2. Нажимные устройства

К нажимным устройствам относятся механизмы, предназна­ченные для создания силы, воздействующей на обрабатываемый предмет: спрессовываемое вещество, запрессовываемые части, деформируемый материал и т.п. Эти механизмы могут быть вин­товыми, рычажными, клиновыми и др. В указаниях рассматрива­ются, включающие в себя винтовую пару с гайкой, закрепленной в станине. Винт снабжен нажимной деталью, через которую при ввинчивании в гайку он передает нагрузку на об­рабатываемый предмет.

1. Двухстоечный винтовой пресс (схема 3)

Пресс (рис.2.1) постоит из станины, нажимной плиты 9, гайки 3 и винта 2 с рукояткой I. Станина включает в себя основание 10 и поперечину 4, которые связаны двумя стойками 8. Гайка 3 неподвижно закреплена в поперечине. При ввин­чивании винта нажимная плита 9 опускается и запрессовывает одну деталь в другую, спрессовывает материал, размещенный на основании и т.п. Для обеспечения подъема нажимной плиты она соединена с винтом 2 при помощи двух полуколец 7, входящих в кольцевую проточку на винте и прикреплённых к плите винтами 6. Конструкция соединения должна быть такой, чтобы винт 2 свободно вращался относительно нажимной плиты.

Соединение нажимной плиты с винтом 2 может быть осу­ществлено также одним на способов, показанных на рис.1.2,б. Если диаметр пяты d₅ (см.рис.2,I), найденный по формуле (I.2I), получается большим d₁, где d₁ - внутренний, диа­метр резьбы, то можно осуществить конструкцию (рис.2.2) с винтом ввинчиваемым

в гайку своим верхним концом. Осевое перемещение винта I относительно нажимной плиты 3 ограничивается втулкой 2.

Недостаток варианта, изображен­ного на рис.2.2,а -относительная

слож­ность изготовлении ви­нта и рукоятки, соеди­няемых при помощи квадрата. Более тех­нологичным является шпоночное соединение винта с рукояткой, показанное на рис.2.2,б.

В прессе, изо­браженном на рис.2.1, резьбовое соединение поперечины 4 стойками 8 для повы­шения эстетических качеств конструкции выполнено при помощи колпачковых га­ек 5 [l]. Допустимо также использование обычных гаек.

Для удобства ввинчи­вания в основание стойки снабжены лысками, расстоя­ние S между которыми и ширина b должны быть согласованы с зевом и тол­щиной стандартного клю­ча [8].

Чтобы предотвратить поворот нажимной плиты под действием момента трения в пяте Т_П (рис.2.3), в нажимной плите предусмот­рены либо отверстия, либо прорези (см.сечение В-В на рис.2.1), в которые входят стойки.

Проверку прочности винта следует произвести для двух его участков. Нижний участок, находящийся между пятой и гайкой, подвергается сжатию силой Q и кручение моментом Т_П, поэтому при проверке прочности винта следует использовать формулы (1.9), (1.26). Верхний участок, расположенный между гайкой и осью рукоятки, испытывает кручение суммарным моментом Т и изгиб силой, равной усилию рабочего Р_Р. Наи­большее напряжение изгиба действует в винте тогда, когда он занимает крайнее верхнее положение, определяемое высотой

Н₀=h+0,5(h₁+h₃),

где h - заданное осевое перемещение винта; h₁ и h₃ высота гайки и головки винта.

Наибольшие напряжения изгиба и кручения равны

;

а условие прочности имеет вид

, (2.1)

где допускаемое напряжение [σ] определяется по формуле (1.I).

В винтовых прессах чаще всего используют трапецеидаль­ную резьбу. Обычно в этих механизмах не требуется самоторможение. Во многих случаях даже желательно, чтобы после окон­чания прессования винт сам вывинчивался и слегка поднимался под действием упругих сил сжатого материала. Однако несамотормозя­щиеся винты имеют относительно большой угол и, следовательно, требуют большого момента Т, определяемого формулой (I.T7), поэтому несамотормозящиеся винты в применяются лишь при малых усилиях прессования (Q ,< 1000 И).

