OAP_лаб_раб2ч

Исходя из изложенного выше нажимной винт должен удовлетворять следующему условию прочности:

где [σ ] – допустимый предел прочности (обычно принимают для высокоуглеродистой и легированной стали [σ ]=100K150 H / мм2 ).

Гайку нажимного механизма рассчитывают на сжатие, на срез и смятие резьбы, а также на кручение.

Напряжение смятия в резьбе

где S – шаг резьбы, мм;

Dн, dвн – наружный и внутренний диаметр резьбы, соответственно, мм;

Hг – высота гайки, мм;

[σ cм] – допустимые напряжения смятия (обычно принимают [σ cм]= 40 H / мм2 ).

Напряжение среза в резьбе

где t – коэффициент заполнения профиля (для трапециидальной резьбы – t=0.75S, для упор-

ной – t=0.65…0.68S);

[τ cp ] – допустимые напряжения среза (обычно принимают [τ cp ]=10K20 H / мм2 ).

Напряжения сжатия в гайке

где Dг – наружный диметр гайки, мм;

[σ cж] – допустимые напряжения сжатия (обычно принимают [σ cж]= 30K40 H / мм2 ).

Момент в винтовой паре

21

где dcp – средний диаметр резьбы, мм;

Y – осевая сила, действующая на винт (в данном случае: при настройке с металлом в

µ – коэффициент трения в резьбе: µ =0.1 при обильной смазке и µ =0.3 при скудной

где V – скорость перемещения нажимного винта, мм/с.

Собственно само автоматизированное проектирование нажимного механизма электромеханического типа осуществляется по следующей схеме: выбор диаметра винта из условия прочности на сжатие и кручения; выбор высоты гайки из условия прочности на смятие и срез резьбового соединения; выбор наружного диаметра гайки из условия прочности на сжатие; выбор электродвигателя из необходимой мощности привода. Блок-схема алгоритма описанной процедуры представлена на рис. 5.1.

22

Рисунок 5.1 – Блок-схема алгоритма автоматизированного проектирования электромеханических нажимных устройств

5.2 Порядок выполнения работы

1Включить ЭВМ, набрать имя пользователя и пароль, загрузить операционную систему.

2Запустить программную оболочку.

3Набрать и отладить программу по автоматизированному проектированию электромеханических нажимных устройств.

4Запустить программу на выполнение, введя при этом следующие исходные данные:

Y = 1000 + 500n , Н; V = 0.1+ 0.1n , мм/об; = 0.15 ; dп = 1.2dв , где n – порядковый номер студента в журнале преподавателя.

5Записать полученные результаты.

6Составить отчет о выполненной работе.

5.3 Содержание отчета

1Наименование и цель работы.

2Краткие теоретические сведения и математическое обеспечение.

3Текст программы.

4Результаты расчета.

5.4 Контрольные вопросы

1 На какие напряжения рассчитывается винт нажимного механизма?

23

2Как определяется необходимая высота гайки нажимного механизма?

3Как определяется наружный диаметр гайки нажимного механизма?

4Как определяется необходимая мощность привода нажимного механизма?

5Из каких материалов изготавливаются нажимные винт и гайка?

6 Лабораторная работа № 13 Автоматизированное проектирование гидравлических нажимных механизмов

Цель работы: приобретение практических навыков по автоматизированному расчету и проектированию гидравлических нажимных механизмов.

6.1 Математическое обеспечение

Существует несколько типов гидравлических нажимных механизмов: поршневые (двухстороннего действия), плунжерные (одностороннего действия) и сильфонные. В данной лабораторной работе будет рассмотрено автоматизированное проектирование плунжерных гидравлических устройств. Основными конструктивными элементами гидравлических нажимных механизмов являются шток, поршень, система уплотнений и корпус (рис. 6.1).

При автоматизированном проектировании гидравлических нажимных механизмов используется следующее информационное обеспечение:

геометрические характеристики поршневых и штоковых уплотнений;

давление рабочей жидкости ρ 1 и ρ 2 ;

геометрические характеристики резьбовых соединений; конструктивное исполнение механизма.

