Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет кривошипных прессов
.pdf
Материалы зубчатых колёс и их свойства
Материал
Показатели свойств, кгс/см2(МПа)
Контактные
напряжения,
кгс/см
2
(МПа)
в
т
1и
к
max
k
СЧ 24-44
2400 (240)
-
1300 (130)
4300 (430)
8600 (860)
СЧ 32-52
3200 (320)
-
1600 (160)
5100 (510)
10200 (1020)
35Л(н)
5000 (500)
2800 (280)
2300 (230)
5600 (560)
11800 (1180)
45Л(н)
5500 (550)
3200 (320)
2500 (250)
6400 (640)
13400 (1340)
30ГЛ(н)
6200 (620)
4000 (400)
3000 (300)
8000 (800)
16800 (1680)
45ГЛ
6500 (650)
3300 (330)
3000 (300)
6600 (660)
13800 (1380)
35ХГСЛ
7000 (700)
3500 (350)
3200 (320)
7000 (700)
14700 (1470)
35ХНЛ
5000 (500)
3000 (300)
3200 (320)
6000 (600)
12600 (1260)
45(н)
6000 (600)
3400 (340)
2800 (280)
6800 (680)
14300 (1430)
45(у)
8500 (850)
4200 (420)
3300 (330)
8400 (840)
17600 (1760)
45(пз) - -
-
10400 (1040)
18000 (1800)
40Х(у)
9000 (900)
4500 (450)
3600 (360)
9000 (900)
19000 (1900)
40ХН(у)
8500 (850)
6000 (600)
3600 (360)
12000 (1200)
20000 (2000)
40Х(пз)
- - -
10400 (1040)
18000 (1800)
30ХГТ(пз)
8500 (850)
20000 (2000)
-
12000 (1200)
19000 (1900)
Текстолит
900 (90)
-
700 (70)
800 (80)
1600 (160)
В первой графе (н) означает нормализованная, (у) – улучшенная,
(пз) – с поверхностной закалкой
ки
М
2
1
0,34 1 cos
к н к к и
ки
ии
y m z b k
М
k Фn
1и
k
k
k
и
k
1 2 3 4ии
k k k k k
1
k
1
k
1
k
2
k
4
k
Таблица 4.4
Второй проверкой является определение допустимого крутящего
момента
, передаваемого колесом, исходя из усталостной прочности зубьев
колеса на изгиб:
,
где
- предельное напряжение при усталостном изгибе с симметричным
циклом (табл. 4.4);
колёс
где
- коэффициент, учитывающий степень перекрытия: для прямозубых
=1; для косозубых и шевронных
- коэффициент нагрузки при изгибе:
- коэффициент перегрузки: для однокривошипных прессов
=1,3;
,
=1; для
двух- и четырёхкривошипных
и
- определение этих коэффициентов см. выше;
=1,1÷1,2;
51
3и
k
3и
k
3и
k
3и
k
Число нагружений
колеса
в минуту
1 5 10
20
30
40
50
60
3и
k
0,6
0,75
0,81
0,88
0,92
0,95
0,97
1,0
u
n
u
n
Материал колеса
Модуль в мм
6 8 10
12
14
18
20÷25
30÷50
Чугунное литье
5
4
3,3
2,8
2,6
2,3
2,2 - Стальное литье
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,2
2,2
Стальные поковки
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
2,0
2,0
Текстолит
1,5
1,5
1,5
1,5 - -
-
Ф
- коэффициент эквивалентной нагрузки при изгибе:
=1 для зубчатых
колёс прессов-автоматов;
для зубчатых колёс универсальных прессов,
работающих одиночными ходами, определяется в зависимости от числа
нагружений по табл. 4.5;
Таблица 4. 5
Значения коэффициента
– коэффициент, учитывающий нагружение передачи тормозным
моментом;
=0 для тихоходных передач прессов с муфтой и тормозом на главном
валу:
=0,15 – для тихоходных передач прессов с муфтой и тормозом на
приёмном валу и промежуточных передач многоступенчатого зубчатого
