводами 3 и 6. Стенды такого универсального типа, оборудованные тремя механизмами — вращения, наклона и горизонтального перемещения, применяются только для сварки изделий сравнительно небольших габаритов.

Для сварки круговых угловых швов в лодочку могут также применяться поворотные роликовые вращатели. Изображенный на рис. 108 роликовый вращатель предназначен для сварки круговых швов в барабанах ленточных транспортеров, т. е. для приварки двух дисков к ободу барабана 3 угловыми швами. Вращатель состоит из двух основных узлов: станины с наклонным шпинделем и поворотной платформы 10 с четырехроликовым стендом. Эта платформа жестко соединена с фланцем шпинделя и может поворачиваться вокруг его оси на 180°. Поворотом платформы со стендом осуществляется кантовка барабана 3 после сварки первого шва; при этом второй шов точно становится на место первого. Так как ось шпинделя проходит через центр платформы и центр тяжести всей вращающейся системы, то поворот легко осуществляется вручную. Для удобства поворота к платформе прикреплен специальный штурвал 9 в виде обруча из трубы. На станине предусмотрен пе-

дальний фиксатор 1 поворота на 180 и 90°. Во время укладки и съема барабана стенд поворачивается на 90° и барабан укладывается на ролики при горизонтальном положении своей оси. Так как при этом положение барабана на роликах будет неустойчиво (барабан может скатиться с роликов), на поворотной платформе предусмотрен специальный предохранительный упор^ в виде высокой стойки.

Роликовый стенд-вращатель состоит из четырех приводных роликов 5, смонтированных по схеме II (см. рис. 92). Привод вращения состоит из электродвигателя 6 мощностью 0,5 кВт с червячным редуктором 7 (i = 32), сменных шестерен 8 и сдвоенной червячной передачи на валы роликов. Ролики 5 снабжены резиновыми шинами и ребордами, удерживающими барабан от осевого сдвига. Расстояние между ребордами равно длине барабана (с допуском по верхнему пределу) (2 — электрод).

§ 24. Расчет роликовых стендов

Расчет роликовых стендов аналогичен рас« чету роликоопор для кольцевых кантователей (см. § 21). Однако в данном случае возникают некоторые дополнительные факторы, существенно меняющие методику расчета, в частности, метод определения действующих на роликоопоры усилий.

Прежде всего, необходимо учитывать, что обычный роликовый стенд, в отличие от кольцевого кантователя, рассчитывается на вращение изделий разного диаметра и, по возможности, в широком диапазоне, в то время как в кольцевом кантователе этот диаметр является величиной постоянной, равной конструктивному диаметру кольца. Следовательно, в кольцевом кантователе центральный угол распора а является величиной постоянной, а в роликовом стенде — переменной. Отсюда возникает необходимость расчета усилий на роликоопорах при разных диаметрах изделия и, следовательно, при разных углах а. Далее возникает задача определения допустимого диапазона диаметров при данном поперечном расстоянии между роликоопорами или обратная задача определения оптимального расстояния L между роликоопорами при заданном диапазоне диаметров.

Допустимый диапазон диаметров для данного расстояния L ограничивается двумя крайними (опасными) состояниями изделия на стенде: а) при чрезмерно большом диаметре по сравнению с величиной L и, следовательно, при очень малом центральном угле а положение вращаемого изделия на стенде может оказаться неустойчивым, особенно если центр тяжести изделия не совпадает с центром его окружности, т. е. имеется некоторый дисбаланс изделия; б) при очень малом диаметре вращаемого барабана по сравнению с величиной L угол а будет чрезмерно велик и может возникнуть явление затяжки барабана с последующим его заклиниванием и даже поломкой стенда из-за резко возросших распорных усилий на роликах.

Затяжка барабана может происходить в стендах с одним рядом приводных роликов при вращении приводного вала в сторону холостых роликоопор, как показано на рис. 109. При обратном направлении вращения опасность затяжки исчезает; остается однако возможность статического заклинивания барабана при очень большом центральном угле а и при некоторых других неблагоприятных обстоятельствах (малый диаметр роликов по сравнению с диаметром подшипников, применение подшипников скольжения, а не качения и проч.).

