Учебное пособие для студентов специальности 12. 04 "Машинь! и технология обработки металлов давлением"

Вибор типа привода. В соответствии с технической характеристикой пресса для достижения числа ходов ползуна в минуту принимают тип привода (одноступенчатьш односторонний с маховиком или зубчатой передачей, двух- ступенчатьш, трехступенчатьш и т.д.). Передаточное отношение между валом электродвигателя и главнмм (кривошипньш) валом пресса при одноступенча- том приводе определяется по формуле:
и = (3.1)
п_п • к_с
где п_дв - номинальное число оборотов вала электродвигателя, об/мин;
п_п - число ходов ползуна (число оборотов главного вала), об/мин;
к_с =0,98...0,99 - коэффициент, учитьтаювдий проскальзмвание ремней.

11

Определение основнмх кинематических величин кривошипно-шатунного механизма. При разработке кинематики кривошипно-шатунного механизма вначале определяют радиус кривошипа:
К=Н/2 или Н=2К, (3.2)
где Н - ход ползуна (мм) и длина шатуна определяется по формуле
£ = |, (3.3)
где Я=К/Ь - коэффициент длинм шатуна, котормй принимают для данного типа машинм по таблице ([31], с. 72).
Для прессов с регулировкой величинм хода ползуна
Н=2(К±е) _? (3.4)
где е - величина эксцентриситета эксцентриковой втулки, мм.
Расчет значений пути ползуна (8), скорости (V) и ускорения (а) в зави- симости от угла поворота кривошипа (для центрального механизма производит- ся по формулам [31] :
= + = , (3.5)
V = о)К(8та + ^8т2а) = а>К/₂(а,Л) _? (3.6)
а = — о)²К(Соза + ЛСо$2а) = -со²К/₃(а,Л) , (3.7)
где а - угол поворота кривошипного вала, отсчитмваемьш от нижней мертвой точки в сторону против вравдения кривошипа, на что указмвает знак “минус” в формуле (3.7);
ТШ-п -1
о) = - угловая скорость вравдения кривошипа, с
Расчетм производят для углов поворота кривошипного вала в пределах 0°...90° с интервалом в 10°. Для упрошения расчетШ значения вмражений /](а, Л), /(а, Л) и /з(а, Л) можно определитЬ Ш таблицаМ 2, 3 и 4 [31] соответст-

12

венно. Результатм расчета сводятся в таблицу и по полученньш даннмм строят- ся графики зависимостей 8=/(а), У=/(а) и а=/(а).

2. 
   Силовой расчет
   

Силовой расчет кривошипной машинм включает в себя следуюодие ос- новнме этапм расчетов:

• 
  коленчатого вала;
  
• 
  приведенного плеча сил;
  
• 
  усилия на ползуне, допускаемого прочностью коленчатого вала и тихо- ходной зубчатой передачей;
  
• 
  шлицевмх соединений и шпонок;
  
• 
  клиноременной передачи;
  
• 
  регулировочного винта и резьбм шатуна;
  
• 
  механизма регулировки величинм хода ползуна;
  
• 
  уравновешивателей ползуна; >
  
• 
  пневматической подушки и станинм машинм.
  

В данном пособии приводятся основм расчета коленчатмх валов, приве- денного плеча сил и усилия на ползуне, т.е. рассмотренм те вопросм, которме имеют особую специфику расчета. Расчет же остальнмх элементов и деталей машинм производится по более простмм (известньш из ранее изученнмх курсов “Сопротивление материалов”, “Детали машин” и др.) формулам.
Расчет коленчатмх валов. Коленчатме валм кривошипно-ползуннмх ме- ханизмов могут вьшолняться в виде коленчатмх валов, в виде эксцентриковнх валов и валов шестерне-эксцентрикового типа [24, 25, 31]. Однако наиболее полно и подробно конструкции главнмх валов приводятся в курсе лекций [14]. Размерм главннх валов кривошипннх машин во многом определяют и размерн самой машинн. Поэтому конструированию этих элементов машин следует уде- лить особое внимание.
При проектировании и расчете коленчатого вала вначале по номинально- му усилию, на основе статистических данннх определяют диаметр опорннх шеек вала (1₀ [24,31]. Так, для коленчатого вала однокривошипного пресса
простого действия (1₀=14^Р^ при Р_н<2МН и с!₀ = 12^] Р_н + 0,6 при Р_н> 2МН. Для эксцентрикового вала горячештамповочного пресса с1₀ = 10,3^1 Р_н +1. Для двухколенчатого вала прессов простого и двойного дей-
ствйя с!₀ =14^Ри при Р_н <1,8МН и (1₀ = 9^]Р_Н + 3 при Р_н > 1,8 МН. Для двухколенчатого вала чеканочннх кривошипно-коленннх прессов (1₀ = 6^Р_Н , а для их шарнйров с1_ш=0,06Р_н + 9,5. Для коленчатнх валов ГКМ (1₀ =10 + {Зл/Ри . Для коленчатого вала двухударних холодно-висадочннх ав-

