Приклад 32. Виконати проектувальний розрахунок муфти з накладками кгшп зусиллям 25 МН.

 

Початкові дані:

Номінальне зусилля преса P_н, МН – 25;

Число ходів повзуна за хвилину n_н – 60;

Коефіцієнт використання числа ходів pи – 0,25;

Максимальний крутильний момент

на головному валу М_м, Н^.см – 1,4^.10⁸;

Момент інерції ведених частин

приводу J₂ , кг^.м² – 720.

 

Рішення

В КГШП моделі К8544 використовується фрикційна муфта з накладками. Муфта має 2 ведених диска з досить значним середнім радіусом поверхні тертя. Окрім того зубчата ступиця має великий розмір в по осьовому напрямку, що значно збільшує габаритні розміри преса. В прикладі 31 приведено перевірочний розрахунок такої муфти. В даному прикладі передбачається розрахунок одно дискової муфти (m = 2) з зменшеними осьовими розмірами.

Муфта КГШП розташована на головному валу, тому частота її обертання дорівнює номінальному числу ходів преса.

Для КГШП зусиллям 25 МН відповідно до рекомендацій табл. 7.1 вибрано фрикційний матеріал марки 143-66, який по табл. 7.3 має наступні фізико-механічні властивості:

· допустимий тиск на контакті [q] = 1,5 МПа;

· приведений фактичний тиск q_ф = 0,6 МПа;

· критична поверхнева температура [ν] = 190°;

· коефіцієнт тертя μ = 0,42.

Параметри фрикційної пари тертя вибрані по табл. 7.4 і 7.5 наступні:

· робочий тиск q = 0,9 МПа;

· коефіцієнт взаємного перекриття k_вз = 1;

· відносна ширина кільця тертя δ = 0,45;

· коефіцієнт форми при δ = 0,45 δ_ф = 1,03.

Із табл. 7.6 при числі обертів муфти 60 за хв. показник моменту муфти становить 1,1. Так як муфта КГШП використовується як запобіжник від перевантаження, показник моменту збільшується на 10%, тобто становить 1,21.

Таким чином, розрахунковий момент муфти по формулі (7.1) становить

З умови передачі розрахункового моменту середній радіус поверхні тертя по формулі (7.4) буде становити

Середній радіус поверхні тертя з умови забезпечення заданого терміну служби фрикційних елементів визначається по формулі (7.5). Число циклів вмикань прийнято рівним 7^.10⁶. Лінійна інтенсивність зносу J_л по рис. 7.2 для фрикційного матеріалу 142-66 при робочому тиску 0,9 МПа становить 0,027мкм^.см²/Дж. Для суцільного контакту при товщині накладок h_н=1 см величина зносу накладок становить h^* = 0,6^.1^.2 = 1,2 см. Коефіцієнт а_R для муфти КГШП при числі обертів менше 100 за хв. по табл. 7.10 становить 1,5. Таким чином середній радіус по умові забезпечення заданого терміну служби становить

З двох знайдених значень приймається більше, тобто приймається попередньо R_ср=92 см.

В такому разі ширина кільця тертя буде

Зовнішній і внутрішній радіуси поверхні тертя становлять

Округлюючи отримані значення, остаточно приймається зовнішній радіус R_н рівним 110 см, внутрішній R_в – 70 см, тобто ширина В становить 40 см, і коефіцієнт ширини кільця дорівнює

Коефіцієнт форми поверхні тертя тоді буде

Площа поверхні тертя по формулі (7.8) дорівнює

Товщина веденого диску для муфти з накладками становить

Товщина опорного диску без ребер дорівнює

Товщина натискного диску становить

Таким чином приймаються такі товщини дисків:

· ведений диск – 4 см;

· опорний диск – 5 см;

· натискний диск – 6 см.

По табл. 7.13 розрахунковий тиск стислого повітря р_р для преса зусиллям 25 МН приймається 0,55 МПа, по табл. 7.14 тиск стислого повітря для подолання сил опору р_с при номінальному числі ходів 60 за хв. дорівнює 0,035 МПа. Коефіцієнт втрат на тертя в манжетах k становить 1,07.

Таким чином, розрахункова площа силового пневматичного циліндру становить по формулі (7.18)

Приймаючи пневматичний циліндр з суцільним поршнем по формулі (7.22) знайдено зовнішній діаметр поршня

Округлюючи отримане значення, приймається діаметр поршня D_п = 240 см, тоді площа поршня F_пм становить 4,524^.10⁴ см².

Повний хід поршня становить при зносі між двома регулюваннями 0,8 см

Зусилля затягування однієї пружини по формулі (7.24) дорівнює

Число пружин z_пр вибрано конструктивно рівним 36.

Розрахункове зусилля однієї пружини при включеній муфті по формулі (7.26) становить

Індекс пружини приймається рівним 6, напруга на кручення для сталі 60С2 становить 590 МПа. В такому разі діаметр дроту пружини по формулі (7.27) буде

Приймаючи діаметр дроту 1,4 см, середній діаметр пружини D_пр становить 1,4^.6 = 8,4 см.

Тоді мінімальне число робочих витків буде

Приймається i_пр = 6.

Деформація пружини при розрахунковому зусиллі по формулі (7.30) становить

Крок пружини у вільному стані

Довжина пружини у вільному стані

Довжина пружини при розрахунковому зусиллі (у включеному стані)

Деформація пружини при зусиллі затягування (виключений стан муфти)

Довжина пружини при зусиллі затягування