На рис. 109 представлены расчетные схемы типового роликового стенда с одним рядом приводных роликоопор (левым по рисунку). Такие стенды наиболее распространены в практике сварочного производства.

Активная внешняя нагрузка стенда состоит из центральной силы G, равной весу вращаемого изделия, и грузового момента

В статическом состоянии стенда при е = О сила G создает на роликоопорах опорные реакции Qgt; зависящие от угла а:

(234)

Эту же величину можно выразить в зависимости от диаметра изде лия D, поперечного расстояния между роликоопорами L и диаметра роликов

(235)

Видео:Стенд для ремонта карданных валов УНИКАРСкачать

В практике проектирования роликовых стендов часто допускается ошибка, заключающаяся в том, что для определения максимальной нагрузки на роликоопоры (?тах по формуле (234) принимается наибольший заданный вес изделия Gmax при максимально допускаемом (см. ниже) значении центрального угла атах (например, приЭто нередко влечет за собой недопустимое

чрезмерное завышение расчетной нагрузки на роликоопоры и их валы. Причина такой ошибки •— в том, что при определении максимального расчетного значения опорной реакции Q упускается из виду следующее обстоятельство. С увеличением диаметра изделия обычно увеличивается его масса, а следовательно, увеличиваются и опорные реакции роликов Q.

метра уменьшается центральный угол а, что вызывает [по формуле (234)] обратньнт эффект, т. е. уменьшение опорных реакций. Отсюда следует вывод: при определении расчетной нагрузки на

роликоопоры необходимо из заданной номенклатуры изделий выбрать не наибольшее по весу, а такое, при котором получаются максимальные значения опорных реакций и момента Ge.

Во время вращения изделия на приводных роликах возникает окружное усилие Tv Чтобы оценить влияние этого усилия на опорные реакции роликов Q, приложим к центру вращаемого барабана О две равные и прямо противоположные силы 7\. Одна из них, в паре с окружным усилием на роликах, образует момент 7’х/?, вращающий барабан вокруг оси О. Другую силу раскладываем по направлениям опорных реакций на две составляющих Т3 и Г4. Следовательно, под действием окружного усилия Ti к основным опорным реакциям роликов Q [см. формулу (234)] добавляются силы:— на ведущие роликоопоры и

Т4 — на ведомые, холостые роликоопоры. Аналогичное действие производит сила Г2, добавляя к опорным реакциям силы Тъ и 7V Таким образом, суммарные опорные реакции на приводных и холостых роликоопорах будут соответственно

(236)

Величина окружного усилия Тх на приводных роликах определится из условия преодоления (уравновешивания), во-первых, грузового моментаа во-вторых, сопротивления вращению

Условие равновесия моментов относительно оси вращаемого барабана запишется какоткуда

(238)

где R — радиус вращаемого барабана; Т2 — сопротивление вращению холостых роликов.

Сопротивление вращению приводных роликов и приводного вала должно быть учтено в дальнейших расчетах, при определении крутящего момента и мощности на приводном валу ролико- опор.

Сопротивление вращению холостых роликоопор, приведенное к их окружности, определяется как

где dp — диаметр оси ролика в подшипниках; / — коэффициент трения в подшипниках роликоопор (для подшипников скольжения / = 0,1, для подшипников качения при конических роликоподшипниках / = 0,02); ц — коэффициент трения качения (для стальных роликов , для обрезиненных=

= 0,25 -ь 0,35 см).

Подставив значение Т2 из формулы (239) в выражение (238), получим

Заменив в этой формуле величину Q2 его значением из формулы (237), после некоторых преобразований получим окончательное выражение для величины необходимого окружного усилия Tt на приводных роликоопорах

(240)

Видео:Экспериментальный стенд для измерения крутящего момента и мощности на валу. ч.1Скачать

где — эксцентриситет, выраженный в долях радиуса

i-‘

При вращении сбалансированных барабанов, для которых е = 0, формула (240) приобретает вид

(241)

Окружные силы Тх и Г2, возникающие на стендовых роликах при вращении барабана, увеличивают опорные реакции роликов, если барабан вращается против часовой стрелки по рис, 109, так как при этом силы Тх и Т2 направлены вниз. Вызванная этими силами добавочная нагрузка на ролики тем больше, чем больше угол а и чем выше коэффициенты трения / и р.

