Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рис. 3. Расчетная схема инструментального блока:

1– ползун; 2– корпус; 3– пуансон; 4– заготовка;

5– матрица

Элементы инструментальных блоков (ИБ) рассчитываются на прочность в опасных сечениях от действия растягивающих (сжимаю­щих) сил и изгибающих моментов. Расчетная схема ИБ для штампо­вочных операций представлена на рис. 3.

Корпус блока рассчитывается на растяжение и изгиб в сече­нии А-А:

(9)

где Р_т – номинальное технологическое усилие, Н;

F – площадь расчетного сечения А–А, мм²;

I_x – момент инерции сечения, мм ;

y_c – координата центра тяжести сечения, мм;

y_max – расстояние от центра тяжести до наиболее удаленной точки сечения, мм;

[s]– допускаемые напряжения материала корпуса блока, МПа.

Площадь сечения F, момент инерции I_x, координата центра тяжести y_c и координата y_max рассчитываются по форму­лам:

F= p/8 (D_бл² - d_пр²) a/180;

J_x = (D_бл⁴ - d_пр⁴)/128 (pa/180+sin a);

y_c = 120/pa ((D_бл³ - d_пр³)/ (D_бл² - d_пр²) sin (a/2));

y_мах = y_c - D_бл/2 cos (a/2),

где D_бл – диаметр инструментального блока, мм;

d_пр – диаметр приемника детали, мм.

F= 650,68 мм²

J_x = 5164640,98 мм⁴

y_c = 7,51 мм

y_мах = 10,64 мм

s = 0,31 МПа < [s_доп]

Условие прочности выполняется.

Размеры D_бл и d_пр определяются по чертежу инструменталь­ного блока.

Опорные поверхности крепления ИБ в блокодержателе рассчитываются на смятие в сечении Б–Б:

s_см=P_т/2F_оп [s_см]

где F_оп– площадь опорных поверхностей, мм;

[s_см]– допускаемое напряжение на смятие материала корпу­са, МПа.

Площадь опорных поверхностей определяется по приближенной формуле:

F_оп=2/3 аb

F_оп = 58.66 мм

s_см = 1,7 < [s_доп]

Условие прочности выполняется.

3. Расчеты на прочность элементов конструкции

механического привода

3.1. Силы, действующие на элементы привода

Для определения напряжений, возникающих в элементах ме­ханического (кулачкового) привода рабочего движения роторных машин под действием заданной технологической силы Р_т (см. рис. 4.а.), необходимо установить величины полной реакции R и ее осевой и окружной составляющих R_z и R_x. Полная реакция R необходи­ма для расчета на срез и смятие оси ролика ползуна. Составляю­щая R_x необходима для расчета ползуна на изгиб. Составляющая R_z воспринимается осевыми опорами вала ротора и необходима для выбора осевых подшипников ротора. Конструктивными размер­ными элементами, от которых при заданной величине технологической силы Рт зависят значения R, R_x, R_z являются: вылет ползуна а, длина направляющей барабана b и угол подъема копира b.

Полная реакция копира R нагружает ползун изгибающим моментом, вызывающим нормальные к оси ползуна силы N₁ и N₂ (рис. 4.а). Эти силы являются реакциями направляющей поверхности барабана и учитываются при расчете на прочность перемычки между направляющими отверстиями.

Значения сил R, R_x, R_z, N₁ и N₂ определяются формулам:

R=P_тК_т; R_x=P_тK_x; R_z=P_тK_z

N₁=3/2 P_тК_х(a/b+5/6)

N₂=3/2 P_тK_х(a/b+1/6)

где К_т, К_х, К_z– коэффициенты пропорциональности,учитываю­щие

конструктивные особенности крепления ролика.

Рис. 4. Расчетная схема элементов механического привода:

а– силы, действующие в элементах кулачкового привода;

б– схема с консольным расположением ролика;

в– схема с торцевым расположением ролика

.

В механическом (кулачковом) приводе применяются два типа конструкций ползуна – с консольным расположением ролика (рис. 4.б) и торцевым расположением (рис.4.в). Консольное креп­ление рекомендуется применять при технологическом усилии не более 1000 Н, а торцевое– для усилий до 10 кН.

Коэффициенты К_т, К_х, К_z определяются по формулам:

;

где f_пр– приведенный коэффициент трения (f_пр= 0,15), учитывающий трение качения ролика по копиру и трение скольжения от­верстия ролика относительно его оси.

Для привода с пазовый (консольным) кулачком значение коэффи­циента В рассчитывается по формуле:

B = 2.3_*f_1*(1-3_*(e/b)_*f₁)_*(1-f_пр*tgb)-(tgb+ f_пр)

где е– величина консоли в расположении ролика, мм;

f₁– коэффициент трения ползуна о направляющие барабана (f₁= 0,2).