13

томатов с!₀ = 16^ Р_г[ . Для осей эксцентриковмх валов листоштамповочнмх
прессов с1₀=2,5 Р_н + (11+12).
Во всех вмшеприведеннмх формулах подставляют значение Р_н в МН, а ответ с1₀ получают в см. По найденному с!₀, на основании эмпирических соот- ношений [14] (таблица в разделе “Кривошипнме валм в КПМ), [24], табл.2.4, или [31], табл. 15 или [45], табл.4.1 , определяют остальнме размерм вала. Все полученнме размерм валов округляют до ближайших стандартних и вмбирают материал вала [31]табл. 29, с. 195 , [24]табл. 41 с. 80 .
Расчет приведенного плеча сил. Приведенное плечо сил в реальном ме- ханизме (с учетом сил трения) определяется по формуле [24, 31]
^тк^=т1 ^{+ т}кр^М ? (³-⁸)
где т^и_к - приведенное плечо сил идеального механизма (без учета сил
трения);
т_к - приведенное плечо сил трения.
Значения т” и т{* определяются по соответствуюхцим формулам:
т” = К(8та + ^8т2а) , (3-9)
т» = 0,5]и[(1 + А)с1_А + М_в + 4₀\ , (3-10)
где /л - коэффициент трения в подшипниках кривошипно-шатунного меха- низма
{р = 0,06 - при использовании густой смазки; ц = 0,01 - при использова-
нии жидкой смазки; ц = 0,03 - при комбинированной смазке);
с1а - диаметр шатунной шейки коленчатого вала;
с1в - диаметр опорного подшипника шатуна в ползуне;
с1₀ - диаметр опорной шейки коленчатого вала;
Значения Я вмбираются по таблице [31 , с. 72].
Расчет т_к производят для углов поворота кривошипа а от 0°...90° с интервалом 10°. Результатм расчета сводятся в таблицу. По полученньш данньш строится график зависимости приведенного плеча сил от угла поворота кривошипа т_к=/(а).
Расчет допускаемого усилия на ползуне по прочности коленчатого вала. Обьшно у коленчатмх валов расчетнмм сечением является сечение ВВ (схемм в работе [31 ]рис.61 , приложение, с. 355-361 и [45], схема 1, с. 49). Усилие се- чения ВВ^[313рис.61, [45]рис.3.1 )огфеделяется по формуле:

14

Р_д = т— °—^ ^1ц — , МН (3.11)
п₃ • к_эУ10,0041²₀Ф_а +ФД0,5т_к +0,085с(₀)²
где <7-1 _и - предел вьшосливости на изгиб для материала вала при симметрич- ном цикле нагружения ([31], табл. 17); п₃ - коэффициент запаса ([31], табл. 156); к_э - коэффициент эквивалентной нагрузки ([31], табл. 156);
1о - длина опорной шейки вала;
(р_а и (р_т -коэффициентм, учитмваюшие влияние масштабнмх факторов, концентрации нагрузки на величину нормальнмх и касательнмх напряжений (определяютсяпо графикам ([31], рис.62).
Но на рис. 3.1 [31] видно, что наиболее опаснмм сечением является се-
чение АА диаметром <^/, которое заведомо меньше Ф>. Поэтому в формулу (3.11) надо ставить (1^ значение которого определяется по таблице [31 , с.364] “Геометрические размерм цилиндрических колес”.

Ш-

ЧЧ^ЧЧЧ

чччч^тг

Ш.