Двухстоечные центровые вращатели

 

Недостатком одностоечных вращателей является консольное закрепление свариваемого изделия, вследствие чего длина этих изделий, а следовательно и вылет консоли, ограничены максимально допускаемым грузовым моментом вращателя. Этого недостатка лишены двухстоечные вращатели, в которых изделие опирается на две опоры по концам.

На рисунке 1 изображена конструктивная схема двухстоечного вращателя, составленного из двух опорных бабок: передней – приводной, в качестве которой использован одностоечный вращатель с добавлением шарнирного крепёжного приспособления, и задней холостой подвижной бабки 10 с крепёжным самоустанавливающимся центром 9.

Рисунок 1 Конструктивная схема двухстоечного вращателя:

1 - станина; 2 - червячный редуктор; 3 - электродвигатель; 4 - корпус шпинделя; 5 - зубчатое колесо; 6 - защитный кожух; 7 - крепёжная планшайба; 8 - свариваемое изделие;

9 - крепёжный центр пиноли; 10 - задняя бабка; 11 - стопор; 12 - направляющие задней бабки.

На рисунке 2 представлена расчётная схема двухстоечного вращателя с шарнирными крепёжными приспособлениями.

Наибольший крутящий момент М_кр, воспринимаемый приводом вращателя, равен сумме двух моментов: грузового М = Gе и сил трения М_тр в подшипниках обоих шпинделей:

М_кр = Gе +М_тр (1; стр.170; ф-ла 177) (1)

Момент сил трения в подшипниках определяется выражением:

М_тр = 0,5 (А d_A f_A + В d_B f_B + С d_C f_C + D d_D f_D) (1; стр.170; ф-ла 178)     (2)

где А, В, С и D - усилия в подшипниках; d_A, d_B, d_C, d_D - соответствующие диаметры шпинделей; f_А - коэффициент трения скольжения стали по стали без смазки f_А= 0,2.

Рисунок 2 Расчётная схема двухстоечного вращателя с шарнирными крепёжными устройствами.

Усилия, действующие на хвостовики шпинделей, определяются как реакции опор балки весом G, свободно опёртой своими концами в шарнирах передней и задней бабок: 

(3);  (1; стр.170; ф-ла 179) (4)

Подставляя размеры с чертежа в формулы (3-4) получим:

 ,  

В соответствии с этим вертикальные радиальные усилия в подшипниках передней бабки будут:

 (5);  (6)(1; стр.171; ф-ла 180).

 

Подставляя размеры с чертежа в формулы (5) и (6) получим:

;

То же, в подшипниках задней бабки:

 (7);  (8) (1; стр.171; ф-ла 181).

Подставляя размеры с чертежа в формулы (7) и (8) получим:

; .

Подставляя полученные величины в формулу (2) получим:

 

В подшипниках передней бабки, кроме того, возникают радиальные усилия под действием окружной силы Q на зубчатом колесе:

 (9);  (10) (1; стр.171; ф-ла 182).

где Q= М_кр/R; R- радиус зубчатого колеса, принимаем его равным R=… мм; М_кр - определяется по формуле (1). Определяем величину необходимого окружного усилия на зубчатом колесе:

 

Подставляя полученные значения в формулу (9) и (10), получим:

;

Так как при данном расположение ведущей шестерни (см. рис. 2) или червяка (при червячной передаче) усилия А_Q и В_Q будут направлены горизонтально, т.е. перпендикулярно вертикальным нагрузкам А_В и В_В, то суммарные радиальные усилия в подшипниках передней бабки будут равны геометрической сумме двух взаимно перпендикулярных составляющих:

(11);  (12) (1; стр.171; ф -ла 183).

Подставляя полученные значения в формулы (11) и (12) получим:

; .

Аксиальное усилие в подшипниках равно силе зажатия пиноли задней бабки и зависит от типа изделия, его размеров и способа крепления. Во многих случаях это усилие равно нулю.

Изгибающий момент в опасном сечении шпинделя передней бабки (в подшипнике А) определяется как геометрическая сумма моментов, действующих в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: грузового момента М₁=G₁а₁ (13) и изгибающего момента от действия окружного усилия на зубчатом колесе: М₂=Qк (14). Подставляя полученные величины и размеры с чертежа в формулы (13) и (14) получим:

 (15) (1; стр.171; ф -ла 184).

Изгибающий момент в опасном сечении С шпинделя задней бабки: . (16) (1; стр.171; ф -ла 185).

Так как при выбранной схеме крепления зубчатого колеса (см. рис. 2) грузовой крутящий момент Gе не передаётся на шпиндель, то при определении расчетных эквивалентных моментов, действующих на шпиндели, в качестве крутящих моментов достаточно учесть только моменты сил трения в подшипниках соответственно в передней и задней бабках:

М_тр1 = 0,5 (А d_A f_A + В d_B f_B) (17); М_тр2 = 0,5 (С d_C f_C + D d_D f_D) (18) (1; стр.171; ф -ла 186).