B = 0.5

K_т= 2.05

К_z = 1.948

K_x = 0.65

R = 410 H

R_x = 130 H

R_z = 389.6 H

N₁ = 260 H

N₂ = 129 H

Так как полная реакция и ее составляющие быстро возрастают с увеличением отношения а/b, это отношение следует выбирать достаточно малым. Практически отношение а/b для приводов с торцовым копиром не должно превышать 1/3. При этом величина а является заданной самим значением технологического перемещения рабочего инструмента L_т, т. е. а= L_т и b³ 3× L_т.

3.2. Расчет ползуна

При консольном расположении ролика (рис. 4.б) диаметр оси определяется из условия прочности на изгиб:

(10)

d₀ = 5.7 мм

Принимаем d₀ = 6 мм

Допускаемое напряжение изгиба:

[s_u]= (11)

где [n]– допускаемый коэффициент запаса ([n] = 1,5...2,0);

К_s– эффективный коэффициент концентрации напряжений (К_s= 1,8...2,0);

s_–1– предел выносливости при симметричном цикле нагружения (s_–1= (0,4... 0,45)×s_в, МПа);

s_в - предел прочности материала оси, МПа.

Наружный диаметр ролика определяется из условия проворачиваемости (d_р³ 1,57× d₀).

Принимаем d_p= 10 мм

После определения параметров ползуна необходима проверка условий контактной прочности ролика и проверка на удельное давление и нагрев кинематической паре ролик-ось.

Наибольшее контактное напряжение при цилиндрическом ролике и выпуклом профиле кулачка определяется по формуле Герца:

s_к = 0,418 ,

где r_д– радиус кривизны действительного профиля кулачка, мм;

Е– модуль упругости, МПа.

s_к= 383,21 МПа

Условие контактной прочности выполняется

Проверка кинематической пары ролик-ось на удельное давление и нагрев производится по формулам:

R/(d₀l_p) [p];

R/(d₀l_p) = 4,1 Мпа

Условие выполняется

где D₀ и D_к– начальный диаметр ротора и средний диаметр кулачка, мм;

П_т– теоретическая производительность ротора шт/мин,

h_р– шаг ротора, мм;

[р]– допускаемое удельное давление для трущихся поверхностей, МПа;

[р× V_и]– допускаемое значение износо- и теплостойкости трущихся поверхностей, МПа× мм/с.

= 21,3 Мпа

Условие выполняется

Для материалов сталь по стали [р]= 15…18 МПа, [р× V_и]= 30…40 МПа× мм/с.

3.3. Расчет перемычек барабана

Для практически наиболее важного случая, когда одновре­менно с копиром взаимодействует только один ползун, к одной перемычке приложено по одной силе: к передней по направлению вращения ротора перемычке приложена сила N₂, а к задней– N₁ (см. рис. 5). N₁> N₂, поэтому более нагруженной является перемычка, к кото­рой приложена сила N_1.

Составляющая N_х силы N₁, направленная параллельно линии, соединяющей центры направляющих отверстий, вызывает в перемычке напряжения изгиба s₁, кручения t₁ и среза t₂. Соответствующие нормальные и касательные напряжения определя­ются из соотношений:

(12)

(13)

(14)

где d_п– диаметр направляющего отверстия для ползуна, мм;

с– ширина перемычки, мм;

b– высота перемычки (длина направляющего отверстия барабана), мм.

Рис. 5. Расчетная схема барабана

Сила N_у вызывает в перемычке изгиб в горизонтальной и вертикальной плоскостях и растяжение. Нормальные напряжения этих деформаций составят:

(15)

; (16)

s₁= 0,17 МПа

s₂ = 0,117 МПа

s₃ = 3,78 МПа

s₄ = 3,49 МПа

t₁= 6,47 МПа

t₂=4,31 МПа

Суммарное нормальное напряжение будет максимальным в точке А, где все составляющие имеют один знак: s_åA= s₁+ s₂+ s₃+ s₄.

s_åA= 7,56 МПа

Касательное напряжение в этой точке равно t₂.

Суммарное касательное напряжение максимально в точке В, где t_åB= t₁+ t₂. Суммарное нормальное напряжение в точке В составит s_åB= s₁+ s₂+ s₄.

s_åB= 3,777 МПа

Расчет перемычки на прочность, поскольку барабаны изготав­ливаются из чугуна, следует вести по I теории прочности, приня­той для хрупких материалов:

;

,

где [s]– допускаемое напряжение материала барабана, МПа ([s]= (0,16...0,18)× s_в)_.

=11,27 МПа

=24,55 МПа

Условие выполняется

Материалы элементов конструкции роторной машины выбираем по таблице 8 [1]

4. Расчет привода транспортного движения

4.1. Выбор схемы привода.

В автоматических роторных линиях реализуются четыре прин­ципиально различных конструктивных варианта схем привода вращения технологических и транспортных роторов.

Характеристики

Список файлов реферата