Конструкция и расчет ножевого барабана

На вал (рис. 2) посажены диски 4 с приклепанными к ним ножами 5. Между соседними дисками установлены либо две штампованные распорные тарелки 8, либо чугунная распорка 9. Диски барабана и распорки соединяются тремя стяжками 7 с гайками и контргайками в один пакет. Шайбы 11 и резьбовые установочные кольца 10 (с правой и левой резьбой) предохраняют весь пакет от осевых перемещений относительно вала. Резьбовые кольца стопорятся винтами, под которые подкладываются свинцовые подкладки для предохранения резьбы вала от повреждений. Шпонка 6 передает крутящий момент от вала к дискам и стопорится на валу винтами. Вал ножевого барабана симметричен. После износа одной стороны ножей барабан поворачивают и ножи начинают работать второй стороной. Привод вала 2 осуществляется клиноременным шкивом 1. Опорами вала 2 служат сферические двухрядные шарикоподшипники 12, которые установлены в корпусе 13 и зажаты с обоих сторон крышками 15 и 16.

Определение числа ножей и дисков. Ширина ножевого барабана определяется длиной рабочей части питающих цилиндров и превышает последнюю на 12—16 мм. Минимальное число ножей на барабане берется таким, чтобы при совмещении их в одной плоскости они представляли одну планку, соответствующую однобильному трепалу.

Ножи выполняются из полосовой стали толщиной 5—7 мм и шириной около 30 мм.

Пусть

(3.1.1)

где L_б – ширина барабана;

L_Ц – длина рабочей части питающих цилиндров.

При толщине ножа b минимальное число ножей на барабане

(3.1.2)

Принимая из конструктивных соображений число ножей на диске m, определим число дисков

(3.1.3)

Часто для увеличения степени трепания число ножей на машине (например, Т-16) и на диске удваивается, тогда за один оборот ножевого барабана волокно получит два удара. Для машины Т-16 при толщине ножа b= 7 мм и L_б = 1016 мм

(3.1.4)

Принимаем n_min = 144 ножа; примем удвоенное число ножей на машине n_раб = 2 n_min = 288.

Если принять число ножей на диске m = 24, то

(3.1.5)

Практически в производстве число ножей принимают равным 300, тогда ножевой барабан выполняется из 11 дисков по 24 ножа и двух крайних дисков по 18 ножей.

Рис. 2. Ножевой барабан машины Т-16:

1 – шкив; 2 – вал; 3 – винт; 4 – диск; 5 – нож; 6 – шпонка; 7 – стяжка; 8 – распорная тарелка; 9 – чугунная распорка; 10 – установочное кольцо; 11 – установочная шайба; 12 – шарикоподшипник; 13 – корпус подшипника; 14 – прокладка; 15, 16 – крышка

Расчет крепления ножей на прочность. Методика прочностных расчетов рабочих органов разрыхлительно-трепальных машин разработана недостаточно. Расчеты проводятся в основном на центробежные нагрузки, а технологические нагрузки в расчете не учитываются.

Заклепки, крепящие ножи к диску барабана, рассчитываются на срез от действия центробежной силы Р:

(3.1.6)

где m – масса ножа в кг;

w — расчетная угловая скорость вращения барабана (на 20% выше рабочей угловой скорости в 1/с);

r — расстояние от центра тяжести ножа до оси вращения барабана в м.

Расчетная угловая скорость определяется по формуле

(3.1.7)

где n_н.б. – частота вращения ножевого барабана.

Масса ножа определяется по формуле

(3.1.8)

где r - плотность материала (мягкая сталь);

V – объем ножа (определяется как суммарный объем усеченной пирамиды и параллелепипеда).

При двух заклепках Æd усилие, действующее на одну заклепку, тогда напряжение среза (3.1.9)

Планочное трепало. Конструкция и расчет

Рассмотрим конструкцию планочного трехбильного трепала машины Т-16, представленной на рис. 3.

На валу 1 смонтировано пять чугунных крестовин 7. К каждой крестовине крепятся специальными винтами 20 три била 9 (некоторые зарубежные фирмы изготовляют трепала с двумя билами). Сверху винт 20 имеет квадратную головку под ключ; винт стопорится цилиндрическим винтом 19. Крайние крестовины посажены на клиновых шпонках, три средние на призматических шпонках 8. Клиновые шпонки предотвращают осевые перемещения крестовин с билами.

Подаваемые на сборку била имеют припуск на обработку. После соединения бил с крестовинами припуск и выступающие части винтов срезаются в процессе механической обработки в сборе. Спицам крестовин придается обтекаемая форма. Чтобы образовать более равномерный по ширине машины поток воздуха, между спицами крестовины предусматриваются дополнительные перемычки, уменьшающие сечения спиц, участвующих в образовании токов воздуха. Благодаря этому токи воздуха становятся более равномерными, а неровнота слоя волокнистого материала по ширине машины уменьшается. Крестовины отливаются из чугуна СЧ 28-48, а затем отжигаются. После механической обработки крестовины балансируются статически, чтобы облегчить динамическую балансировку трепала в сборе.

Рис. 3. Планочное трехбильное трепало машины Т’ -16:

1 – вал; 2 – шкив; 3, 6, 8 – шпонки; 4, 15, 16, 19 – винты; 5 – стопорный диск; 7 – крестовина; 9 – било; 10 – шарикоподшипник; 11 – корпус; 12, 13 – крышки; 14 – сальник; 17 – установочные гайки; 18 – болт; 20 – специальный винт

Била изготовляют симметричной формы из сталей марок 40, 45, 40Х, 45Х. После износа одной грани била все трепало поворачивают на 180°. При этом приводной шкив переносят на другую сторону вала.

Расчет била. Било представляет собой многоопорную балку с консолями на конце (рис. 4). Центробежную силу, нагружающую било в радиальном направлении, можно определить из уравнения (3.1.6). Интенсивность нагрузки на било от центробежных сил

(3.2.1)

где Р — центробежная сила в Н;

l — длина била в м.

Рис. 4. Расчетная схема била

Било крепится к пяти крестовинам и представляет собой статически неопределимую неразрезную балку; расчет на прочность этого узла ведется с помощью теоремы о трех моментах. Наиболее нагружено сечение била на второй и четвертой крестовинах. Оно же будет и наиболее опасным, так как именно на крестовине находится отверстие для винта 20 (рис. 4). При определении момента сопротивления изгибу W_изг это обстоятельство следует учитывать. Напряжение, возникающее в биле, определяется по формуле