2.3. Силовой расчет протяжки

2.3.1. Расчет сил резания

Первоначально определяются силы резания, действующие на каждый

режущий элемент.

Рассмотрим режущий зуб в нормальной секущей плоскости N-N (см. рис. 2.11). В этой плоскости имеется сила Ру, перпендикулярная плоскости резания и сила Rxz, лежащая в плоскости резания перпендикулярно режущей кромке.

Значения этих сил вычисляются по формулам

Rxz = ∆Rxz ∙ Σb_max; Py = ∆Ру ∙ Σb_max;

где Σb_max - суммарная длина режущих кромок, участвующих одновременно в резании (мм);

Rxz, ∆Ру - удельные силы, соответственно по передней и задней поверхно­стям (кг/мм режущей кромки), определяемые эмпирическими зависимостя­ми.

Формулы вычисления составляющих сил (кг), в развернутом виде:

где коэффициент 1,15 - учитывает повышение удельных сил на 15% при

максимальном износе (hз_max= 0,4 мм);

Sz - толщина срезаемого слоя - подъем на зуб (мм);

k - число стружкоразделительных канавок;

V - скорость резания (м/мин.);

γ - передний угол (град.);

α -задний угол (град.)

Для конструкционных сталей

где hз - износ по задней поверхности (hз_max=0,4мм)

Т - стойкость в минутах в среднем принимается 60 минут.

Данные для формул берутся из таблицы 2.5, при материале Сталь 35.

Участок профиля (1)

Участок профиля (2)

Участок профиля (3)

2.3.2 Расчет шпонок

Расчет поперечных шпонок на смятие

Все поперечные шпонки для конкретной протяжки целесообразно изготав­ливать из одного материала. Чтобы определить материал поперечных шпонок, производим расчет их на смятие. Для этого выбираем в конструкции протяж­ки ту шпонку, которая имеет наихудшее состояние с точки зрения напряже­ний смятия (наименьшую площадку контакта и наибольшую передаваемую нагрузку). Так как выявить эту шпонку из всех сразу сложно, то необходимо рассчитать несколько на первый взгляд неблагополучных шпонок. Далее на­ходим из всех расчетов наибольшее значение напряжений смятия σ_см и по нему выбираем материал для всех шпонок данной протяжки.

Участок (1)

Расчет ведем по формуле

где Pz - продольная сила резания конкретно рассматриваемого режущего элемента, воздействующая на рассчитываемую шпонку;

F_см - площадь зоны контакта шпонки с другой деталью: режущим элементом или корпусом секции.

Участок (2)

У часток (3)

Допустимое значение напряжения смятия

приведены в таблице 2.7

Принимаем материал шпонки Сталь 35

Предел выносливости , тогда

Проверочный расчет поперечных шпонок на срез

Определив материал шпонок, производим проверочный расчет на срез

по максимальным касательным напряжениям по формуле:

,

где F ср – площадь среза – сечение шпонки, подверженное нагружению среза ­при наличии двух площадок расчетная площадь среза F_ср равна их сумме);

[τ] – допустимое напряжение на срез, которое определяется из предела текуче­сти [τ_0,2] по формуле:

[τ]=0,2∙[τ_0,2].

Самый нагруженный участок шпонки (1)

[τ]=0,2∙[τ_0,2]=0,2∙620=124МПа

Принимаем материал шпонки Сталь 50Х_(з-о), тогда

[τ]=0,2∙[τ_0,2]=0,2∙620=124МПа