Расчет тормозов кривошипных прессов. Методические указания к выполнению практических занятий и курсовой работы по дисциплинам «Кузнечно-штамповочное о
.pdf
|
Таблица 7 |
|
К расчету среднего радиуса трения |
||
Параметр |
Величина |
|
|
|
|
Число оборотов вала тормоза |
Относительный момент |
|
nm |
инерции jm |
|
|
|
|
<100 в мин |
1,2 |
|
|
|
|
100÷180 |
1,4 |
|
|
|
|
180÷350 |
1,7 |
|
|
|
|
>350 в мин |
2,0 |
|
|
|
|
Ресурс на износ: |
|
|
h*= 0,5÷1,0, см - для плавающих вставок |
|
|
h* = 0,6∙m - для сплошных неподвижных вставок |
|
|
h* = 0,6 ∙ hн∙m - для накладок толщиной hн = 0,6÷1,2 см. |
|
|
Число включений тормоза nвк = p ∙ nн, |
|
|
где p – коэффициент использования числа ходов пресса. |
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
0,5 |
|
|
5 |
|
|
|
4 |
0,4 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0,3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
0 |
0,6 |
1,2 |
q, MПа |
Рис. 2. Зависимость коэффициента трения от давления на контакте |
|||
фрикционного материала: 1 – козида; 2 – ФК24А; 3 – 143–63; |
|||
|
4 – 8-45-62; 5 – 63-7-67 |
|
|
11
Определение параметров трения
К параметрам трения относятся наружный и внутренний радиусы трения,
ширина кольца трения, число вставок и их размещение в ведомом диске,
суммарная площадь трения и коэффициент взаимного перекрытия.
Для тормозов с накладками наружный и внутренний радиусы трения равны:
|
R |
R |
(1 0,5 ) ; |
(6) |
|
ВН |
ср |
|
|
|
R |
R |
(1 0,5 ) , |
(7) |
|
Н |
ср |
|
|
|
– наибольший радиус из Rср1 и Rср2. |
|
||
где Rñð |
|
|||
Ширина кольца трения
B RH RBH . |
(8) |
Площадь трения
F |
m (R2 |
R2 |
) . |
(9) |
тр |
H |
BH |
|
|
Наружный и внутренний радиусы трения тормозов со вставками зависят от соотношения ширины кольца трения B к длине вставки вВ .
Ширина кольца трения
|
|
B Rcp . |
(10) |
|
|
Принимаем при |
B |
= 0,9 ÷ 1,1 однорядное расположение; при |
B |
= 1,55 |
÷ |
|
|
||||
|
вВ |
вВ |
|
||
1,9 – двухрядное расположение с перекрытием; при B = 2,2 ÷ 2,4 – двухрядное
вВ
расположение без перекрытия.
Если принятое значение вВ значительно (на 20-25%) отличается от расчетного B , то необходимо произвести перерасчет Квз по формуле
12
Квз = |
B |
., |
(11) |
|
|||
|
вВ |
|
|
При выборе схемы расположения вставок следует учитывать, что двухрядное расположение вставок с перекрытием обеспечивает Квз < 0,38÷0,4.
Число вставок определяется из условия обеспечения заданного давления на поверхности трения с последующим уточнением по условию размещения
m |
2 Rcp B KB3 |
. |
(12) |
В |
FB |
|
Для дальнейшего расчета принимается меньшее значение m , полученное из перечисленных условий.
