Определение осевой нагрузки на силовой винт.

Усилие, потребное для прессования изделия

Со стороны прессуемого изделия на каждый рычаг пресса действует сила G=F₀/2, которая уравновешивается силой Q, создаваемой силовым винтом (рис. 11).

А-А (условно увеличено)

Рис. 10. Схема рычажного пресса.

 

Рис. 11. Схема к расчету силы Q.

 

Условие равновесия рычага

Отсюда

Или

и

(72)

 

Данные для выполнения задания №2

Таблица 10

№ вар.	e, мм	q, МПа	i=m/n	Материал	Тип резьбы
винт	гайка	обойма
		0.49		Ст. 4	СЧ28-48	Сталь 40	Прямоуг.
		0.44	4.5	Ст. 4	СЧ28-48	Сталь 40	Прямоуг.
		0.43		Ст. 4	СЧ28-48	Сталь 40	Прямоуг.
		0.25	3.5	Ст. 4	СЧ28-48	Сталь 40	Прямоуг.
		0.21		Ст. 4	СЧ28-48	Сталь 40	Прямоуг.
		0.47		Ст. 5	Бр.АЖ9-4	Сталь 45	Трапецеид.
		0.43	5.5	Ст. 5	Бр.АЖ9-4	Сталь 45	Трапецеид.
		0.21		Ст. 5	Бр.АЖ9-4	Сталь 45	Трапецеид.
		0.46	4.5	Ст. 5	Бр.АЖ9-4	Сталь 45	Трапецеид.
		0.55		Ст. 5	Бр.АЖ9-4	Сталь 45	Трапецеид.
		0.21		Сталь 45	Бр.0Ф10-1	Сталь 40	Упорная
		0.26	4.5	Сталь 45	Бр.0Ф10-1	Сталь 40	Упорная
		0.5		Сталь 45	Бр.0Ф10-1	Сталь 40	Упорная
		0.3	3.5	Сталь 45	Бр.0Ф10-1	Сталь 40	Упорная
		0.53		Сталь 45	Бр.0Ф10-1	Сталь 40	Упорная

 

Расчет силового винта

 

Параметры резьбы силового винта рычажного пресса определяются так же, как и при выполнении задания №1 (см. 3.1.2).

Винт работает на растяжение и поэтому устойчивость не проверяется.

 

Определение размеров гайки

 

Расчетные зависимости для определения размеров гайки силового винта приведены в 2.2.

 

Определение КПД передачи винт-гайка

 

КПД передачи винт-гайка определяется по формуле (69) (см. 3.1.4).

 

Определение расчетной длины рукоятки

 

Расчетная длина рукоятки вычисляется по формуле (44), приведенной в 2.5. См. также 3.1.5.

 

Проектный расчет сварного шва

 

Проектный расчет сварного шва выполняется при помощи расчетных зависимостей, которые приведены в 2.6.

Однако прежде, чем приступить к расчету сварного шва, нужно, в данном случае, определить размеры привариваемой детали-стойки. Стойка нагружена (см. рис. 12) продольной силой F и изгибающим моментом М, создаваемым поперечной силой R. (M = Rl)

Рис. 12. Стойка пресса.

 

Прежде всего следует определить продольную силу F и поперечную силу R (эти силы необходимо знать для расчета сварного шва).

Продольная сила

иначе

и

 

Рис. 13. К определению сил F и R.

 

(73)

Поперечная сила

Иначе

(74)

После того, как силы F и R определены, выполняется расчет стойки на прочность. Условие прочности

Иначе

и

отсюда

Использовав зависимости (73) и (74), получим расчетную формулу для определения величины h.

(75)

Для стойки, выполненной из стали Ст.2, допускаемое напряжение [s]_p = 87 МПа.

Зная размер h, несложно определить b и l.

 

	(76)
	(77)

 

Размеры b, l и h следует округлить по ГОСТ 6636-69.

Формула (53) (см. 2.6), при помощи которой вычисляется расчетная площадь вертикальных сварных швов, для условий задания №2 упрощается.

В рассмотренном случае изгибающий момент M = Rl

После подстановки и очевидных преобразований

(78)

Допустимое напряжение [t]’_ср следует определять после выбора технологии сварки (например, сварка ручная электродом Э50А) по формуле (49) или (50) (см. 2.6).

Катет шва К определяется по формуле (54) и его размер округляется по ГОСТ 6636-69.

Для страховки желательно выполнить проверочный расчет сварных швов (см. 2.6).

 

Определение размеров цапфы

 

Диаметр цапфы d_ц и ее длина l_ц определяется по формулам (36) и (37), которые даны в 2.3.

Размеры d_ц и l_ц принимаются по ГОСТ 6636-69.

Рассчитанная на изгиб и смятие цапфа проверяется на срез (см. 2.3).

 

Выбор стопорного винта и проверка его на прочность

 

Размеры стопорного винта выбираются из конструктивных соображений. Назначим, например, винт MIO (ГОСТ 1478-64).

По формуле (40) (см. 2.4) определяем момент, поворачивающий гайку T_n. Если T_n > 0, то соединение стопорным винтом проверяется на прочность по методике, изложенной в 2.4.

 

Построение эпюр продольной силы и крутящих моментов

 

Эпюры продольной силы и крутящих моментов для случая двухсторонней стяжки (схема, по которой выполнен рычажной пресс) приведены в 1.1.

 

 

Задание №3. Расчет винтового пресса нагружения

 

Рассчитать винтовой пресс (см. рис. 14) на давление Q.

Рис. 14. Схема винтового пресса нагружения

 

В результате выполнения работы:

1) определить параметры резьбы силового винта;

2) определить размеры гайки силового винта;

3) определить КПД передачи винт-гайка;

4) определить диаметр штурвала D_шт;

5) определить диаметр резьбы у направляющих стоек;

6) выбрать стопорный винт по ГОСТ 1478-64 и проверить его на прочность (если нужно);

7) определить КПД всего механизма;

8) построить эпюры осевой силы и крутящих моментов.

При расчетах принять:

1. материал направляющих стоек сталь Ст.3;

2. коэффициент трения на торце винта f_оп = 0,12;

3. расчетная длина винта 12 d;

Остальные данные для расчета взять из таблицы 11.

 

Данные для выполнения задания №3

Таблица 11.

№	Q, Н	Материал	Тип резьбы
винта	гайки
		Ст. 4	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 4	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 4	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 4	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 4	СЧ 18-36	Квадратная
		Ст. 5	СЧ 24-44	Трапецеид.
		Ст. 5	СЧ 24-44	Трапецеид.
		Ст. 5	СЧ 24-44	Трапецеид.
		Ст. 5	СЧ 24-44	Трапецеид.
		Ст. 5	СЧ 24-44	Трапецеид.
		Сталь 40	Бр.0Ф10-1	Упорная
		Сталь 40	Бр.0Ф10-1	Упорная
		Сталь 40	Бр.0Ф10-1	Упорная
		Сталь 40	Бр.0Ф10-1	Упорная
		Сталь 40	Бр.0Ф10-1	Упорная

 

Последовательность расчета

 

Расчет силового винта

Параметры силового винта пресса нагружения определяются точно так же, как и при выполнении задания №1 (см. 3.1.2).

 

Определение размеров гайки

Расчетные зависимости для определения размеров гайки и последовательность расчета даны в 2.2.