ГлавнаяЗубчатый венец подвергается воздействию момента, вращающего барабан, и расчет сводится к расчету на прочность зубьев, а потому нами не рассматривается.
Обечайка. Наиболее неблагоприятным случаем является следующий:
1. Барабан нагружен сырым материалом только на участке между бандажами (фиг. 208, а).
2. Зубчатый венец находится посередине барабана.
3. Влиянием ненагруженных участков пренебрегаем.
Величину равномерно распределенной нагрузки q (фиг. 208, а) определим по формуле
Наибольший изгибающий момент посередине пролета от равномерно распределенной нагрузки и от веса венца Gв
Крутящий момент, передаваемый на барабан при его вращении,
где N — мощность, передаваемая на венец;
n — число оборотов барабана в минуту.
Приведенный расчетный момент будет
Момент сопротивления сечения барабана, представляющего собой кольцо (фиг. 208, б), будет
Момент сопротивления может быть также найден по формуле
где δ — толщина обечайки.
Все размеры в приведенных формулах — в сантиметрах. Напряжение материала в обечайке барабана
обычно получается незначительным (σ = 150 кг/см2) и прочность оболочки всегда обеспечена. Решающим является величина допустимого прогиба, определяющая правильную работу опорных и приводных устройств барабана. Для обеспечения правильной работы этих устройств стрела прогиба, отнесенная к 1 пог. м длины барабана, не должна превышать 1/3 мм.
Стрела прогиба определится как для балки с пролетом l0, загруженной равномерно распределенной нагрузкой q кгсм и сосредоточенным грузом Gв,
где I — экваториальный момент инерции сечения барабана,
E — модуль упругости для стали в кг/см2. Значения E при различной температуре стенок барабана следующие:
Общий прогиб, выраженный в миллиметрах, должен быть меньше допускаемого:
где l0 — в метрах.
Если полученный прогиб больше, то увеличивают D, добиваясь получения требуемого прогиба.
Бандажи и опорные ролики. Расчет бандажей и роликов состоит в определении их размеров и напряжений.
Расчет произведем для бандажа, соединенного с барабаном в нескольких точках и свободно надетого на башмаки с зазором ΔDб (так называемая плавающая посадка) (фиг. 209).
Если внешний диаметр барабана обозначить через Dб, то величина зазора ΔDб:
где α — коэффициент линейного расширения материала корпуса;
t — максимальная температура нагрева материала;
t0 — минимально возможная температура при монтаже бандажа.
Внутренний диаметр бандажа должен быть равен
где а — толщина прокладок и башмака.
Ширину бандажа определяем из выражения
где P — сила давления на ролик (и реакция последнего) в кг.
Значение P найдено нами в формуле (123);
q — допускаемое удельное давление на 1 пог. см ширины бандажа в кг/см (см. табл. 22).
Сечение бандажа находим следующим образом. Задавшись величиной допускаемого напряжения [σ], находим
Обычно принимают [σ] = 1000 кг/см2.
Далее имеем
откуда
Величину момента Mmax, изгибающего бандаж, находят различными способами:
1) определяют величину Mmax как для неразрезного кругового кольца, опирающегося на m опор и нагруженного реакциями этих опор;
2) определяют величину Mmax для участка бандажа, находящегося между двумя башмаками, принимая его за балку свободно лежащую на двух опорах, нагруженную реакцией ролика Р, приложенной посередине пролета (фиг. 210).
Первый метод расчета является точным, однако отличается громоздкостью и в данном случае нецелесообразен, так как при проверке напряжений по второму способу получаем в сечениях, выбранных по конструктивным соображениям, напряжения значительно меньше допускаемых. Поэтому вполне достаточно для сравнительно небольших барабанов (производительностью до 50—60 т/час) применять второй способ определения Mmax.
В этом случае согласно формуле (123) на бандаж действует сила
где Q — давление на бандаж, Q = G1+G2/2.
Величина расстояния между башмаками
где D0 — внутренний диаметр бандажа;
m — число башмаков.
Тогда
Определение напряжений в бандаже обычно производят, как для прямого бруса, по формуле
Рассчитывать напряжения в бандаже, как для кривого бруса, не имеет смысла, так как бандаж представляет собой брус малой кривизны и формула для прямого бруса дает ошибку в 6—8% в сторону преуменьшения положительных напряжений и увеличения отрицательных.
Внутренний диаметр бандажа D0 был найден выше. Внешний диаметр Dв будет равен
внешний радиус бандажа
Для определения напряжения на смятие поверхности бандажа необходимо найти диаметр роликов, для чего пользуемся эмпирическими формулами.
Для стальных роликов
для чугунных роликов
где b1 — ширина ролика.
Ширина ролика b1 должна быть больше ширины бандажа b, обычно
При тепловом расширении барабана бандаж может сойти с опорного ролика. Для предотвращения этого устанавливаются упорные ролики. Кроме того, опорный ролик с незакрепленной стороны уширяется на величину теплового расширения
где l0 — расстояние между бандажами.
Опорные ролики обычно изготовляются из более мягкого материала для уменьшения износа бандажей. Однако необходимо иметь в виду, что даже при одном и том же материале ролики будут изнашиваться быстрее, так как их диаметр меньше и скорость вращения больше.
Бандажи и ролики имеют цилиндрическую форму и в месте их соприкосновения возникают контактные напряжения, определяемые по формуле
где P — сила нормального давления на ролик, определенная по формуле (123);
E — модуль упругости в кг/см2;
Dв — внешний диаметр бандажа в см;
d1 — диаметр ролика в см;
b1 — ширина ролика в см.
Величина q не должна быть выше:
для стали Ст. 3 — 4000 кг/см2;
» Ст. 5—5250 кг/см2;
» стального литья — 3000—5000 кг/см2-,
» чугуна — 3500 кг/см2.
Если величина q больше, то ее снижают путем увеличения b, b1 и d1.