Условие размещения выражается следующими зависимостями:
- для овальных и круглых (rВ=dВ/2) вставок при однорядном расположении
|
|
mВ |
|
2 (RBH |
rВ ) |
|
; |
(13) |
|||||
|
|
lB (2,5 |
3) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
- для овальных вставок при двухрядном расположении с перекрытием |
|||||||||||||
|
|
m |
|
2 (RBH rB ) |
, |
|
(14) |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
В |
|
|
|
lB l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где l =1 см при |
B |
= 1,9; l =2 см при |
B |
= 1,7; l =1,5 см при |
B |
= 1,8 и |
|||||||
|
|
|
|||||||||||
|
вВ |
|
|
|
вВ |
|
|
|
|
вВ |
|||
l =3 см при B = 1,55;
вВ
- для круглых вставок при двухрядном расположении с перекрытием
mВ |
|
2 |
(Rср |
0,5dв ) ; |
(15) |
||
|
|
||||||
dв |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
13
Количество вставок, расположенных в верхнем m |
и нижнем m |
рядах, |
|||||
|
|
|
|
|
 |
 |
|
принимается равным: |
|
|
|
|
|
|
|
- для двухрядного расположения с перекрытием |
|
|
|
|
|||
|
m |
= m =0,5 m |
; |
|
(16) |
||
|
В |
В |
|
В |
|
|
|
- для двухрядного расположения без перекрытием |
|
|
|||||
m |
=1,5 m |
и |
m |
|
=2,5 m |
|
|
В |
В |
|
В |
В . |
|
|
|
После установления количества вставок определяются максимальный и минимальный радиусы трения:
- для однорядного расположения
RН |
Rср 0,5bв ; RВН |
Rср 0,5bв ; |
- для двухрядного расположения |
|
|
RН |
Rср 0,5B ; RВН |
Rср 0,5B . |
Полученные значения округляются до целых чисел, после чего
уточняется средний радиус трения и ширина кольца трения:
R |
RН RВН |
и B R R . |
|
|
|
|
|||
ср |
2 |
|
H BH |
|
|
|
|
|
|
Затем определяется суммарная площадь трения: |
|
|||
|
Fтр m mВ |
FВ |
(17) |
|
|
|
|
|
|
и уточняется значение коэффициента взаимного перекрытия:
Kвз |
mB FB |
|
|
|
|
(R2 |
R2 |
) |
. |
(18) |
|
|
H |
BH |
|
||
14
Определение толщин дисков
Толщина ведомого диска зависит от типов фрикционных материалов. Для
тормозов с накладками толщина диска должна обеспечивать необходимую жесткость. Практика прессостроения показала, что жесткость диска получается удовлетворительной, если выполняется условие
hd > (0,06 ÷ 0,11)В∙0,85., |
(18) |
Меньшие значения hd следует брать для тормозов, воспринимающих большие тормозные моменты при В > 35 см, большие значения для тормозов,
воспринимающих небольшие моменты при В < 10 см.
Для тормозов со вставками толщина диска определяется исходя из расчета вставки на боковое смятие: для сплошных вставок – по материалу
вставки, для комбинированных – по материалу бандажа или обоймы:
hd 0,85 |
K Kd Kв Kоб M т |
|
., |
(19) |
||||
102 |
1 |
b R |
m [ |
см |
] |
|||
|
|
в ср |
в |
|
|
|
||
Напряжение [σсм] берется для материала, контактирующего с ведомым диском.
Значение коэффициента ширины вставки ψ1, характеризующего влияние относительных размеров диска и вставки на прочность последней, и
допускаемые напряжения смятия [σсм] для неподвижного контакта приведены в табл. 16 работы [4].
Значения коэффициентов, характеризующих качество поверхности окна диска Коб, динамичность нагрузки Кд, максимальное напряжение Кσ, характер работы вставки Кв, даны в табл. 15 работы [4].
Толщина ведомого диска hd должна обладать необходимой жесткостью,
для чего следует выполнить условие
hd ≥ 0,1В.
В случае, если толщина hd, определенная из условия отсутствия бокового смятия вставки, в 2-3 раза больше толщины диска, необходимой для обеспечения его жесткости, рекомендуется применять литые фигурные диски
15
или комбинированные вставки. При применении литых дисков толщина его перемычек принимается равной
hd = (0,07÷0,08)В. |
(19) |
Толщина ведущего диска зависит от его конструктивного исполнения.
