3.4 Расчет встряхивающего стола и встряхивающего поршня

Проводить расчет столов и поршней встряхивающих машин особенно необходимо при проектировании крупных формовочных машин. При встряхивании детали встряхивающего механизма воспринимают ударную

динамическую нагрузку в конце падения стола и инерционную динамическую нагрузку при подъеме стола с перееденной скоростью.

Расчет состоит из следующих этапов: составление расчетной схемы; определение жесткости упругой системы и величины динамического усилия; расчет деталей на прочность.

Расчетная схема нагруженных деталей механизма встряхивания формовочной машины приведена на рисунке 3.

Рисунок - 3. Нагруженные детали механизма встряхивания формовочной машины

В стряхивающий механизм представляет собой цилиндр 7, который вмонтирован в станину . Внутри цилиндра находится встряхивающий поршень 6, к верхнему фланцу которого прикреплен стол 3. Такая конструкция, собираемая из отдельных частей, более удобна для отливки и главным образом для обработки крупных частей машины. Станина представляет собой жесткую раму. В верхней части по углам к ней привертывается восемь щек 5, служащих для дополнительного направления движения встряхивающего стола. К этим щекам, а также к встряхивающему поршню подводится жидкая смазка под давлением от пневматического лубрикатора. Зазор между щеками и столом равен 0,3-0,5 мм.

Удары встряхивающего стола передаются на станину через буфера, представляющие собой массивные стальные бойки 2, лежащие на подушках из маслостойкой резины, помещенных в гнездах станины. Всего на станине расположено 16 таких буферов.

На станине укреплены также два болта, являющиеся ограничителями хода 1.

Элементами упругой системы формовочной машины, жесткость которых следует учитывать при расчете стола и станины на ударную нагрузку, являются ребра стола, станина, фундаментные балки, стальные бойки 2, резиновые амортизаторы. Все эти элементы испытывают во время удара продольное сжатие. При расчете болтов крепления поршня к встряхивающему столу следует, кроме того, учитывать жесткость болтового соединения, испытывающего деформацию растяжения.

Продольную деформацию элементов машины, передающих динамическое усилие, определяют по формуле

, (23)

где l_i – высота соответствующего элемента;

F_i – поперечное сечение соответствующего элемента;

z – число одинаковых элементов воспринимающих удар;

Е – модуль упругости материала.

Жесткость упругой системы находят по формуле

(24)

Динамическое усилие при вертикальном ударе

(25)

где G – вес падающих частей;

Т – энергия падающих частей.

Результаты расчета динамических усилий, действующих на элементы встряхивающего стола и станины, а также определение напряжений в этих элементах приведены в таблице 7

Таблица 7 – Динамический расчет встряхивающего стола и станины при ударе

Параметр	Обозначение	Фор- мула или источ-ник	Размерность	Элементы упругой системы
				Ребра стола	Ребра стани-ны	Сталь-ные бойки	Деревянные фундаментные балки	Бетонный фундамент
Высота элемента	l	Чертеж рис. 2	мм	350	830	165	500	2400
Площадь сечения	F	Чертеж рис. 2	см2	201	57	120	400000	400000

Продолжение таблицы 7

Параметр	Обозначение	Фор- мула или источ-ник	Размерность	Элементы упругой системы
				Ребра стола	Ребра стани-ны	Сталь-ные бойки	Деревянные фундаментные балки	Бетонный фундамент
Число одинаковых элементов, воспринимающих удар	z	Чертеж рис. 2	-	44	44	16	2	2
Модуль упругости материала	E	-	кгс/см2	2·106	2·106	2·106	0,5·104	0,2·106
Величина продольной деформации элемента		Форму-ла (23)	см	0,002Р	0,017Р	0,001Р	0,125Р	0,015Р
Деформация упругой системы		-	см	0,371·10-6Р
Жесткость упругой системы	c	Форму-ла (24)	кгс/см	2,7·106
Суммарный вес полезной нагрузки и падающих частей машины	Q	Форму-ла (4)	кгс	5040
Кинетическая энергия при высоте встряхивания Н=70мм	T	GH	кгс·см	35280
Динамическое усилие	PД	Форму-ла (25)	кгс	1120000
Динамическое напряжение в опасном сечении			кгс/см2	126	446	583	-	-

Результаты динамического расчета болтов крепления встряхивающего поршня к столу приведен в таблице 8.

Таблица 8 – Динамический расчет болтов встряхивающего поршня

Параметр	Обозначение	Формула или источник	Размер-ность	Значение
Рабочая длина болта	l	Чертеж (рис.2)	мм	270
Площадь сечения болта	F		см2	13,85
Число болтов	z	Чертеж (рис.2)	-	24
Деформация растяжения болта		Формула (23)	см	0,041·10-6Р

Продолжение таблицы 8

Параметр	Обозначение	Формула или источник	Размер-ность	Значение
Деформация упругой системы		Табл. 1	см	0,371·10-6Р
Суммарная деформация упругой системы			см	0,412·10-6Р
Суммарная жесткость	с		кгс/см	2,42·10-6
Вес поршня	GП	Чертеж (рис.2)	кгс	2950
Высота встряхивания	Н	Чертеж (рис.2)	мм	70
Кинетическая энергия поршня в момент удара	ТП	GП· Н	кгс·см	14500
Динамическое усилие действующее на болты	РД.Б	Формула (25)	кгс	270000
Динамическое напряжение растяжения в болте			кгс/см2	820
Материал болта	-	Чертеж (рис.2)	-	Сталь 35
Допускаемое напряжение для болтов			кгс/см2	1250