Р асчеты деталей пресса, отсутствующих в домкратах, изло­жены ниже.

Поперечина рассчитыва­­­­­ется на изгиб. Наи­больший изгибающий мо­мент действует в среднем сечении попере­чины, ослабленном отверстием под гайку (рис.2.4). Условие ее прочности имеет вид

(2.2)

где L - расстояние между стойками, а

В ычислив по уравнению (2.2) величину W_T и задавшись одним из размеров В или Н₁, можно определить из зависимости (2.3) другой из этих размеров. Из конструктивных соображений часто принимают В=(1,6…1,8)D₁, или выбирают величину Н, примерно равной высоте гайки. Если момент со­противления W_Х переменен по длине поперечины, то следует проверить прочность и в других сечениях.

Диаметр опасного сече­нии стоек d_СТ выбирается конструктивно и проверяется на изгиб и растяжение по методике, изложенной ниже.

Момент Т_Р взаимо­действия винта с гайкой стре­мится повернуть гайку и, следовательно, поперечину вокруг оси y (рис.2.5). В результате этого поперечи­на оказывает давление на каждую из стоек, причем си­ла давления перпендикулярна оси стойки и равна

.

Кроме того, на поперечину воздействует усилие рабоче­го P_P. Все три силы изгибают стойки и их можно считать приложенными в горизонтальной плоскости, проходящей через середину высоты поперечины (а точнее, через середину по­верхности контакта стойки с поперечиной). Опасное сечение, в котором действуют напряжения растяжения от силы 0,5Q и 5ольшие напряжения изгиба, находится в основании стойки, условие прочности выглядит так:

,

где и - напряжение изгиба соответственно от сил Р и Р_Р.

Очевидно, что

; ; ,

где и - площадь и момент сопротивле­ния опасного сечения стойки; H - высота, зависящая от за­данного значения h, а также размеров H₂ и H₃ (см,рис.2.3) поперечины и нажимной плиты:

H=h+0,5Н₂+H₃.

Вышеизложенный расчет не учитывает изгиб стоек под действием сил, порожденных моментом Т_П, поэтому при определении [σ] следует принимать [S₁] =1,6 (см. пара­граф 1,1).

Диаметр резьбы стоек в месте крепления поперечины сле­дует выбрать из конструктивных соображений, а затем прове­рить на прочность, используя методику расчета напряженных болтов. Расчетная нагрузка, обеспечивающая нераскрытие сты­ка соединяемых деталей, равна

,

где k = 1,5...1,7.

Условие прочности имеет вид

,

где ; d, - внутренний диаметр резьбы.

В уравнении (2.4) допускаемое напряжение зависит от диаметра резьбы

, (2,5)

где σ_Т - предел текучести материала стойки и, следовательно, диаметр d₁, удовлетворяющий условию (2. 4), приходится искать методом последовательных приближений. Для стандартных болтов, винтов и шпилек значение σ_Т следует выбирать, руководствуясь техническими требованиями по ГОСТ 1759-70 [1];

Диаметр винта d_В (см.рис.2.2) определяется из условия прочности на кручение

где [τ] – по формуле параграфа 1.1.

По найденному диаметру в соответствии со СТСЭВ 189-75[4] нужно выбрать размеры b ^х h поперечного сече­ния призматической шпонки, а затем из условия прочности на смятие найти ее длину

(2.7)

При определении (см. параграф I.I) нужно учесть, что шпонки изготавливаются из сталей с пределом текучести МПа, а расчет относится к числу грубых.

Длина и диаметр ступицы рукоятки (или маховичка)

; (2.8)

В случае использования варианта, изображенного на рис.2.2,а, размеры квадратного хвостовика можно выбрать, и проверить на прочность в соответствии с изложенным в пара­графе 1.2.