Подставляя найденные выше значения в формулы (17) и (18) получим:

Соответствующие расчётные эквивалентные моменты для шпинделя передней и задней бабок равны:

(19)  (20) (1;стр.171; ф – ла 187).

По найденным значениям эквивалентных моментов находим диаметры валов шпинделей в опасных сечениях - на опорах А и С.

 

Для шпинделей из стали 40Х с допускаемым напряжением |σ| = 60-80 Н/мм² и известным эквивалентным моментом получим:

 (21)  (22) (1; стр.171; ф - ла 140).

Из полученных диаметров выбираем наибольший для обеспечения условия жёсткости.

Мощность приводного электродвигателя определяется исходя из величины наибольшего крутящего момента М_кр, действующего на оси кантователя или вращателя, независимо от расположения зубчатого колеса на шпинделе и определяемого выражением (1), и выбранной частоты вращения шпинделя n [об/мин].

 (23) (1; стр.161; ф - ла 144),

- общий КПД привода, являющийся произведением КПД всех передач приводного механизма. В конструкции изображённой на рисунке 1: , где - КПД открытой цилиндрической зубчатой передачи, - КПД однозаходного червячного редуктора.

По рассчитанной мощности выбираем электродвигатель постоянного тока с целью регулировки скорости вращения свариваемого изделия в широком интервале скоростей.

Список литературы

1.Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений. – М.: Высшая школа, 1980. – 240 с.

 2.Евстифеев Г.А., Веретенников И.С. Средства механизации сварочного производства. Конструирование и расчет. – М.: Машиностроение, 1977. – 96 с.

 3.Севбо П.И. Конструирование и расчёт механического сварочного оборудования. Киев. 1978г.

 4. ГОСТ 19143-94. Вращатели (манипуляторы) сварочные Типы.основные параметры и размеры.

5. ГОСТ 19141-94. Вращатели сварочные вертикальные.Типы.основные параметры и размеры.

6. ГОСТ 19140-94. Вращатели сварочные горизонтальные двухсторонние..Типы.основные параметры и размеры.

6. ГОСТ 19142-94. Кантователи сварочные двухсторонние с подъёмными центрами.Типы.основные параметры и размеры.

6. ГОСТ 28920 -95. Вращатели сварочные роликовые..Типы.основные параметры и размеры.

7. ГОСТ 21328-81. Приводы сварочных роликовых стендов. Типы и основные параметры и размеры.

8. ГОСТ 21327-81. Роликоопоры и секции сварочных роликовых вращателей. Типы и основные параметры и размеры.

9.ГОСТ 30295-96. Кантователи сварочные.Типы, основные параметры.

10. ГОСТ 21694-94. Оборудование сварочное механическое. Общие технические требования.

11. ГОСТ 23556-90. Колонны для сварочных автоматов. Типы. основные параметры и размеры.

11. ГОСТ 26408-85. Колонны для сварочных полуавтоматов. Типы. основные параметры и размеры.

12. Механическое  сварочное оборудование и горелки для дуговой сварки. Каталог.

АО Ильницкий завод механического сварочного оборудования. 2005г.-

13. Пономарев В.А., Чугунихин И.С., Бородин Ю.В. Универсально-сборные приспособления для сборочно-сварочных работ – М.: Машиностроение, 1981 – 152 с.

 

1. Таубер, Б.А. Сборочно-сварочные приспособления и механизмы / Б.А. Таумбер.-М.: Машгиз, 1961 - 416 с.

2. Рыморов, Е.В. Новые сварочные приспособления / Е.В. Рыморов.- J1.: Стройиздат, 1988 - 125 с.

3. Евстифеев, Г. А. Средства механизации сварочного производства. Конструирование и расчет/ Г.А. Евстифеев, И.С, Веретенников.-М.: Машиностроение, 1977 - 96 с.

4. Севбо, П.И. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования/ П.И.Севбо. -Киев: Наукова думка, 1978 - 397 с.

5. Терликова, Т.Ф. Основы конструирования приспособлений / Т.Ф. Терликова, А.С. Мельникова, Ej.IT Баталов. -М.: Машиностроение, 1980 —Т19 с.

6. Поляков, Д.И. Технологическая оснастка многократного применения/ Д.И. Поляков.- М.: Машиностроение, 1981 - 404 с.

7. Гжиров, Р. И. Краткий справочник конструктора/ Р. И Гжиров.- Д.: Машиностроение, 1983 -464 с.

8. Николаев, Г.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование/ Г.А. Николаев, В. А. Винокуров,- М.: Высшая школа,1990 - 446 с.

9. Винокуров, В.А. Теория сварочных деформаций и напряжений/ В.А. Винокуров, А.Г. Григорьянц,- М.: Машиностроение, 1984-279 с.

J0. Колкер, Я. Д. Базирование и базы в машиностроении/ Я.Д. Колкер, О.Н.

Руднев,- Киев: Высшая школа, 1991 - 328 с.

11. Куркин, С. А. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас/ С. А. Куркин, В. М. Ховов, А. М. Рыбачук. - М.: Машиностроение, 1989-328 с.