Выбор конструкции ведущих дисков (с оребрением или без оребрения) зависит от условий эксплуатации тормоза. Обычно для тормозов, установленных на быстроходные валы, целесообразно применять оребренные диски. При этом следует учитывать, что применение оребренных дисков приводит к увеличению габаритных размеров узла по ширине. Применение дисков с водяным охлаждением возможно лишь для тормозов, если диски не вращаются.
При конструировании оребренных дисков и дисков с водяным охлаждением необходимо ребра располагать как можно ближе друг к другу,
чтобы местный прогиб диска под действием нагрузки был минимальным.
Чтобы обеспечить необходимую жесткость ведущего диска, его толщина
должна быть равна: |
|
- для тормозов, установленных на тихоходные валы, при nт < 100 об/мин |
|
h1 > (0,12÷0,14)В; |
(20) |
- для тормозов при nт > 100 об/мин |
|
h1 > (0,15÷0,18)В. |
(21) |
При окончательном определении h1 необходимо также учитывать, что при капитальном ремонте приходится делать проточки диска, особенно при применении асбофрикционных материалов.
Определение параметров вставок
Основные размеры сплошных вставок приведены в табл. 4. Поскольку весь комплект вставок перед установкой их в ведомый диск должен быть обработан по размеру hв, приведенному в таблице, расчетный размер hвр должен быть меньше hв.
Необходимо стремиться, к выполнению следующих условий: - для подвижных вставок
16
hd/hв ≥ 0,6÷0,7,
- для неподвижных вставок
hоб/hв ≥ 0,52,
где меньшие значения применяются для эластичных материалов (козид, 143-
66), а большие для твердых материалов (ретинакс).
Минимальная ширина бандажа hоб для комбинированной вставки определяется также, как и для неподвижного контакта (соединение вставки с бандажом), по формуле
hоб |
Kоб M т |
|
|
|
102 b R m [ ] |
(22) |
|||
|
в ср в |
см |
||
|
|
|||
где [σсм] берется для материала вставки, а значение коэффициентов Коб, и ψ1 находим по табл. 16 работы [4].
Минимальную ширину бандажа для вставок, устанавливаемых
неподвижно, находим из выражения
hоб |
|
|
Kоб M т |
|
|
, |
(23) |
|
102 2 |
1 |
b R |
m* т [ |
см |
] |
|||
|
|
в ср |
в |
|
|
|
||
где mв* - число вставок, установленных на одной стороне диска. Напряжение
[σсм] берется для материала вставки.
После определения hd, hв, hн, hоб находят ресурс на износ h*, величина
которого зависит от типа фрикционных элементов и схемы узла: |
|
- для однодисковых тормозов с плавающими сплошными вставками |
|
h* = hв - hd – (Δ + 1); |
(24) |
- для однодисковых с плавающими комбинированными вставками |
|
h* = hв - hd – 2Δ1; |
(25) |
- для тормозов с неподвижными вставками |
|
h* = (hв – hоб – 1)m; |
(26) |
- для тормозов с приклепанными накладками |
|
h* = (hз – 0,2)m, |
(27) |
где обычно hз = 0,7 hн; |
|
для тормозов с приклепанными и приклеенными накладками |
|
17
hз = 0,7 hнm. |
|
(28) |
|||
Зазоры и 1 определяются в зависимости от габаритных размеров узла |
|||||
и равны |
|
|
|
|
|
= 0,2 ÷ 0,3 см; 1 = 0,1 ÷ 0,2 см. |
|
||||
Расчет тормозных пружин |
|
||||
Приведенный радиус трения Rпр |
определяется в зависимости |
от типа |
|||
т |
|
|
|
|
|
тормоза: |
|
|
|
|
|
для однодисковых тормозов со вставками |
|
|
|||
|
1,94R |
* |
|
|
|
Rпр |
ср |
q |
; |
(29) |
|
1 ( * )2 |
|||||
т |
|
|
|||
|
q |
|
|
||
для многодисковых тормозов с фрикционными накладками и для тормозов с неподвижными вставками
|
* m R |
|
|
|
||
Rпр |
q |
ср |
|
., |
(30) |
|
1 1, 2 * т |
||||||
т |
|
|
||||
|
q |
1 |
пр |
|
|
|
Коэффициент трения 1 в шлицах равен 0,1÷0,12 для соединения ведущих дисков со ступицей эвольвентным, прямоугольным шлицевым способом или цилиндрической шпонкой и 0,07÷0,09 – для соединения на цилиндрических пальцах.
