Приклад 22. Виконати розрахунок шатуна одно кривошипного листоштампувального преса зусиллям 4 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля P_н , МН – 4;

Номінальний хід повзуна S_н , мм – 250;

Довжина шатуна , мм – 1605;

Ступінь дезаксіалу ε – 0;

Діаметр шатунної шийки валу d_A , мм – 600;

Діаметр з’єднання шатуна і повзуна d_B , – 100;

Номінальне число ходів повзуна за хвилину n_н – 25;

Коефіцієнт використання числа ходів p_и – 0,6;

Маса повзуна з верхньою частиною штампу,

шатуна, частини головного валу М , кг – 5800;

Відстань небезпечного перетину від вісі

нижньої головки L_o, мм – 230;

Ширина небезпечного перетину шатуна , мм – 200;

Товщина небезпечного перетину шатуна , мм – 320;

Матеріал тіла шатуна – сталь 45Л.

Рішення

При розрахунку шатунів кривошипного преса розрахункове зусилля приймається рівним сумі номінального зусилля і сил інерції рухомих мас в крайньому нижньому положенні. Сила інерції ГВМу визначається по формулі (5.40)

Коефіцієнт шатуна становить

Як видно з розрахунку, сила інерції для досить тихохідного преса незначна і нею можна нехтувати.

Площа небезпечного перетину складає

F= 200*320=64000 мм2=0,064 м2.

Стискаюча напруга в небезпечному перетині по формулі (5.45) є

Згинальний момент від сил тертя в небезпечному перетині визначається по формулі (5.41)

Момент опору вигину небезпечного перетину становить

Напруга вигину по формулі (5.46) буде

Коефіцієнт динамічності по табл. 5.3 для листоштампувального преса з числом ходів менше 30 k_дс=1. По табл. 5.1 для сталі 45Л границя текучості становить 280 МПа, а границя витривалості на вигин 250 МПа..

Коефіцієнт запасу по статичній міцності по формулі (5.47) буде

Припустимий запас міцності становить [n_c]=1,8…2, тобто умова статичної міцності витримується.

Запас міцності на витривалість визначається по формулі (5.48). В залежності від інтенсивності навантаження листоштампувальні преси відносяться до III групи. Тоді при числу вмикань 25*0,6=15 і ресурсі роботи преса 15…18 тис. год. коефіцієнт еквівалентного навантаження по табл. 5.9 становить k_э=0,63. Коефіцієнт реверсивного навантаження по табл. 5.4 k_рσ=0,05. Ефективний коефіцієнт концентрації напруг для стрижня шатуна становить k_σ=1,2. Масштабний фактор для стального шатуна становить ε=0,9.Коефіцієнт якості поверхні при σ_в=650 МПа становить β=0,65.

В такому разі запас міцності становить

Коефіцієнт запасу міцності на витривалість приймається рівним [n_в]=1,6, тобто умова міцності витримується.

Приклад 23. Виконати розрахунок гвинтової нарізки шатуна одно кривошипного листоштампувального преса зусиллям 4 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля P_н , МН – 4;

Крок різьби гвинта S, мм – 14;

Діаметр зовнішній різьби гвинта d_вн , – 190;

Діаметр внутрішній різьби гайки d_гв, мм – 170;

Висота гайки h_г , мм – 170;

Матеріал гвинта – сталь 40Ху.

Рішення

Гвинтова нарізка шатуна перевіряється на зминання та вигин зубів. Розрахункова схема показана на рис. 5.9.

Число робочих витків визначається по формулі

Коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження становить

По формулі (5.49) напруга зминання становить

Коефіцієнт товщини витка прийнято β₁=0,95. Тоді напруга вигину витків по формулі (5.50) становить

Допустима напруга зминання для сталі 40Х становить [σ_см]=160 МПа, допустима напруга вигину становить [σ_и]=180 МПа, тобто обидві умови міцності витримуються.