Приклад №3
Розраховувати на міцність деталі токарного механізованого пристрою
Токарний механізований пристрій призначається для закріплення при точінні зовнішньої поверхні в деталях типу «стакан підшипника». Найбільш навантаженими деталями в цьому пристрої є шток, цанга і фланець.
Розрахунок штока
Вихідні дані для розрахунку: сила затиску заготовки F=19421,43 H (див. розрахунок зусилля затиску заготовки в пристрої). Матеріал деталі сталь 40Х ГОСТ 4543-91 (границі текучості σт.ч=784 Н/мм2); діаметр штока 24мм.
Деталь шток зазнає феформацію розтягання (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 Схема дії сил на штоці.
Розрахунок міцності проводимо за формулою
,
(1)
де [σр] — допустиме навантаження, Н/мм2;
F — сила затиску заготовки, Н;
Amin — площа поперечного перерізу штока, мм2.
,
(2)
де σт.ч. — границя текучості, Н/мм2;
[n] — запас міцності. Приймаємо [n]=2,5.
Площу поперечного перерізу визначаємо за формулою
(3)
Розраховуємо міцність деталі
Деталь витримує дію сил розтягання тому, що
˂
Розрахунок міцності деталі «цанга»
В процесі роботи деталь «цанга» зазнає деформації вигину. Схема дії на деталь показана на рисунку 3.2.
Вихідні дані: дійсна сила затиску заготовки Q=12717 Н (див. розрахунок основних параметрів затискного механізму); розміри цанги проставленні на рисунку 3.2: d=78мм, d1=61мм, d2=70мм, D=52мм, l=43мм, h=4,5мм, Rср=32,75мм, A=90мм. Матеріал деталі сталь 65Г за ГОСТ 4543-91 (границі текучості σт.ч.=431Н/мм2).
Розраховуємо силу затиску заготовки в пристрої за формулою (6).
;
де Q — дійсна сила на штоці механізованого привода;
tg α — половина кута конусної оправки. Приймаємо tg 15̊ ;
φ — кут тертя на поверхні оправки. Приймаємо φ=5̊;
f — коефіцієнт тертя. Приймаємо f=0,25. [3]
Розраховуємо силу, яка діє на один пелюсток цанги. На одній стороні втулки три пелюстка, так як втулка двостороння, то для цього визначається сила на одному пелюстку.
Силу Wрозт ділимо на шість пелюстків
Момент згинання визначаємо за формулою
Mx=W∙l; (4)
де W — сила на одному пелюстку;
l — плече дії сили.
Mx=3452∙43=148436 Н∙мм
Розраховуємо ширину одного пелюстка за формулою
,
(5)
Визначаємо навантаження за формулою
,
(6)
де Wх — вісьовий момент;
Мх — найбільший момент згинання пелюстка.
Рисунок 3.2 Схема дії сил в деталі цанга
, (7)
де σтч — границів текучості; σтч=431 Н/мм2
[n] — запас міцності. Приймаємо [n]=2,5.
Порівнюємо σmax та [σ]:
σmax=147,34 Н/мм2 ˂ [σ] =172,4 Н/мм2
Таким чином, деталь витримує навантаження і не втрачає свої робочі властивості.