123447 (689478), страница 2
Текст из файла (страница 2)
3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА
Для расчета зададимся исходными данными:
Нахождение законов движения исполнительного механизма сводится к построению графиков:
Закон перемещения [2]:
| | (1) |
| где |
, 
- радиус кривошипа,
- коэффициент шатуна,
- угол поворота кривошипа. Коэффициент шатуна 
для кривошипных универсальных простого действия с регулируемым ходом прессов находится в интервале 
, принимаем 
[3].
Радиус кривошипа рассчитывается по формуле (2):
| | (2) |
, 
.
Длина шатуна рассчитывается по формуле (3):
| | (3) |
, 
,
Принимаем 
.
Закон изменения скорости:
| | (4) |
| где |
,
Закон изменения ускорения:
| | (5) |
,Графики приведены на рисунках 3, 4,5 Результаты расчетов в таблице 2.
Рисунок 3 – График перемещения
Рисунок 4 – График скорости
Рисунок 5 – график ускорения
4. РАСЧЁТ ГЛАВНОГО ВАЛА
4.1 Определение основных размеров главного вала
Определим исполнительные размеры главного вала:
Исходя из производственного опыта, примем 
.
.
.
.
.
Принимаем 
, 
.
Эксцентрицитет втулки определим по формуле [3]:
| | (6) |
, 
При выборе эксцетрикового вала необходимо проверить диаметр эксцентрика 
на условие отсутствия подрезки вала в месте перехода эксцентрика в коренные шейки:
Эскиз главного вала представлен на рисунке 6.
Рисунок 6– Эскиз главного вала
4.2 Статический расчет исполнительного механизма
Для эксцентриковых валов применяют улучшенную сталь 45
.
По формуле (7) определяем относительный крутящий момент 
, [2]:
| | (7) |
| где | |
| | (8) |
,
- относительное плечо идеального механизма, м;
- относительное плечо сил терния, м.
,| где |
- коэффициент трения, 
. 
.
Относительное плечо идеального механизма рассчитывается по формуле (9), [2]:
| | (9) |
. Усилие деформации 
,действующее по ползуну рассчитывается по формуле (10), [3]:
| | (10) |
| где |
;
;
− коэффициент запаса прочности, [3],
− коэффициент эквивалентной нагрузки, [3],
− коэффициент концентрации напряжений при изгибе, [3],
− коэффициент концентрации касательных напряжений [3],
− масса муфты в сборе с маховиком
−предел выносливости при изгибе.Для определения крутящего момента на главном валу воспользуемся формулой (11), [2]:
| | (11) |
. 
Рисунок 7 – График приведенного плеча силы
Рисунок 8 – График усилия деформации
Рисунок 9 – График крутящего момента
5. РАСЧЕТ УЗЛА ШАТУН ─ ПОЛЗУН
5.1 Расчет шатуна
Шатун является ответственным элементом пресса, посредством которого осуществляется передача усилия со стороны ползуна на коленчатый вал. Чугунные шатуны дополнительно рассчитываются в сечении I-I.
Сжимающее напряжение:
| | (12) |
| где |
и 
- площадь регулировочного винта;
- диаметр регулировочного винта;
- площадь проточки под винт в шатуне. 
Рисунок 10 − Эскиз шатуна
и 
Кроме сжимающих нагрузок шатун воспринимает изгибающий момент:
| | (13) |
| где |
,
- расстояние от оси малой головки до опасного сечения 
Напряжение от изгиба:
| | (14) |
| где |
,
- момент сопротивления изгибу сечения.Момент сопротивления изгибу сечения:
| | (15) |
и 
. 
и 
Напряжение от изгиба:
Результирующее напряжение в сечении:
| | (16) |
. 
Для шатунов универсальных прессов: стальной винт (сталь 45)
и чугунный шатун (СЧ 25) 
. Шатун удовлетворяет условию.
У шатунов регулируемой длины дополнительно проверяется резьба на смятие и изгиб.
Напряжение смятия резьбы:
| | (17) |
| где распределения нагрузки по виткам; |
,
- число витков;
- коэффициент, учитывающий неравномерность 
- шаг резьбы. 
Напряжение изгиба витков резьбы:
| | (18) |
| где |
,
- коэффициент толщины витка. 
Для шатунов из чугуна СЧ 25 
, 
. Шатун удовлетворяет условию.
Рисунок 10− резьба шатуна
5.2 Расчет ползуна
5.2.1 Расчет направляющих ползуна
Хорошая работа кривошипной машины во многом зависит от правильной конструкции узла, в котором крепится инструмент, от правильной конструкции ползуна и его направляющих.
, т. к. расчет ведется для случая 
.
Сила, приложенная со стороны ползуна к направляющим ( см. рисунок 11) [1 стр. 33]:
Рисунок 11 – Эскиз направляющих
| | (19) |
, 
.
Сочленение ползуна с шатуном посредством шаровой головки:
| | (20) |
| где |
,
– длина направляющих ползуна, 
;
– от оси малой головки до верхней кромки ползуна, 
;
,
,
. 
.
.
.
.
Удельные усилия на направляющие:
а) от силы 
:
| | (21) |
| где |
,
– ширина направляющих, 
; 
.
б) от момента 
:
| | (22) |
, 
Суммарное удельное усилие:
| | (23) |
, 
.
Максимальное удельное усилие в основном определяет износ направляющих, поэтому это усилие необходимо сравнивать с допускаемым удельным усилием. Перекос ползуна зависит от величины 
. Чем больше эта составляющая удельного усилия, тем больше износ по краям направляющих и тем больше возможный перекос ползуна.
Наибольшее допускаемое удельное усилие 
для бронзовых планок (Бр. О5Ц5С5) составляет 
, условие выполняется.
| Отношение: | (24) |
| где |
,
. 
.
− условие выполняется.
5.2.2 Расчет ползуна
Хотя в быстроходных кривошипных прессах ползун испытывает удар при соприкосновении с заготовкой, но, как показывают расчеты, усилие не превышает 
. В связи с этим расчет ползунов однокривошипных прессов ведут на усилие 
.
Сжимающие напряжения в опасном сечении ползуна под шатуном равны [1 стр.35]:
| | (25) |
| где |
,
- наименьшая площадь сечения ползуна. 
Рисунок 12 − Опасное сечение ползуна
.
.
В качестве материала для ползуна используется сталь 35Л 
. Ползун удовлетворяет требованиям прочности.
В ползуне пресса предусмотрен разрушающийся предохранитель чашечного типа поэтому необходимо произвести его расчёт.
5.2.3 Расчет предохранителя
В начале расчёта зададимся диаметрами предохранителя:
и 
Толщина пластины чашечного предохранителя вычисляется по формуле [2]:
| | (26) |
| где [2 с. 292 таб.44]; |
,
–предел прочности СЧ 21, 
– усилие среза, 
;
– средний диаметр, 
. 
6. РАСЧЁТ ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ ПРИВОДОМ ПРЕССА
Выбор оптимального варианта затрат энергии приводом пресса является одним из важнейших элементов расчета прессов.
На рисунке 13 представлен график усилия штамповки в зависимости от хода ползуна. Исходя из него, может быть определена полезная работа:
| | (26) |
| где | |
,
. 
Рисунок 13 – График усилия штамповки в зависимости от хода ползуна
Полезная работа Апп = F , где F – площадь графика.
.
В соответствии с кривой 
(рис.13) и кривой 
перемещения ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа (рис.3) строится кривая усилия зависимости штамповки 
от угла поворота кривошипа (рис.14), для удобства подсчёта переведём градусы в радианы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
