3 Разработка предварительной кинематической схемы

Кинематическая схема проектируемого пресса (рис. 3.1) разработана на основе изучения типовых технических решений на данный тип машин [1, 2, 3, 4]. Так как число ходов ползуна составляет 180 , что больше 80 , то главный привод выполняем без зубчатой передачи.

Вращение от электродвигателя 1 через клиноременную передачу передается на маховик-шкив 2, установленный на кривошипном валу 3 в подшипниках. При своем вращении маховик накапливает кинетическую энергию. При включении муфты 4 движение передается кривошипному валу 3 и от него через шатун 5 оно преобразуется в возвратно-поступательное движение пол­зуна 6. Уравновешиватель 7 размещается внутри станины 8. На валу 3 уста­навливается ленточный тормоз 9.

Рис. 3.1 – Кинематическая схема пресса:

1 - электродвигатель; 2 - маховик; 3 - кривошипный вал; 4 - муфта; 5 - шатун; 6 - ползун; 7 - уравновешиватель; 8 - станина; 9 - ленточный тормоз.

4 Эскиз главного вала пресса

Кривошипный вал – одна из наиболее ответственных и важных деталей пресса, составной элемент главного исполнительного механизма (ГИМ). Это одна из наиболее нагруженных и наиболее часто выходящих из строя дета­лей. Вал воспринимает рабочее усилие и крутящий момент при этом вал испытывает деформации кручения и изгиба.

Кривошипные валы изготавливаются из сталей 45, 40Х, 40ХН кова­ными. Термическая обработка валов – улучшение (НВ 250...280) или закалка (HRC3 45...50).

Такие валы применяются в одностоечных прессах. Опоры этих валов располагаются по одну сторону от шатуна (рис. 4.1).

При применении кривошипного вала используется осевая сборка, по­этому вал выполняется ступенчатым, причем диаметр одной опоры ( ) , больше чем другой ( ).

Вал работает в тяжелых условиях, т.к. кривошип располагается кон­сольно относительно подшипниковых опор, что неблагоприятно с точки зре­ния прочности и жесткости. Прессы с кривошипными валами изготавлива­ются сравнительно небольших усилий - до 1600 кН.

К достоинствам кривошипных валов относится то, что в паре с ними обычно используются неразъемные шатуны, а также открытость для обслу­живания и регулировки.

Характерные размеры вала определяются по эмпирическим зависимо­стям [9].

Радиус кривошипа R = Н/2, где Н - полный ход ползуна (задается ГОСТ 9408-89).

Рис. 4.1 – Кривошипный вал одностоечного пресса:

1 - кривошипный вал; 2 - шатун; 3 - эксцентриковая втулка; 4 - вкладыш подшипника скольжения; 5 - кулачковая муфта.

На основании изучения аналогов проектируемого пресса и литератур­ных источников принимаем конструктивную схему кривошипного вала, по­казанную на рис. 4.1. Основные размеры вала определяем по рекомендациям [9].

Диаметр пальца кривошипа :

= 15,5 = 15,5 = 7,75 см 80 мм.

Согласно ГОСТ 9408-89 пресс выполняется с устройством для регули­ровки хода ползуна. Это устройство представляет собой эксцентриковую втулку, размещенную на эксцентриковой части вала (рис. 4.1)

Определим размеры эксцентриковой втулки

,

где 80 мм - максимальный ход ползуна;

= 5 мм - минимальный ход ползуна;

- эксцентриситет кривошипа вала.

18,25 мм,

где - эксцентриситет втулки.

Наружный диаметр эксцентриковой втулки ;

= 1,3 + 2 = 1,3 80 + 2 18,75 141,5 (мм) 140 мм.

Диаметр большей опорной шейки

= + 2 + 2 ,

где = 0,12 - радиус галтели вала.

Таким образом получаем

= 80 + 2 21,25 +2 0,12 80 141,7 = 140 (мм).

Диаметр второй опоры задаем конструктивно, уменьшив его на несколько мм:

(10. ..20) = 140 - 20 = 120 (мм),

Длину опорных шеек подшипников скольжения кривошипного вала назначаем конструктивно, 1 = (1,5. ..2)d.

В нашем случае задаем длину пальца кривошипа:

= 2 = 2 80 = 160 (мм) .

Длина коренных подшипников кривошипного вала:

= = l,5 = 1,5 120 = 187,5 200 (мм).

Проверим выбранные размеры из расчета на смятие:

.

В качестве материала втулки подшипника скольжения в верхней го­ловке шатуна используем бронзу Бр.0Ф10-1. Для нее допускаемые давления [14, c. 94] составляют [q] = 50 МПа.

Таким образом:

(МПа)

где = 250000 Н;

= 140 мм;

[q] = 50 МПа (Н/ ).