привода;
=0,25 – для быстроходной передачи с муфтой и тормозом,
расположенными на приёмном валу;
- коэффициент запаса прочности на выносливость при изгибе (табл. 4.6);
Таблица 4. 6
Значения
масштабный фактор, выбирается по табл. 4.7;
– коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений и
52
Таблица 4.7
Ф
Предел
прочности
стального
зубчатого
колеса
в
в
кгс/мм
2
Число зубьев
z
Величина модуля в мм
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
≥100
≥30
<30
2,0
1,8
2,15
1,85
2,3
2,1
2,5
2,25
2,7
2,35
2,8
2,45
2,95
2,5
3,05
2,6
3,15
2,7
3,2
2,75
80÷100
≥30
<30
1,85
1,78
1,95
1,9
2,05
2,0
2,15
2,1
2,25
2,2
2,3
2,15
2,4
2,3
2,45
2,35
2,5
2,4
2,6
2,4
60÷80
≥30
<30
1,8
1,7
1,9
1,8
1,95
1,9
2,1
2,0
2,15
2,1
2,25
2,15
2,3
2,2
2,35
2,25
2,4
2,3
2,5
2,3
≤60
≥30
<30
1,7
1,7
1,8
1,75
1,9
1,85
2,0
1,9
2,0
1,95
2,15
2,05
2,2
2,1
2,3
2,15
2,35
2,2
2,4
2,25
Чугун
≥30
1,85
2,1
2,25
2,4
2,5
2,6 - - - -
Для зубьев, изготовляемых методом копирования, значения
коэффициентов следует увеличить на 20%
k
y
k
y
k
y
Тип передачи
Вид колеса
a0
a1
Закрытая
Ведущее
0,0471
0,0473
Закрытая
Ведомое
0,0670
0,0639
Открытая
Ведущее
0,0511
0,0504
Открытая
Ведомое
0,0609
0,0585
Значения коэффициента
изготовленных методом обкатки
для зубьев колёс,
- коэффициент формы зуба колеса; значения
для некоррегированного
зацепления представлены уравнением регрессии:
= a0 + a1log z,
где a0, a1 – коэффициенты, принимаемые по таблице 4.8;
z – число зубьев, рассматриваемого элемента зубчатого зацепления.
Таблица 4.8
Коэффициенты уравнения регрессии
Для определения допускаемого крутящего момента на колесе, исходя из
усталостной прочности зубьев шестерни на изгиб, служит формула:
53
2
1
0,34 1 cos
ш н к ш и
ки
ии
y m z b k
М
k Фn
.
ш
y
ш
b
1и
Ф
и
n
1cos
22
2
1
i
bmz
CC
M
k
knk
k
kk
k
k
k
4321
kkkkkkk
1
k
2
k
4
k
kk3
kk3
Тип пресса
Число нагружений зуба колеса в минуту
≤40
60
100
140
180
220
260
≥300
Одно-, двух- и
четырёхкривошипные
прессы простого
действия с
нормальным и
увеличенным ходом
(угол технологической
операции ≈300)
0,5
0,6
0,7
0,8
0,87
0,93
0,97
1,0
Формула аналогична формуле второй проверки, но значения
,
,
,
и
принимаются для шестерни.
Третьей проверкой является определение допустимого крутящего
момента, передаваемого колесом, исходя из выносливости поверхностей
зубьев:
,
где
- допускаемое нормальное контактное напряжение исходя из
усталостной прочности поверхности зубьев (табл. 4.4);
поверхностей зубьев:
где
- коэффициент нагрузки при расчёте на прочность по выносливости
,
,
и
- подробно рассмотрены в первой и во второй проверках;
- коэффициент эквивалентной нагрузки, учитывающий переменность
режима работы в расчётный срок службы; для зубчатых колес универсальных
прессов принимается в зависимости от числа нагружений колеса в минуту по
табл. 4.9.
Таблица 4.9
Значения коэффициента
(для одно-, двух- и четырёхкривошипных прессов)
54
Окончание табл. 4.9
Одно-, двух- и
четырёхкривошипные
прессы двойного
действия, чеканочные
прессы и др. (угол
технологической
операции ≈700)
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
кп
М
ки
М
ки
М
кк
М
min
к
М
k
k
m
M
P
min
k
m
Тип пресса
Тип главного вала
Тип привода
Однокривошипный
Любой
односторонний
1
двухсторонний
2
Двухкривошипный
Двухколенчатый
односторонний
1
двухсторонний
1,6
Шестерне-
эксцентриковый (2 вала)
односторонний
1,6
двухсторонний
3,2
Четырёх-
кривошипный
Двухколенчатый (2 вала)
односторонний
1,6
двухсторонний
3
Шестерне-
эксцентриковый (4 вала)
односторонний
3
двухсторонний
6
По меньшему значению произведения коэффициента формы зуба и
допускаемого напряжения принимают к расчёту тот или иной элемент (колесо
или шестерню) зубчатой передачи.
Для открытых зубчатых передач сравнивают
передач -
и
. За исходный
для определения допускаемого усилия
и
, для закрытых
на ползуне принимают наименьший из рассчитанных моментов.
Усилие на ползуне, допускаемое прочностью зубчатой передачи,
определяют по формуле:
,
где - коэффициент, зависящий от типа привода (табл. 4.10),
- приведенное плечо крутящего момента.
Таблица 4.10
Значения коэффициента
55
По полученным значениям допускаемых усилий на ползуне строят
график в функции угла поворота главного вала (α), после чего определяют
номинальный недоход и сравнивают его с рекомендуемой стандартной
величиной. Если номинальный угол окажется меньше требуемого, то изменяют
материал, ширину или модуль зуба, после чего расчёт повторяют. Затем строят
совмещенный график допускаемых усилий на ползуне по прочности главного
вала, зубчатой передачи и график технологической операции.
Для получения корректных результатов при выполнении проверок
рекомендуется подставлять в вышеуказанные формулы размерности сил в кгс, а
длин в см. Конечный же результат следует перевести в размерности,
соответствующие системе СИ.
Глава 5. Расчет муфты
5.1. Общие сведения
Система включения пресса представляет собой функционально
взаимосвязанные муфту включения и тормоз, управление которыми обычно
пневматическое. Основными задачами при проектировании элементов системы
включения являются:
- выбор рационального места установки муфты и тормоза в приводе;
- выбор существующего конструктивного исполнения узла или
разработка новой конструкции;
- расчёт геометрических размеров;
- проверочный расчёт.
Муфта и тормоз обычно сблокированы (механически или со стороны
системы управления) и всегда расположены на одном валу. Выбор места
56
расположения существенно зависит от частоты включения, быстроходности
пресса, момента инерции ведомых частей и типа муфты.
В горячештамповочных прессах и горизонтально-ковочных машинах
используются многодисковые муфты (так как передаётся большой крутящий
момент). Они устанавливаются на главном валу.
В прессах без промежуточных валов муфта любого типа также
располагается на главном валу.
В крупных листоштамповочных прессах муфту и тормоз устанавливают
на быстроходном промежуточном валу.
Для выполнения расчёта необходимо подготовить исходные данные,
перечень которых приведен ниже.
На этапе определения среднего радиуса трения рекомендуется повторить
расчет несколько раз с целью исследования влияния на габариты муфты
различных параметров и выбора оптимального варианта. Для этого надо
просчитать варианты муфт с разным количеством ведомых дисков (изменяются
параметры m и h*); с разными материалами (изменяются параметры q, µq., КВЗ,
δ, Iл, δф); варианты установки муфты на разных валах (изменяются параметры
*
К
, Мкр, δ, КВЗ, q, nм, µq, δф, Iл, ј
м
, Јпр); варианты изменения типа муфты – со
м
вставками или с накладками (изменяются параметры δ, δф, µq, КВЗ, q, Iл, h*).
Если в результате расчетов средний радиус, определенный из условия
обеспечения заданного срока службы, в 1,6 – 2,5 раза больше среднего радиуса,
определенного из условия передачи заданного расчетного момента, то
целесообразно применение фрикционных материалов с более низким
значением давления. Если использование новых материалов не дает желаемых
результатов, то муфту (и тормоз) следует установить на более тихоходный вал.
57
5.2. Перечень исходных данных и выходных параметров для расчёта
Параметр
Обозна-
чение
Источник
(величина)
Показатель момента муфты
Км
Табл.1 (Прил.)
Крутящий момент на валу муфты, кН∙м
Мк
Силовой расчет
(см. п. 1.3, 1.4)
Число поверхностей трения
m
По конструкции
муфты [11]
Относительная ширина кольца трения
δ
Табл.2 (Прил.) или
по конструкции
муфты [11]
Коэффициент взаимного перекрытия
Квз
Табл. 2 (Прил.)
Рабочее давление на поверхности трения, МПа
q
Табл. 2 (Прил.)
Коэффициент трения при давлении
µq
Рис. 5.2
Коэффициент формы поверхности трения
δф
Табл. 3 (Прил.)
Коэффициент срока службы
aR
(0,19 или 0,25)
Интенсивность износа при давлении q,
2
мкм смДж
Iл
Рис. 5.1
Относительный момент инерции
ј м
Табл. 4 (Прил.)
Момент инерции ведомой части привода, кг∙м2
Јпр
Формула (5.3)
Число оборотов вала муфты
1
мин
nм
Кинема-
тический расчёт
Число включений пресса
nвк
Табл. 4 (Прил.)
Полный ресурс на износ
h*
Табл. 4 (Прил.)
5.2.1. Данные для определения среднего радиуса трения
Таблица 5.1
Исходные данные и источники их получения
58
Таблица 5. 2
Параметр
Обозна-
чение
Средний радиус трения, см
Rср
Наружный радиус трения, см
Rн
Внутренний радиус трения, см
Rвн
0,055
0,05
0,045
0,04
0,035
0,03
0,025
0,02
0,015
Iл, мкм
·
см
2
/ Дж
1
2
3
4
5
0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5
q
, МПа
0,055
0,05
0,045
0,04
0,035
0,03
0,025
0,02
0,015
Iл, мкм
·
см
2
/ Дж
1
2
3
4
5
0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5
q
, МПа
Выходные параметры
Рис. 5.1. Зависимость линейной интенсивности износа
от давления на контакте фрикционного материала:
1 – козида; 2 – ФК24А; 3 – 143–63;
4 – 8-45-62; 5 – 63-7-67
59
0,5
0,4
0,3
0,2
0 0,6
1,2
q, MПа
1
2
3
4
5
q
Параметр
Обозна-
чение
Источник
(величина)
Площадь одной вставки, см2
Fв
Табл. 12
(Прил.)
Радиус вставки, см
rв
Ширина вставки, см
ℓв
Длина вставки, см
в
в
Толщина вставки, см
hв
Коэффициент максимального напряжения
Кσ
Табл. 5
(Прил.)
Коэффициент динамичности нагрузки на
вставки
Кдв
Коэффициент характера работы вставок
Кв
Коэффициент качества поверхности
Коб
Коэффициент ширины вставок
Ψ1
Табл. 6
(Прил.)
Допускаемые напряжения смятия вставки
или бандажа, МПа
[σсм]
Рис. 5.2. Зависимость коэффициента трения
от давления на контакте фрикционного материала:
1 – козида; 2 – ФК24А; 3 – 143–63; 4 – 8-45-62; 5 – 63-7-67
5.2.2. Данные для определения параметров трения и толщин дисков
Таблица 5.3
Исходные данные и источники их получения
(только для муфт со вставками)
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]