Приклад 26. Виконати розрахунок допустимих зусиль на повзуні по міцності ексцентрикового валу кгшп зусиллям 40 МН.

 

Початкові дані:

Номінальне зусилля P_н, МН – 40;

Номінальний хід повзуна S_н, мм – 400;

Коефіцієнт шатуна λ – 0,165;

Ступінь дезаксіалу ε – 0,3;

Діаметр шатунної шийки валу d_A, мм – 1020;

Діаметр з’єднання шатуна і повзуна d_B, – 700;

Діаметр корінних опор валу d_O, мм – 610;

Відстань від центру зубчатого колеса

до краю корінної опори l1, мм – 470;

Номінальне число ходів повзуна за хвилину n_н – 50;

Коефіцієнт використання числа ходів p_и – 0,25.

 

Рішення

В головному виконавчому механізмі КГШП використовують ексцентрикові вали з розташуванням на консольній частині зубчатого колеса і муфти. Згідно табл.5.5 це відповідає 6-й розрахунковій схемі, показаній на рис. 5.18. Для такої схеми небезпечний перетин А-А розташований біля консолі валу. Допустиме зусилля визначається по формулі (5.72).

 

Матеріал колінчатого валу – сталь 40 ХН має такі механічні характеристики:

· границя міцності – 800 МПа;

· границя текучості – 650 МПа;

· границя витривалості на вигин – 400 МПа.

КГШП відносяться до IV групи машин, працюють зазвичай в три зміни і мають ресурс роботи не менше 30 тисяч годин. При числі вмикань в хвилину 50*0,25=12,5 по табл. 5.9 коефіцієнт еквівалентного навантаження становить k_э=0,61. По графіках на рис. 5.27,в і 5.27,г при діаметрах більше 250 мм і радіусах галтелей r=0,1d для сталі 40ХН знайдено F_σ=2,75, F_τ=3,9. Коефіцієнт запасу міцності по табл. 5.8 n=2.

Результати розрахунків показані на рис. 5.29. Номінальний кут становить приблизно 7,4°, що цілком відповідає рекомендованому значенню в табл. 6.15.

Рис. 5.29. Графік допустимих зусиль по міцності ексцентрикового валу

КГШП зусиллям 40 МН

 

Питомі зусилля в парах ГВМу

Оцінку завантаженості опор рекомендується робити по величині центрального питомого зусилля q_o у нижній, самій навантажений, точці опори. При початковому зазорі в шарнірах головного виконавчого механізму преса δ=0,001r, питоме зусилля q_o визначається по рис. 5.30 чи по наступним формулах у залежності від типу опори (r – радіус опори шарніра):

 

· циліндрична опора

, (5.87)

· сферична опора, пара сталь-чавун

, (5.88)

· сферична опора, пара сталь-сталь

. (5.89)

Рис. 5.30. Залежність центрального питомого зусилля від q _ср

1 – циліндричні опори; 2 – сферичні опори (пари сталь – чавун); 3– сферичні опори (пари сталь – сталь)

 

Питоме зусилля q_ср у формулах (5.87)–(5.89) визначається по наступним формулах.

Питомі зусилля в малій голівці шатуна:

· у кульовій голівці

; (5.90)

· у циліндричній голівці

. (5.91)

Питомі зусилля у великій голівці шатуна

. (5.92)

Питомі зусилля в опорах головного вала

. (5.93)

У формулах позначено:

b – ширина опори (малої голівки шатуна);

d_А, d_В, d₀ – відповідно діаметр шатунної шийки головного вала, малої голівки шатуна і корінних опор вала:

l_ш, b, l_О – відповідно ширина шатунної шийки, ширина малої голівки шатуна і довжина корінних опор вала.

Припустимі значення питомих зусиль у шарнірах механізмів пресів приведені в табл. 5.11, причому менші значення тиску приймаються для пресів з меншим номінальним зусиллям.

У зв'язку з високими питомими тисками в опорах кривошипних пресів застосовують бронзу БрОФ 10–1. Застосування бронзи з 10 % Sn і 5 % P варто обмежити, бронзу БрОЦС 5–5–5 застосовувати лише в малонавантаженних невідповідальних з'єднаннях. Для підп'ятників у з'єднаннях шатуна з повзуном при малій швидкості ковзання і гарному змащенню іноді застосовують загартовані чи сталі чавуни з міцністю не нижче чим у СЧ 20. Цементуємі чи високо вуглецеві сталі з твердістю HRC 60...62 іноді застосовують для силових чотирьох ланцюгових тихохідних колінно-важільних пресів і напрямних ГКМ.

 

Таблиця 5.11

Припустимі питомі зусилля в шарнірах механізмів пресів

Пресс чи виконавчий механізм	[ q о], МПа, в опорі сполучення
корінні опори	велика головка шатуна	мала головка шатуна
КГШП	58…80	82,5…124	110…155
ГКМ	34…82	59…215	153…215
Листоштампувальні преси:
– одно кривошипні простої дії	23…55	30…73	75…190
– подвійної дії	26…57	34…90	74…122
– багато кривошипні простої дії	25…48	19…56	67…127
Вирубні автомати	24…36	27,5…34	25…90
Привід зовнішнього повзуна листо­штампувальних пресів	21…60	66…109	60…101
Затискний механізм ГКМ	27…66	27…84	27…110
Карбувальні преси і преси для видавлювання	145…213	–

 

Навантаженність опор перевіряється по величині комплексного показника – потужності тертя Nу, що приходиться на одиницю площі опори

, (5.94)

де p _и – коефіцієнт використання числа ходів;

R – реакція в опорі при номінальному зусиллі на повзуні;

k _q – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу питомих сил;

k_β – середньоінтегральний аналог швидкості, що враховує тип ГВМу;

ψ – приведений кут робочого ходу, прийнятий по табл. 3.2 у залежності від типу преса і виконуваної технологічної операції;

l – загальна довжина опори.

При q_o менше 30 МПа коефіцієнт k_q приймається рівним k_q = 2, при q_o більшому 30 МПа – k_q = 1,6. Для корінних опор головного вала і всіх ножиців k_β=1, для опор з'єднання кривошипа із шатуном (шарнір А) у кривошипно-шатунному підсумовуючому механізмі k_β = 1+λ у диференціальному механізмі – k_β = 1– λ, для опор з'єднання шатуна з повзуном (шарнір В) – k_β = λ.

Для бронзових вкладишів показник Nу не повинний перевищувати 6 МН/(м∙хв), для чавунних і сталевих – 12 МН/(м∙хв).