Технологический расчет разрабатываемой конструкции.

 

5.2.1.Расчет усилий запрессовки и распрессовки

В соединениях деталей часто применяют посадки с натягом (подшипники качения, шестерни, втулки и т, д.),

Наибольшее усилий, Н, необходимой для запрессовки вала в отверстие, определяют но формуле

Q= f*π*d*l*ρ                              (5.1)

где f - коэффициент трения скольжения, зависящий от материала сопрягаемых деталей;

π =3,14;

d - номинальный диаметр отверстия (охватывающей детали), мм;

l - длина отверстия, мм;

 ρ – удельное давление на поверхности контакта (контактное напряжение), МПа.

Удельное давление

ρ = N/[10³*d*(с₁/Е₁+ с₂ /Е₂ )]             (5.2)

где N - расчетный натяг, мкм (находят исходя из размеров сопрягаемых деталей, посадки и квалитета точности);

с₁ и с_{2 -} коэффициенты охватываемой и охватывающей деталей;

Е₁ и Е₂ - модули упругости материалов сопрягаемых деталей, МПа (для стали Е=2,1*10⁵МПа)

с₁ = [(d² + d₁²)/(d^{2 –} d₁²)] - µ₁            (5.3)

с₂ = [(d₂² + d²)/(d₂^{2 –} d²)] + µ₂              (5.4)

 

Таблица 5.1 -  Значения коэффициентов с₁ и с₂

 

d1 /d или d /d2	с1	с2	d1 /d или d /d2	с1	с2
0,0	0,7	-	0,5	1,37	1,97
0,1	0,72	1,32	0,6	1,83	2,43
0,2	0,78	1,38	0,7	2,62	3,22
0,3	0,89	1,49	0,8	4,25	4,85
0,4	1,08	1,68	0,9	9,23	9,83

 

где d₁ - внутренний диаметр вала, мм (для сплошных валов d₁ = 0);

 d₂ - наружный диаметр охватывающей детали (втулки), мм;

µ₁ и µ₂ - коэффициенты Пуассона для материала вала и втулки.

Для стальных сопрягаемых деталей (µ₁ = µ₂ = 0,3) значения коэффициентов с₁ и с₂; представлены табли­це 5.1.

Усилие распрессовки несколько больше, чем усилие запрессовки. Объясняется это тем, что во время работы машин в их неподвижных соединениях происходят про­цессы (окисление металла, старение масла и т. д.), которые в значительной степени затрудняют последующее их разъединение. Экспериментальными исследованиями установлено, что усилия распрессовки больше усилий запрессовки па 25...30%, т. е. R = (1,25... 1.3) Q.

Пример. Определить наибольшее усилие, необходимое для запрессовки стального вала с диаметром d = 50^+0,027_+0,013 в стальную втулку с внутренним d₁ = 50 ^{+ 0,010} и наружным d₂ =100 мм диаметрами и длиной l  = 80 мм.

Вычисляем максимальный натяг

N  = 50.027 - 50 = 0,027 мм = 27 мкм.

Находим соотношения:

d₁ / d =0/50 = 0 и d / d₂, = 50/100 = 0,5.

По таблице 5.1 выбираем с₁ = 0,7 и с₂=1,97.

 Рассчитываем удельное давление

ρ = 27/[10³*50*(0,7/2,1*10⁵+ 1,97 /2,1*10⁵Е₂ )] = 2 МПа

Вычисляем усилие запрессовки, принимая f = 0,1:

      Q= 0,1*3,14*50*80*2 = 2512 Н.

 

5.2.2. Расчет при проектировании винтового съемника

Тяговое усилие, Н, которое может создать винтовой съемник, определяют по формуле

Н =F*l/[r_ср *tg(α+β)]                      (5.5)

где F - усилие рабочего на рукоятке съемника, Н;

 l - плечо, на котором действует сила F, м;

r_ср - средний радиус резьбы сило­вого винта, м;

 α - угол подъема винтовой линии или нарезки при среднем диаметре винта, град;

 β - угол трения

Считают, что значение р равно значению коэффици­ента трения скольжения в винтовой паре, т е, tg ρ = f.

Приравнивая значения тягового усилия Н и усилия R распрессовки, можно определить геометрические размеры деталей съемника.

 

5.2.3. Расчеты при проектировании гидравлического съемника

В дипломных проектах при проектировании предпочтение следует отдавать, гидравлическим или пневматическим съемникам. Гидравлические съемники создают большие тяговые усилил и удобны в работе.

Усилие, Н, развиваемое силовым цилиндром, нахо­дят но следующим формулам:

при подаче рабочей жидкости в подпоршневое (бесштоковое) пространство

Н₁ = π*D²* ρ/4                                                (5.6)

где ρ - давление рабочей жидкости, МПа

при подаче рабочей жидкости в надпоршневое про­странство (в полость со стороны штока)

Н₂ = (D² - d ²)* ρ/4.                                          (5,7)

Приравнивая значения наибольшего тягового усилия Н, развиваемого силовым цилиндром, и усилия R распрессовки, определяют геометрические размеры цилиндра и штока (D и d).

Расчетные значения диаметров цилиндра и штока нужно привести к определенному ряду.

В гидравлических съемниках давление рабочей жидкости, подаваемой в силовой цилиндр, создает, как правило, масляный насос типа НШ, приводимый в движение электродвигателем. Для выбора электродвигателя предварительно подсчитывают потребляемую мощ­ность, кВт,

N_н = Q_н *ρ/612*η,                                     (5.8)

где Q_н - подача насоса, л/мин;

 η - КПД насоса, равный 0,8.

Подачу насоса ориентировочно можно найти по формуле

Q_н = q*n* η_o/1000,                                     (5.9)

где q - подача за одни оборот вала, см³;

 n - частота вращения вала насоса, мин^-1 (принимают раиной частоте вращения вала выбираемого электродвигателя);

η_o -  объемный КПД насоса (при­нимают 0,9 …0.95)

Значения q и р указаны в технической характерис­тике выбираемого насоса. Рассчитав потребляемую мощность, подбирают по каталогу марку электродвига­теля.