3.2. Расчет шатунов механических прессов

Главный вал пресса посредством шатуна соединяется с ползуном. Во избежание прогиба при работе пресса шатун КГШП выполняется коротким, массивным, без регулировки длины, обычной для механических листоштамповочных прессов.

При проектировании шатуны рассчитывают на сжатие и на изгиб в опасном сечении.

Эскиз шатуна, работающего на сжатие с разъемной кривошипной головкой и его опасные сечения, находящиеся в месте перехода головки стержень шатуна и в его стержне, показаны на рис. 42.

Рис. 42.

Исходные расчетные данные:

Р, Н - наибольшее усилие, сжимающее шатун, принятое равным половине номинального усилия пресса,

L, мм - длина шатуна,

d_A, мм и d_B, мм - внутренние диаметры подшипников кривошипной и ползунной головок шатуна,

d, мм - принятый средний радиус кривошипной головки' шатуна,

,°- угол расположения опасного сечения кривошипной головки, отсчитываемый от оси симметрии шатуна до опасного сечения.

I, мм - расстояние от оси ползунной головки до опасного сечения стержня шатуна,

BА, мм и HA, мм ширина и высота опасного сечения А-А кривошипной головки шатуна,

BB, мм и. HB, мм ширина и высота опасного сечения В-В стержня шатуна,

- коэффициент трения в подшипниках шатуна,

b₁, мм, b₂, мм и h , мм - размеры стержня шатуна,

материал шатуна - сталь 45ЛД, НВ 165... 170,

Е, Н/мм² - модуль упругости для стали:

G, Н/мм² и G_-1, Н/мм² - пределы выносливости при изгибе и растяжении-сжатии для материала шатуна

В связи с тем, что кривошипная головка работает на сжатие и ее крышка воспринимает часть нагрузки, эта головка в дальнейших расчетах считается неразъемной.

Изгибающий момент; усилие и напряжения в опасном сечении кривошипной головки шатуна вычисляются по зависимостям и необходимым графикам, приведенным в трудах И.А. Биргера и др. "Расчет на прочность деталей машин" (Машгиз,1959 г.).

Изгибающий момент и нормальное усилие А/д в опасном сечении А-А шатуна:

Нмм; (3.19)

Н. (3.20)

где K_M и K_P -коэффициенты изгибающего момента и нормального усилия, зависящие от утла < расположения опасного сечения.

Напряжения растяжения и сжатия в опасном сечении А-А кривошип­ной головки шатуна найдены по зависимостям

, Н/мм² (3.21)

, Н/мм² (3.22)

Запас прочности по пределу усталости в опасном сечении кривошипной головки (на наружной стороне сечения) равен

(3.23)

где K_A - коэффициент концентрации напряжений при изгибе в опасном сечении А-А,

_A= 0,6 - коэффициент, учитывающий действительные размеры сечения А-А,

K₀ = 0,2 - коэффициент влияния обработки на предел выносли­вости в сечении А-А,

_ = 0,05 - коэффициент пульсирующего цикла для материала шатуна

K_q = 0,8 - коэффициент долговечности.

Изгибающий момент в опасном сечении В-В стержня шатуна вычисля­ется по зависимости

, Нм (3.24)

Наибольшее напряжение сжатия в опасном сечении стержня шатуна

(3.25)

Запас прочности по пределу выносливости в опасном сечении стержне шатуна

(3.26)

где К_ = 1,0 - коэффициент концентрации напряжений в сечении В-В,

_= 0,6 - коэффициент, учитывающий действительные размеры сечения В-В,

K₀ = 0,2- коэффициент влияния обработки на предел выносливости в сечении В-В,

_ = 0,05 – коэффициент пульсирующего цикла для материала шатуна,

K_q = 0,8 -коэффициент долговечности. Номинально допустимый запас прочности в шатуне

Деформация стержня шатуна вычисляется по формуле

(3.27)

где мм³.