Расчет действующих нагрузок.. Расчёт мембраны зажимного кольца.

4.3 Расчет действующих нагрузок.

Для определения параметров обжимных мембранных колец сначала необходимо определить крутящий момент при растачивании и хонинговании:

Усилие при резании определяем по выражению

Рz=10×Ср×t^х×S₀^у×Vⁿ×Кр,       (4.1)

где Ср – коэффициент зависящий от материала инструмента [2]

t – глубина обработки, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания м/мин;

x, y, z – эмпирические показатели [2]

Кр – поправочный коэффициент.

К_р=К_мр×К_jр×К_gр×К_lр×К_vр.       (4.2)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.7776.44.17.ПЗ

 

Коэффициенты в формуле  учитывают фактические условия резания.

К_мр=(НВ/190)ⁿ.                   (4.3)

Для нашего случая n=0,4, откуда

К_мр=(500/190)^0,4 =1,47.       (4.4)

Коэффициенты К_jр, К_gр, К_lр, К_vр учитывают геометрические параметры (точнее, их влияние на силы резания)[2].

Для параметров j=60⁰, g= 15⁰, l=0: К_jр=0,94, К_gр=К_lр=К_vр=1.

К_р=1,47×0,94×1×1×1=1,38.

Из нормативов принимаем: С_р=92, х=1,0, y=0,75, n=0. [2].

Тогда:

Р_z=10×95×5,0^1,0×1,5^0,75×47,73⁰×0,94=9464,1, Н.

Крутящий момент при растачивании:

М_{кр раст} = P_z × r_г = 9464,1 × 0,05 = 473,2, Н×м            (4.5)

где r_г – внутренний радиус гильзы, м

Усилие при хонинговании:

F_тр = N × f = P × S_бр × f = 1 × 1200 × 0.1 = 120, Н (4.6)

где Р – давление на брусок, МПа (задано технологией ремонта)

S_бр – контактная площадь бруска, мм [3]

f – коэффициент трения алмаза по стали [4]

Крутящий момент при хонинговании:

М_{кр хон} = F_тр × r_г × n = 120 × 0,05 × 6 = 36, Н×м           (4.7)

где n – количество хонинговальных брусков в хонинговальной головке

Дальнейшие расчёты будем проводить по наибольшему крутящему моменту (крутящему моменту при растачивании).

 

4.4. Расчёт мембраны зажимного кольца.

Расчет тонкостенной втулки ведем в следующей последовательности [5]:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.7776.44.17.ПЗ

 

 

Рисунок 4.2 - Тонкостенная втулка

1. Определим внутренний диаметр D в зависи­мости от наружного диаметра D₃ базовой поверхно­сти заготовки. Базовая поверхность заготовки должна быть обработа­на по 6 - 7 квалитету точности. Такую же точность должна иметь и установочная поверхность тонкостенной втулки с посадкой с зазо­ром;

D₁ = 125.0 мм – диаметр верхнего посадочного пояска.

D₂ = 122.0 мм – диаметр нижнего посадочного пояска.

2. Длину L средней части тонкостенной втулки (без утолщенных бортов) принимаем L =(1,0 ÷ 1,2) L₃                                                                                            (4.8)

L₁ = (1,0 ÷ 1,2) L₁₃ = 1,0 × 10 = 10, мм;

L₂ = (1,0 ÷ 1,2) L₂₃ = 1,0 × 55 = 55, мм;

где L₁₃ - длина верхнего посадочного пояска гильзы, мм;

L₂₃ - длина нижнего посадочного пояска гильзы, мм;

3. Максимальный радиальный зазор S_max между установочной по­верхностью тонкостенной втулки и базовой поверхностью заготовки, когда она не зажата:

Практически принимаем S_max =0,1, мм.

4. Допустимая деформация тонкостенной части втулки (увеличе­ние диаметра) в ее средней части [5, c. 35]:

При L < 0,3D ΔD_доп = 0,002D                                                     (4.9)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.7776.44.17.ПЗ

 

При L > 0,3D ΔD_доп = 0,003D                                                     (4.10)

L₁ = 10 < 0,3×125 = 37.5 => ΔD_1доп = 0,002×125 = 0.25, мм

L₂ = 55 > 0,3×122 = 36.6 => ΔD_2доп = 0,003×122 = 0.366, мм

где ΔD_1доп - наибольшая диаметральная упругая деформация верхней втулки (уменьшение диаметра в ее средней части), мм;

ΔD_2доп - наибольшая диаметральная упругая деформация нижней втулки (уменьшение диаметра в ее средней части), мм;

