Приклад 33. Виконати проектувальний розрахунок муфти з вставками листоштампувального двох кривошипного преса зусиллям 1,6 МН.

 

Початкові дані:

Номінальне зусилля преса P_н, МН – 1,6;

Число ходів повзуна за хвилину n_н – 45;

Число вмикань муфти за хвилину n_в – 22;

Частота обертів валу муфти за хвилину n_н – 312;

Максимальний крутильний момент

на валу муфти М_м, Н^.м – 1,45^.10⁴;

Момент інерції ведених частин

приводу J₂ , кг^.м² – 16.

 

Рішення

В листоштампувальних пресах зазвичай використовуються фрикційні муфти з вставками.

Для листоштампувального преса зусиллям 1,6 МН і числом обертів валу муфти 312 за хв. 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 = 0,52;

· відносна ширина кільця тертя δ = 0,52;

· коефіцієнт форми поверхні при круглих рухомих вставках при δ = 0,52 δ_ф = 1,12.

Із табл. 7.6 при числі обертів муфти 60 за хв. показник моменту муфти становить 1,1.

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 4^.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 плаваючих вставок величина зносу становить h^* = 0,5…0,8 см. Прийнято для даного преса 0,7 см. Коефіцієнт а_R для муфти листоштампувального преса при числі обертів муфти 312 за хв. по табл. 7.10 становить 1,2. Таким чином середній радіус по умові забезпечення заданого терміну служби становить

З двох знайдених значень приймається більше, тобто приймається R_ср=30 см.

По табл. 7.2 вибирається вставка УД-1303, які мають товщину h_в=3 см, діаметр d_в=8 см, односторонню площу тертя F_в=50,3 см².

Зовнішній і внутрішній радіуси поверхні тертя становлять:

Так як ширина кільця тертя рівна діаметру вставки, уточнюється значення коефіцієнту ширини кільця

і коефіцієнт форми поверхні тертя

Число вставок визначається з умови забезпечення заданого тиску на поверхні тертя по формулі (7.9)

Отримане значення уточнюється за умовою розташування. Для круглих вставок з однорядним розташуванням по формулі (7.10) знайдено

Отже з цих двох умов приймається число вставок рівним m_в=16.

Загальна площа тертя по формулі (7.14) складає

Коефіцієнт взаємного перекриття після уточнення по формулі (7.15) становить

Товщина опорного диску без ребер дорівнює

Товщина натискного диску становить

Товщина веденого диску визначається з розрахунку вставок на бічне зминання по матеріалу вставки.

Напруга зминання для фрикційного матеріалу 143-66 по табл. 7.11 становить 11 МПа, коефіцієнт ширини вставки ψ₁ становить 0,9. По табл. 7.12 встановлені коефіцієнти для рухомого з’єднання вставки і диску при числі обертів валу муфти 312 за хв. для фрезерованих поверхнях вікон дисків і 8 квалітету точності:

· коефіцієнт динамічності k_д – 1,4;

· коефіцієнт якості поверхні k_об – 1,5;

· коефіцієнт характеру роботи вставки k_в – 1,3;

· коефіцієнт максимальної напруги k_σ – 1,6.

По формулі (7.16) знайдено

Таким чином приймаються такі товщини дисків:

· ведений диск – 2 см;

· опорний диск – 1 см;

· натискний диск – 1,3 см.

Для рухливих вставок повинна витримуватись умова

В даному випадку відношення складає 0,667, тобто умова виконується.

Приймаючи зазори між дисками і вставками до і після зносу Δ = 0,2 см, Δ₁ = 0,1 см, ресурс на знос вставок становить

По табл. 7.13 розрахунковий тиск стислого повітря р_р для преса зусиллям 1,6 МН приймається 0,4 МПа, по табл. 7.14 тиск стислого повітря для подолання сил опору р_с при номінальному числі ходів 45 за хв. дорівнює 0,035 МПа. Коефіцієнт втрат на тертя в манжетах приймається 1,07.

Тоді розрахункова площа силового пневматичного циліндру становить по формулі (7.18)

Приймаючи внутрішній діаметр d_п поршня пневматичного циліндру рівним 41,5 см, по формулі (7.23) знайдено зовнішній діаметр поршня

Приймаючи d_п = 65 см, D_g = 41,5 см, площа поршня складає

Повний хід поршню становить

Робоче зусилля затягування однієї пружини по формулі (7.25) дорівнює

Число пружин z_пр вибрано конструктивно рівним 12.

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 0,6 см, середній діаметр пружини D_пр становить 0,6^.7 = 4,2 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 робочому зусиллі затягування (виключений стан муфти)

Довжина пружини при зусиллі затягування