Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные подходы к расчету и конструированию РТИ и пресс-форм. Учебное пособие
.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
ВолковИ.В., ЧагаевС.В., МингалеевН.З.
ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К РАСЧЕТУ И
КОНСТРУИРОВАНИЮ РТИ И ПРЕСС-ФОРМ
Учебное пособие
Казань
КГТУ
009
2
УДК 678.01:539
Волков И.В.
Основные подходы к расчету и конструированию РТИ и
пресс-форм: учебное пособие / И.В. Волков, С.В. Чагаев,
Н.З. Мингалеев – Казань: Изд-во 2009. – 140 с.
ISBN 978–5–7882–0726–1
Содержит основные принципы конструирования и методы
расчета резинотехнических изделий и пресс-форм.
По каждой теме приведен теоретический материал в
объеме необходимом, для расчета резинотехнических деталей.
Предназначено для студентов всех форм обучения по
специальности 240502 «Технология переработки пластических
масс и эластомеров», изучающих дисциплины «Расчет и
конструирование резинотехнических изделий и форм», «Основы
переработки полимеров».
Подготовлено на кафедре химии и технологии переработки
эластомеров.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета
Рецензенты: проф. Л.А.Абдрахманова
д-р. техн. наук
Главный инженер ОАО «Казанский завод
синтетического каучука» Валеев Р.Р. к. т. н.
Волков И.В., Чагаев С.В., Мингалеев Н.З., 2009
©
© Казанский государственный технологический
университет, 2009
BN 978–5–7882–0726–1
IS
2
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 6
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И
ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРОВ 7
ПРИВОДНЫЕ РЕМНИ И ТРАНСПОРТЕРНЫЕ ЛЕНТЫ 22
РУКАВНЫЕ ИЗДЕЛИЯ 73
УПЛОТНИТЕЛИ ПОДВИЖНЫХ КОНТАКТОВ 88
АМОРТИЗАТОРЫ 96
РАСЧЕТ ПРЕСС-ФОРМ 111
ЛИТЬЕВЫЕ ИЗДЕЛИЯ 127
CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 140
3
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ
ВЕЛИЧИН
Международная система единиц (СИ) предусматривает
использование следующих основных единиц:
Длина – метр Время - секунда
Масса – килограмм Температура - Кельвин
Десятичные приставки к названиям единиц:
Гига Г 109 деци д 10-1
Мега М 106 санти с 10-2
кило к 103 милли м 10-3
гекто г 10
дека Да 101 нано н 10-9
2
микро мк 10-6
Соотношения между некоторыми единицами измерения:
1 км/ч = 1000 м / 3600 с = 0,2778 м/с
1 Гц = 1 период в секунду = 1 колебание в секунду
1 Н = 0,1 кгс
1 Дж = 0,1 кгс.м = 1 Н.м
1 МПа = 106 Па = 106 Н/м2
1 кгс/см2 = 0,1 МПа = 1 атмосфера техническая (атм)
1 кгс.см = 0,01 кгс.м = 0,1 Н.м = 0,1 Дж
1 градус (плоский угол) = π/180 радиан
ГРЕЧЕСКИЙ АЛФАВИТ
α A -
δ B -
γ Γ δ ∆ ε Ε ξ Ζ -
η Η θ Θ -
Альфа
Бета
Гамма
Дельта
Эпсилон
Дзета
Эта
Тхэта
i I - йота
κ K λ Λ µ Μ ν Ν
ς Ξ -
ο Ο
π Ρ -
-
-
каппа
ламбда
мю
ню
кси
омикрон
пи
ρ Ρ -
σ Σ -
τ Τ υ Υ ϕ Φ χ Χ -
ψ Ψ ω Ω -
ро
сигма
тау
ипсилон
фи
хи
пси
омега
4
Принятые обозначения
М - крутящий момент, Н⋅м;
Ф – коэффициент формы (отношение полной опорной поверхности
образца к полной его боковой поверхности);
С - относительная жесткость, Н⋅м2;
е – основание натурального логарифма (е = 2,7138);
Е - модуль продольной упругости (Юнга), МПа;
Е∞.- равновесный модуль высокоэластичности;
E' - действительная часть комплексного динамического модуля
(модуль упругости);
Е’’ - мнимая часть комплексного динамического модуля (модуль
потерь);
g – ускорение свободного падения, (g
G - модуль сдвига, МПа;
I - момент инерции, м4;
m – масса, кг;
N - передаваемая мощность, кВт⋅ч;
Р - заданная нагрузка (внешняя сила), Н;
Т – температура, К (комнатная температура соответствует 293 К);
