Приклад 6. Виконати кінематичний аналіз кривошипно-колінного механізму чеканочного преса зусиллям 2,5 мн.

Початкові дані:

Радіус кривошипу R , мм – 127,74;

Довжина шатуна l₁ , мм – 936,52;

Довжина верхнього важеля l₂ , мм – 520;

Довжина нижнього важеля l₃ , мм – 470;

Радіус регулювальної вісі r, мм – 7,5;

Розмір регулювання h, мм – 7,5;

Горизонтальний розмір x, мм – 780;

Вертикальний розмір y, мм – 342,5;

Число ходів повзуна за хвилину n_н – 32.

Рішення

Кінематичний розрахунок кривошипно-колінного механізму виконано по залежностях, приведених в п.2.2.4.

Коефіцієнт шатуна λ та узагальнений відносний розмір механізму λ₁ становлять

Додаткові розміри, показані на рис. 2.3, становлять

Кути повороту головного валу, при яких досягаються крайні положення повзуна, визначені по формулах(2.37) та ( 2.31)

Крайні положення верхнього важеля визначені по формулах (2.35) і (2.29)

Кут нахилу верхнього важеля при досягненні нижнього положення повзуна по формулі (2.34) становить

Так як кут α₂₂ менше чим кут α₂₀ , то механізм ненульовий, тобто точка В з’єднання важелів не переходить лінії CD_o, і переміщення повзуна в такому випадку визначається по формулі (2.25).

Швидкість та прискорення повзуна розраховані відповідно по формулах (2.41)–(2.42). Графіки переміщення повзуна,швидкості і прискорення показані на рис. 2.7–2.9.

2.3. Розподіл загального передатного відношення

Розподіл загального передатного відношення по передачах передбачає визначення необхідності проміжних передач між двигуном і головним валом і, якщо вони необхідні, визначення їхніх передатних відносин, тобто визначенні числа оборотів проміжних валів.

У технічному завданні, після аналізу базових конструкцій пресів, літературних джерел, прототипів установлюється передбачуване число оборотів головного двигуна n_д.

Загальне передатне відношення привода i_о визначається за формулою

, (2.45)

де i_р – передатне відношення клиноремінної передачі; i_зб, i_зп, i_зт – від­по­відно, передатне відношення швидкохідної, проміжної і тихохідний зубчастих передач.

Передатне відношення клинопасової передачі рекомендується приймати рівним 3...6. Якщо i_o>i_р, тоді передбачається одна чи кілька проміжних зубчастих передач з передатними відносинами i_зi. Як правило, число зубчастих передач не перевищує двох, однак для великих тихохідних пресів може знадобитися включення другої і третьої проміжної зубчастої передачі. Якщо привод преса включає тільки одну чи дві зубчасті передачі, природно, виключається поняття швидкохідної чи проміжної передачі.

Рис. 2.7. Графік переміщення повзуна ГВМ чеканочного преса

Рис. 2.8. Графік швидкості повзуна ГВМ чеканочного преса

Рис. 2.9. Графік прискорення повзуна ГВМ чеканочного преса

Габарити і інерційність привода в значній мірі залежать від розподілу загального передатного відношення по ступенях. Критерієм розподілу передатного відношення можуть бути різні умови і параметри. Найчастіше такими є маса і інерційність ведених частин, а також навантаженність ступенів. Розподіл загального передатного відношення впливає на витрати енергії на вмикання муфти.

У загальному випадку варто прагнути до поступового зниження передатного відношення передачі в міру наближення до головного валу, що приводить до більш рівномірного розподілу навантаження між ступенями і поліпшенню умов роботи останньої (найбільш навантаженої) тихохідної передачі. З цієї причини рекомендується приймати максимально припустиме передатне відношення клинопасової передачі (до 6…7), якщо не накладаються обмеження на кутову швидкість прийомного вала. Для забезпечення нормальної працездатності муфти, що вбудовується в маховик, число оборотів маховика не повинне перевищувати 400…450 оборотів у хвилину.

При заданому загальному передатному відношенні двоступінчастого зубчастого приводу i_зо = i_збi_зт передатне відношення тихохідної передачі i_зт рекомендується визначати за графіком, показаному на рис. 2.10. Зона 1 відповідає приводу, що розгалужується-сумується, зона 2 – іншим різновидам 2-х ступінчатого привода.

У триступінчастому зубчатому приводі габарити і інерційність привода залежать в основному від правильності розподілу останніх двох ступенів. Тому в цих приводах задаються передатним відношенням швидкохідної передачі (звичайно i_зб < i_зп), після чого передатне відношення двох ступенів, що залишилися, розподіляють відповідно до рекомендацій для двоступінчастих приводів.

Після визначення структури привода уточнюються передатні відношення клинопасової і зубчастих передач так, щоб їхній добуток дорівнював загальному передатному відношенню. Числа оборотів проміжних валів, що необхідні для розрахунку вузлів і деталей привода і системи включення, визначаються по формулі

, (2.46)

де i_зi – передатне відношення від розглянутого вала до головного.

Рис. 2.10. Діаграма для розподілу передатного відношення

двоступінчастого зубчастого приводу

Розподіл загального передатного відношення є попереднім, тому що після розрахунків на міцність вузлів і деталей привода можуть бути змінені передатні відношення передач. У такому випадку розрахунок необхідно повторити.