5. Натяг при зажиме заготовки δ = ΔD_доп – S_max [5, c. 36]

δ₁ = 0.25 – 0.1 = 0.15, мм

δ₂ = 0,366 – 0,1 = 0,266, мм

При ΔD_доп > S_max втулка центрирует и зажимает заготовку, т.е. ее можно применять.;

6. Толщину h тонкостенной части втулки определяем исходя из допускаемого крутящего момента при резании М_рез, мм [5, c.36]:

                            (4.11)

7. Гидростатическое давление в полости тонкостенной втул­ки, требуемое для зажима заготовки [5, c.36]:

,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.7776.44.17.ПЗ

 

где Е =2,06×10⁵ МПа – модуль упругости материала втулки

р - давление гидропластмассы, требуемой для деформации тонкостенной втулки, МН/м²;

8. Коэффициент длины контакта a' [5, c.37]:

a'=  0.5 ÷ 0.8

Принимаем a' = 0.8

9. Высота рабочей полости тонкостенной втулки под гидропласт­массу, мм[5, c.37]:

 мм

где Н – высота рабочей полости тонкостенной втулки

Отсюда определим толщину опорных поясков втулки, мм[5, c.37]::

                           (4,15)

где t₁ – толщина верхнего опорного пояска втулки

t₂ – толщина нижнего опорного пояска втулки

Принимаем t₁ = t₂ = 10 мм.

10. Длина посадочного пояска втулки, мм [5, c.37]:

                                  (4.16)        

где Т₁ - длина верхнего опорного пояска втулки, мм;

Т₂ - длина нижнего опорного пояска втулки, мм;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.7776.44.17.ПЗ

 

Материал для изготовления тонкостенных втулок[5, c.38]: при D <40 мм -сталь 40Х с термообработкой до HRC 40; при D > 40 мм сталь У7А с термообработкой до HRC 36. Принимаем сталь У7А с термообработкой до HRC 36.

Технические требования на изготовление тонкостенных втулок[5, c.38]:

1. Допускаемая разностенность тонкостенной части втулки - 0,03 мм при D < 40 мм; 0,05 мм при D > 40 мм.

2. Допускаемое биение установочной поверхности тонкостенной втулки относительно поверхности посадочных поясков и базовой по­верхности приспособления не более 0,01 мм;

3. Сопряжение втулки с корпусом выполняют по посадке с натягом 7 квалитета точности.

Диаметр d₀ плунжера для передачи внешней силы давления на гидропластмассу, находящуюся в полости тонкостенных втулок, будем рассчитывать по диаметру нижнего посадочного пояска, мм[5, c.38]:

Принимаем d₀ = 18 мм из конструктивных соображений (исходя из наружного диаметра контргайки).

Материал плунжеров сталь 45 с термообработкой до HRC 40-45. Для лучшей герметичности плунжеры притираются по отверстию для получения зазора не более 0,01 мм.

11. Определяем силу Q на штоке гидроцилиндра. При этом по фор­мулам находят диаметр d₀, плунжера и гидростатическое давление р МН/м² в полости приспособления и подставляют в формулу для опре­деления силы, Н [5, c.39]:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.7776.44.17.ПЗ

 

4.5. Определение размеров винта и гайки.

Расчет передачи винт гайка ведём по методическим рекомендациям по курсу «Детали машин» начиная с определения среднего диаметра резьбы (d₂) по критерию износоустойчивости [6, c.4]:

 

                                                                      (4.19)

где F - расчетное усилие, Н; F=875, H,

Y_H = H_г / d - коэффициент высоты гайки, Y_H=1,2 [6, табл. 1]: (4.20)    

Н_г - высота гайки, мм;

Рекомендуемое значение коэффициента высоты гайки 1,2...2,5.

Y_h = h / P - коэффициент высоты резьбы, Y_h =0,75;

h - рабочая высота профиля резьбы, мм.;

Р - шаг резьбы, мм ;

[р] - допускаемое давление в резьбе, МПа [6, табл. 2] [р] = 5, МПа.

, мм

Полученное значение среднего диаметра резьбы d₂ корректиру­ется. Исходя из ГОСТ 24705-81 выбираем стандартную метрическую резьбу d₂=7.513; P=1; D₁=d₁=7.188; d=8.

Высоту гайки Н определяют в зависимости от принятого значения коэффициента высоты гайки - Y_H.

Н = Y_H × d₂; Н = 1,2 × 7.513 = 9.016, мм.  (4.21)

Принимаем Н = 9 мм.

Число витков резьбы в гайке вычисляется по выражению[6, с. 6]: