Расчет конструкторских параметров корообдирочного барабана. Проверка стенок корпуса барабана на прочность. Расчет опорной станции барабана

3 Конструкторская часть

3.1 Проверка стенок корпуса барабана на прочность

Наибольшие напряжения в поперечном сечении барабана возникают при неравномерном расположении опорных станций, когда вся нагрузка воспринимается крайними опорами. В этом случае барабан можно рассматривать как цилиндрическую оболочку, свободно расположенную на двух опорах (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Расчетная схема барабана

Расстояние  между опорами барабана l₁, м, определяется по формуле:

                                                           l₁ = 0.586L                        (3.1)

l₁ = 0.586·10.2 = 5.98 мм

Максимальный изгибающий момент в центре пролета М_{и max}, Н м, определяется по формуле:

                                         (3.2)

Момент сопротивления сечения относительно оси W, м³, определяется по формуле:

                                                W = pR²d₀K_c,                 (3.3)

где K_с – коэффициент ослабления сечения обечайки, вызванного непроваром сварного шва, K_с = 0,9.

W = 3,14·2,5²·0,035·0,9 = 0,62 м³

Реакции опор при данной схеме нагрузок R_A, Н, определяем по формуле:

                                (3.4)

Эпюра изгибающих моментов по длине барабана представлена на рисунке 3.2. Максимальный изгибающий момент находится в центре пролёта.

Рисунок 3.2 - Эпюра изгибающих моментов по длине барабана

Напряжение в опасном сечении 𝜎₁^max, Н/м², определяется по формуле:

                    (3.5)

где [s_и] – допускаемое напряжение изгиба, [s_и] = 5·10⁶ Н/м²

Полученное значение s₁^max = 0.5·10⁶ Н/м² < [s_и] = 5·10⁶ Н/м², соответственно условие прочности конструкции выполняется.

3.2 Расчет опорной станции барабана

3.2.1 Расчет бандажа

Наружный диаметр бандажа D_б, м, определяется по формуле:

                                                (3.6)

Толщина усилительного кольца 𝛿_k, м, определяется по формуле:

                                (3.7)

Внутренний диаметр бандажа D₁, м, определяется по формуле:

                      (3.8)

Высота сечения бандажа h, м, определяется по формуле:

                                (3.9)

Ширина бандажа b, м, принимаем равной высоте сечения бандажа.

3.2.2 Расчет роликов

Ширина ролика b_р обычно принимается на 20 ÷ 30 % больше ширины бандажа, что облегчает монтаж барабана, определяется по формуле:

                                   (3.10)

Диаметр ролика d, м, определяем по формуле:

                                  (3.11)

3.2.3 Определение сил, действующих на ролик

Ролики опорных станций принимают на себя нагрузку от всех вращающихся частей барабана. Подшипники роликов устанавливаются так, чтобы обеспечить возможность перемещения роликов в направлении, перпендикулярном продольной оси барабана.

Схема сил, действующих на опорный ролик, показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема сил, действующих на опорный ролик

Пренебрегая смещением центра тяжести балансов, считаем, что левая и правая опоры нагружены одинаково. Опорную реакцию в зоне контакта T найдём из условия равновесия:

Суммарная сила Т, Н, определяется по формуле:

                                       (3.12)

где Р  –  нагрузка действующая со стороны барана на одну опорную станцию, Н;

      φ – угол установки опоры относительно вертикальной оси барабана, град, φ=35 град.

                                     (3.13)

Нагрузка на один подшипник R, Н, определяется по формуле:

                                           (3.14)

Осевая составляющая от силы веса барана, воспринимаемая подшипником А, Н, определяется по формуле:

                                                    А=Р_∑ sin𝛾,                                                       (3.15)

А=858000 sin1=14974 Н

Горизонтальная составляющая силы Р –S , Н, определяется по формуле:

                                           (3.16)

Вертикальная составляющая силы Р –U, Н, определяется по формуле:

                                          (3.16)

Упорные болты рассчитываются на усилия F, Н, определяется по формуле:

                                         (3.17)

где f – коэффициент трения корпуса подшипника о раму, f=0,18

3.2.4.Проверка бандажа и роликов на прочность

Во время работы в материале бандажей и роликов возникают контактные напряжения. Во избежание образования чешуек (разрушенный металл) не следует допускать значений контактных напряжений на поверхности соприкасающихся тел, превышающих по величине предел текучести.

  Согласно теории Герца для двух цилиндров с параллельно расположенными осями, изготовленными из материала с одинаковыми модулями упругости «E» и радиусами «R₁» и «r», максимальное напряжение в зоне контакта роликов и бандажа определяются по формуле:

 (3.18)

  где E – модуль упругости материала, для Ст3 E = 2·10¹¹ Н/м²;