Т – период действия силы;
v - скорость, м/c;
V – объем, м3;
Z – коэффициент затрудненности скольжения при сжатии без смазки;
γ
- относительная деформация сдвига;
δ
- угол потерь (сдвиг фаз) при динамическом нагружении;
ε
- относительная деформация растяжения (сжатия);
λ
- относительный размер образца (отношение текущего размера к
начальному);
µ
- коэффициент Пуассона (для изотропных резин равен 0,5);
µ
- коэффициент трения;
т
σ
- напряжение, МПа;
τ
- долговечность материала;
τ
- напряжение сдвига;
ϕ
- угловое смещение, радиан;
= 9,81 м/с2).
5
Введение
Выпускаемые в настоящее время резинотехнической промышленностью изделия широко распространены во всех областях жизнедеятельности человека. В ряде случаев стоимость РТИ
невелика по сравнению со стоимостью механизмов, в которых
они используются, при этом их замена порой требует серьезных
трудозатрат. Именно поэтому качество изготовления резиновых
деталей, их надежность и долговечность чрезвычайно важны.
Требования к правильному выбору типа применяемого материала и конструкции РТИ постоянно возрастают [АА].
Помочь молодым специалистам в решении этих вопросов
должен курс «Расчет и конструирование резинотехнических изделий и форм» (РКРТИ и Ф).
В данном учебном пособии приведены основные подходы
к конструированию и методики расчетов резинотехнических
изделий и пресс-форм.
Каждая из частей пособия посвящена отдельному классу
РТИ и заканчивается в качестве закрепления материала практическими заданиями по нахождению основных расчетных параметров изделий.
Часть материала пособия основывается на работах
основателя курса РКРТИ и Ф профессора Аверко-Антонович
И.Ю. которая заложила основы, необходимые для глубокого
освоения данного курса.
6
1.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И
ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРОВ
Основные понятия
Эффективность применения полимерного изделия зависит от совершенства его конструкции, правильности выбора исходного материала, режима и способа обработки (т.е. технологии его изготовления).
Основной целью конструктора является разработка равнопрочной детали, обладающей определенными эксплуатационными характеристиками, долговечностью, изготовление которой
возможно осуществить в рамках существующего технологического процесса на имеющемся оборудовании.
Рассмотрим и повторим основные понятия.
Слово «технология», образованное из двух греческих
слов «техно» – мастерство и «логос» – учение, означает науку о
процессах производства различных изделий и необходимых для
этого технических средств.
Процесс изготовления любого изделия можно представить комплексом работ: изготовление заготовки деталей, их обработки, сборки из деталей узлов (элементов конструкции) и,
наконец, сборки из узлов готового изделия. Совокупность от-
дельных взаимосвязанных процессов, в результате которых
исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в готовое изделие, называется производственным процессом.
Производственный процесс многогранен и разнообразен,
он охватывает подготовку средств производства и организацию
обслуживания рабочих мест, получение и хранение материалов,
изготовление деталей и сборку изделий, все виды транспортировки, технический контроль на всех стадиях производства, изготовление приспособлений и инструмента, ремонт оборудования и т.д.
7
Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую действия по изменению формы, размеров, свойств материалов и полуфабрикатов для получения деталей или изделия в соответствии с заданными требованиями.