Автоматизированный расчет гидравлического механизма заключается в определении диаметра штока из условия прочности на сжатие; определении диаметра поршня из условия преодоления силы прокатки; определении типоразмеров болтовых соединений из условий прочности и расчёте толщины стенки.

Диаметр штока определяется из условия прочности

где Y – усилие, действующее на шток, Н; d – диаметр штока, мм.

Диаметр поршня определяется из условий преодоления действующих нагрузок:

где Y* – вес верхнего опорного валка, Н;

D– диаметр поршня, мм.

Автоматизированный выбор типоразмеров резьбовых соединений осуществляется

аналогично методике, изложенной в лабораторной работе №1. Причем силы, действующие на соответствующие болтовые соединения (см. рис. 6.1), будут равны:

где n7 , n9 , n10 – количество болтов крепления соответствующей крышки;

dупл – диаметр уплотнения передней крышки, мм.

Диаметр стенки гидроцилиндра определяется из следующего условия прочности:

где K = D /(D + 2t) – коэффициент, учитывающий соотношение внутреннего диаметра

стенки к наружному; t – толщина стенки, мм.

25

Y Y*

1– корпус; 2 – задняя крышка; 3 – поршень; 4 – передняя крышка; 5 – крышка штоковых уплотнений; 6 – штоковое уплотнение; 7 – болты крепления задней крышки; 8 – поршневое уплотнение; 9 – болтовое крепление передней крышки; 10 – болтовое крепление крышки

штокового уплотнения Рисунок 6.1 – Расчётная схема гидравлического нажимного механизма

В целом, зависимости (6.1) – (6.4) составляют полный алгоритм автоматизированного проектирования гидравлических нажимных устройств, блок-схема которого представлена на рис. 6.2.

6.2 Порядок выполнения работы

1Включить ЭВМ, набрать имя пользователя и пароль, загрузить операционную систему.

2Запустить программную оболочку.

3Набрать и отладить программу по автоматизированному проектированию гидравлических нажимных устройств.

4Запустить программу на выполнение, введя при этом следующие исходные данные:

Y =1000 n , кН; Y* = Y /100 ; ρ 1 = 20 МПа; ρ 2 = 5 МПа; [σ ]= 120 H / мм2 , где n –

порядковый номер студента в журнале преподавателя.

26

5Записать полученные результаты.

6Составить отчет о выполненной работе.

нет

Рисунок 6.2 – Блок-схема алгоритма автоматизированного проектирования гидравлических нажимных устройств

6.3 Содержание отчета

1Наименование и цель работы.

2Краткие теоретические сведения и математическое обеспечение.

3Текст программы.

4Результаты расчета.

6.4Контрольные вопросы

1Назовите основные типы гидравлических нажимных устройств.

2Из какого условия определяется диаметр штока гидравлического нажимного устройства?

3Каким образом определить оптимальное значение стенки гидроцилиндра?

4Как определить расход жидкости в гидроцилиндре, и какой его параметр он будет определять?

Список рекомендуемой литературы

1 Бондарев В.М., Рублинецкий В.И., Качко Е.Г. Основы программирования. – Харьков: Фолио; Ростов н/Д: Феликс, 1998. – 368 с.

27

2 Королёв А.А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии. – М.: Металлургия, 1987. – 480 с.

3 Машины и агрегаты металлургических заводов: Учеб. для вузов: В 3-х томах. Т.3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката/ Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1988. – 680 с.

4 Полухин В.П. Математическое моделирование и расчет на ЭВМ листовых прокатных станов. – М.: Металлургия, 1972. – 512 с.

5 Сатонин А.В. Совершенствование конструктивных параметров валковых узлов прокатных станов // Защита металлургических машин от поломок. – Мариуполь: ПГТУ. – 1998.

– №3. – С. 186-189.

28

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А1 – Типоразмеры резьб (шаг – 2 мм, высота профиля – 1.082 мм)

29

Приложение Б

Таблица Б1 – Типоразмеры уплотнений (кольцо сечением 5.8 мм)

30