Если же барабан вращается в обратную сторону, то силыТхиТ2 направлены вверх и опорные реакции уменьшаются. Поэтому для определения максимальных расчетных усилий надо выбирать направление вращения приводного вала и положение центра тяжести G так, как показано на рис. 109, т. е. с окружными усилиями Тг и T2t направленными вниз.

Подставив найденное выше значение Т1 в формулы (237), получим окончательные выражения для опорных реакций роликоопор

(242′)

По формуле (241) на рис. 110 построены кривые зависимости окружного усилия, выраженного в долях веса изделия, от центрального угла а.

Окружное усилие на приводных роликах, выраженное в долях веса изделия, представляет собой коэффициент сопротивления вращению изделия

(243)

Кривая 1 построена для роликового стенда, снабженного типовыми обрезиненными роликоопорами диаметром Z)p = 41 см на конических роликоподшипниках dv = 7 см (см. рис. 95). Для этих роликоопор приняты следующие коэффициенты трения: / = 0,02 и[1 = 0,3 см. Кривая 2 построена для такого же стенда, но с подшипниками скольжения вместо роликоподшипников. В этом случае / = 0,1 и р, = 0,3 см. Обе кривые построены для стенда при наиболее опасном направлении вращения приводного вала, показанном на рис. 109 стрелкой.

Именно при таком направлении вращения возникают наибольшие опорные реакции на роликах и становится возможной затяжка барабана и его заклинивание при достаточно высоких значениях угла а.

Чтобы оценить влияние угла а на величину опорных реакций Q1 и Q2 (при неблагоприятном направлении вращения изделия), на рис. 111 [по формулам (242′)] построена кривая зависимости Qi и Q2 от а, причем значения Qx и Q2 выражены в долях веса изделия G.

Анализ расчетных формул (241), (242′) и кривых рис. 110, 111 приводит к следующим выводам. Для заданной силы G при а = 20

70° опорные реакции роликов и окружные усилия сравнительно мало меняются, оста»

ваясь в следующих пределах: для окружного усилия при подшипниках качения Тх = 0,01G, при подшипниках скольжения Тг = 0,02 G; для опорных “реакций ведущих роликов Q1 = = (0,50 -г- 0,60) G; холостых — Q2 = (0,50 0,60) G, где G —

вес вращаемого изделия при дисбалансе, равном нулю.

При увеличении угла а от 70 до 130° окружное усилие на роликах увеличивается вдвое, достигая значения 0,02 G при подшипниках качения и 0,04 G при подшипниках скольжения; опорные реакции также увеличиваются вдвое, достигая значения 1,2 G на каждый пяп поликоопор. При „ опорные реакции и окружные усилия на роли

ках стремительно возрастают вплоть до катастрофических значений при углах 160—165°. Таким образом, допустимый верхний предел центрального угла а не должен превышать 130° (лучше 120°). Замена подшипников качения (в частности, конических роликоподшипников) на подшипники скольжения в валах и осях роликоопор влечет за собой увеличение окружного усилия, а следовательно, и мощности привода вдвое.

Наименьшее допустимое значение угла а определяется условием статической устойчивости положения барабана на стенде при дисбалансе е gt; 0. Потеря устойчивости и опрокидывание барабана наступает при критическом для данного угла а значении эксцентриситета (рис. 112)

(244)

Практически для устойчивого и равномерного вращения барабана на роликовом стенде следует выбирать угол а не менее 50°,

даже при нулевом дисбалансе. Таким образом, допускаемый диапазон центральных углов а, в пределах которого можно безопасно работать на стенде, равен 50 120°. Соответст

вующий диапазон диаметров вращаемого изделия D найдется из выражения (245) подстановкой в него предельных значений угла а

Зная величину окружных и радиальных усилий, действующих на роликоопоры, нетрудно определить расчетную нагрузку роликов, их осей и валов

Видео:Стойка для дрели, красиво, но...Скачать

(247)

где Рг — нагрузка на одну ведущую роликоопору; Р2 — то же, на холостую; гр — число роликоопор в одном ряду; кр — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки на роликоопорах (для обрезинеиных роликов при ip = 2АР = 1; приalt=»»/>