Технологические процессы разбиваются на операции.
Технологической операцией называют часть технологического
процесса, выполняемого на одном рабочем месте и охватывающего все последовательные действия рабочего и оборудования.
Операция является частью технологического процесса, и по ней
определяется трудоемкость процесса, необходимое количество
рабочих, станков, приспособлений, инструмента. Имеют место
вспомогательные операции включающие транспортировку деталей, контроль, маркировку и другие работы.
Прием – законченная совокупность движений рабочего в
процессе выполнения операции.
Производственный процесс выпуска полимерного изделия может включать различные этапы. Основные этапы (на примере пневматической шины):
. Приготовление резиновых смесей;
1
2. Обработка армирующих материалов (пропитка, термо-
обработка, обрезинка, раскрой);
3. Изготовление элементов конструкции (бортовых колец,
крыльев, каркасных, брекерных браслетов, протекторных и др.
заготовок)
4. Сборка шины;
5. Вулканизация;
5. Окончательная обработка изделия (охлаждение под
давлением, обрезка выпрессовок);
6. Испытания изделия.
Каждый этап производственного процесса, по отдельным
операциям технологического процесса, контролируется с точки
8
зрения соответствия техническим условиям, чем обеспечивается
должное качество готового изделия.
Взаимосвязь проектирования, производства и эксплуатации
Любое изделие проходит три этапа жизни: сначала оно
рождается в конструкторском бюро в чертежах, затем материализуется в процессе производства и, наконец, поступает в эксплуатацию.
Задачи:
- При эксплуатации изделие должно обеспечивать ком-
плекс эксплуатационных требований;
- главной задачей производства – изготовление в полном
соответствии с техническими условиями при минимальных затратах;
- главной задачей конструирования – проектирование
изделия в расчете на максимальное удовлетворение и согласование эксплуатационных и производственных требований.
Рассмотрим основные взаимоотношения конструктора, изгото-
вителя и потребителя.
Влияние конструирования на производство проявляется в вы-
боре
- материалов;
- конструктивных форм изделия;
- заданной конструктивной точности сопряжения и до-
пусков на изготовление;
- методов изготовления заготовок, обработки и сборки;
- необходимости технологического оборудования и осна-
стки;
- производственном и контрольном оборудовании
- и даже в организационных формах производства.
9
В целом любая конструкция должна проектироваться не
вообще, а в расчете на заданное производство, так как в противном случае она может потребовать коренной его перестройки, с
большими непроизводительными затратами. Естественно конструктор должен в разумных пределах учитывать возможности
предприятий, чтобы не допустить выпуск устаревших и неперспективных узлов в новой конструкции. Правильность принимаемых здесь решений должна подтверждаться техникоэкономическими расчетами.
Связь конструирования с эксплуатацией обеспечивает запросы потребителей. В свою очередь, условия эксплуатации
предопределяют конструктивное решение при проектировании.
Влияние производства на эксплуатацию проявляется в
надежной работе изделия с высокими технико-экономическими
показателями использования. Здесь любое отклонение в точности изготовления, соблюдения режимов обработки и т.п. проявляются в отказах изделия. Затраты на конструирование работы
по сравнению с выпуском и эксплуатацией изделия составляют
обычно доли процента от общих затрат, точно так же, как эксплуатационные затраты чаще всего в десятки раз превышают
затраты на производство.
Эксплуатационные требования к конструкции изделий из полимеров
Естественно, комплекс эксплуатационных требований
определяется условиями работы, назначением изделия и
включает в себя [1]:
- требования по соответствию изделия его на-
значению: физико-механическим показателям (таким как проч-
ность, твердость, модуль, эластичность, изгибоустойчивость,
работоспособность при динамических нагружениях и мн. др.);
стойкости к определенным средам (масло-, бензостойкость,
стойкость к окислительному старению, стойкость к действию
кислот, щелочей и т.п.), тепло- и температуростойкость;
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]