Рабочее усилие одной пружины Рпр находим из выражения
Рпр |
1,1М т |
|
||
|
|
. |
(31) |
|
Rпр |
m |
|||
|
т |
пр |
|
|
Число тормозных пружин принимается 6,8,12,18,24 и т.д.
Расчетным усилием пружины тормоза является усилие сжатия пружины,
возникающее при отключении тормоза, определяемое по следующим выражениям (расчет параметров пружины производится по большему из усилий):
" |
|
|
|
|
Pпр Pпр[1 (1 |
|
] ; |
(32) |
|
|
||||
пр ) h |
||||
|
|
0 |
|
|
18
" |
Pпр [ |
пр (1 |
|
h0 |
|
|
Pпр |
пр ) |
|
] . |
(33) |
||
h |
||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
Коэффициент ψ пр для тормозных пружин определяется из условия, что их активное нажимное усилие между двумя регулировками тормоза в процессе
работы не должно изменяться больше, чем на 15%. В этом случае ψ пр≥0,85.
Коэффициент ψпр |
должен быть больше или равен 0,75. |
|
|||||||||||||||
Величина износа |
h , допускаемая без регулировки, обычно составляет |
||||||||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для нерегулируемых тормозов |
h = h |
|
и для регулируемых тормозов h =0,4÷0,8 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
см. Целесообразно принимать |
h |
кратным |
полному ресурсу на |
износ h с |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициентом кратности 2;3 или 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Коэффициент формы пружины равен |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Кпр |
|
|
4Cnp |
2 |
, |
|
|
|
|
(34) |
||
|
|
|
|
|
|
4Cnp |
3 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где коэффициент Спр ≥ 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Диаметр проволоки пружины находим из выражения |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кпр Cnp |
|
|
|
|
||||
|
|
|
dnp 1,6 |
|
|
Pпр |
. |
(35) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
||
|
|
принимаем по табл.23 работы [4]. |
|
||||||||||||||
Значения |
|
|
|||||||||||||||
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средний диаметр пружины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Дпр |
Cпр dпр . |
|
|
|
(36) |
||||||
Минимальное число рабочих витков |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
iпр |
8 105 dпр |
[ |
|
h |
|
|
|
] . |
(37) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д 2 |
|
|
|
|
(1 |
пр |
) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
пр |
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
||
19
Если расчетное усилие |
P" |
определяется по формуле (33), то число витков |
||||||||
|
пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
составляет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
inp |
8 105 |
dпр |
[ |
h |
] . |
(38) |
||||
|
|
|
0 |
|
||||||
|
|
Д 2 |
|
|
|
(1 |
пр |
) |
|
|
|
|
пр |
|
кр |
|
|
|
|
|
|
Максимальная деформация пружины
|
|
Д 2 |
i |
|
|
|
|
|
||
|
|
пр |
пр |
|
|
кр |
. |
(39) |
||
8 104 |
K |
|
|
|
|
|||||
пр |
|
np |
d |
np |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Длина пружины, сжатой до соприкосновения витков
L |
(i |
1) d |
пр |
. |
(40) |
пр |
пр |
|
|
|
Шаг навивки пружины
|
|
|
L |
1, 2 |
d |
|
|
|
t |
|
|
пр |
пр |
|
пр |
. |
(41) |
пр |
|
iпр |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина пружины в свободном состоянии
LCB tпр iпр dпр . |
(42) |
Длина при расчетном усилии
L |
L |
. |
(43) |
пр |
СВ |
пр |
|
Деформация при рабочем усилии
пр пр
где = 0,2÷0,3 см.
Длина пружины при рабочем усилии
Lпр LCB
10 ,
пр .
(44)
(45)
20