По наибольшей из величин Рх и Р2 подбираются нормализованные роликоопоры и грузошины к ним в соответствии с действующим сортаментом и каталогами. Если невозможно воспользоваться стандартными роликоопорами, то они проектируются заново, исходя из расчетной нагрузки. Оси холостых роликоопор рассчитываются на изгиб под действием силы Р2. Приводной вал ведущих роликоопор рассчитывается на совместное действие изгибающего момента Ми под нагрузкой Рг и крутящего момента Л/кр

где— диаметр вала в подшипниках. 232

Эквивалентный, момент на валу

Расчетный диаметр вала
Для валов из стали 35 допускаемое напряжение изгиба [о] = 500 -т- 600 кгс/см2.

В целях унификации роли- коопор рекомендуется принимать диаметр вала одинаковый для приводных и холостых ро- ликоонор.

Изгибающий момент Ми, действующий на приводном валу,

зависит не только от нагрузки Ри но и от расположения на нем роликов, шестерен и опорных подшипников. В качестве примера приведем расчет вала типовой приводной роликоопоры, установленной в роликовом стенде Т-30 (см. рис. 94). Расчетная схема вала представлена на рис. 113.

Пользуясь приведенной выше методикой расчета и исходя из заданной нагрузки стенда G = 10000 кгс, определяем значения суммарного окружного усилия на (приводных роликоопорах Т* и нагрузки на одну роликоопору, ведущую и холостую.

Для данной номенклатуры изделий при такой нагрузке и поперечном расстоянии между роликоопорами L = 100 см центральный угол а = 100°. Возможный эксцентриситет центра тяжести изделия, выраженный в долях радиуса изделия (дисбаланс) 8 = 0,02

Коэффициенты трения / = 0,02 и ц = 0,3. Подставив эти значения в формулы (240) и (240′), получим Тх = 350 кгс; Т2 = = 150 кгс. Усилия на роликоопорах по формулам (242) Qi = = 7980 кгс; Q2 = 8150 кгс. Максимальная нагрузка на одну роликоопору по формулам (247) при числе роликоопор в ряду i = = 8

Допускаемая нагрузка на двухшинную роликоопору Z)p =* = 41 см равна 1300 кгс.

где Dч — диаметр начальной окружности червячного колеса.

Под действием сил Pv и S вал приводной роликоопоры подвергается изгибу. Для упрощения расчета все действующие на вал силы приведены в одну плоскость (см. рис. ИЗ, а). Обычными методами сопротивления материалов определены изгибающие моменты в опасных сечениях вала и построена эпюра изгибающих моментов (см. рис. ИЗ, б), при этом все размеры по длине вала, ступицы ролика и шестерни взяты по рис. 94: I = 40 см, /х = 8 см; /2 = 17,5 см; /3 = 14,5 см; hx = 17,5 см; h2 = И см.

Наибольший изгибающий момент действует в сечении III: Мш = 11650 кгс-см. В других сечениях изгибающие моменты имеют меньшие значения: Mi = 4700 кгс*см; Ми = 8030кгс • см; Miv = 9250 кгс • см. Крутящий момент на валу по формуле (248)

Эквивалентный расчетный момент по формуле (249) Мэ =

alt=»»/>Диаметр вала по формуле

Учитывая ослабление вала шпонками, в чертежах принимались диаметры от 70 до 85 мм (см. рис. 94).

Необходимая мощность на приводном валу роликоопор, кВт, определяется по формуле

где пм — частота вращения вала при маршевой скорости, об/мин. В рассматриваемом примере NB = 10080*10/97500 = 1*03 кВт.

Необходимая мощность приводного электродвигателя N = = NJno = 1,03/0,40 = 2,6 кВт, где г)0 — общий КПД приводного механизма.

Расчет стендов с двумя приводными валами (см. рис. 92, II) производится по формулам (197)—(202).

Проверка запаса сцепленияприводных роликов с изделием:

(252)

Видео:Почему никто не знает об этой функции штангенциркуля?!Скачать

где Т! и Qx определяются по формулам (240) и (242); ф — коэффициент сцепления роликов с изделием. Для стальных роликов можно принимать ф = 0,15, для обрезиненных ф =0,3-г-0,4. В стендах