Эскиз главного вала пресса

Кривошипный вал – одна из наиболее ответственных и важных деталей пресса, составной элемент главного исполнительного механизма (ГИМ). Это одна из наиболее нагруженных и наиболее часто выходящих из строя дета­лей. Вал воспринимает рабочее усилие и крутящий момент при этом вал испытывает деформации кручения и изгиба.

Кривошипные валы изготавливаются из сталей 45, 40Х, 40ХН кова­ными. Термическая обработка валов – улучшение (НВ 250...280) или закалка (HRC3 45...50).

Такие валы применяются в одностоечных прессах. Опоры этих валов располагаются по одну сторону от шатуна (рис. 4.1).

При применении кривошипного вала используется осевая сборка, по­этому вал выполняется ступенчатым, причем диаметр одной опоры (), больше чем другой ().

Вал работает в тяжелых условиях, т.к. кривошип располагается кон­сольно относительно подшипниковых опор, что неблагоприятно с точки зре­ния прочности и жесткости. Прессы с кривошипными валами изготавлива­ются сравнительно небольших усилий - до 1600 кН.

К достоинствам кривошипных валов относится то, что в паре с ними обычно используются неразъемные шатуны, а также открытость для обслу­живания и регулировки.

Характерные размеры вала определяются по эмпирическим зависимо­стям [9].

Радиус кривошипа R = Н/2, где Н - полный ход ползуна (задается ГОСТ 9408-89).

Рис. 4.1 – Кривошипный вал одностоечного пресса:

1 - кривошипный вал; 2 - шатун; 3 - эксцентриковая втулка; 4 - вкладыш подшипника скольжения; 5 - кулачковая муфта.

На основании изучения аналогов проектируемого пресса и литератур­ных источников принимаем конструктивную схему кривошипного вала, по­казанную на рис. 4.1. Основные размеры вала определяем по рекомендациям [9].

Диаметр пальца кривошипа :

= 15,5 = 15,5 = 7,75 см 80 мм.

Согласно ГОСТ 9408-89 пресс выполняется с устройством для регули­ровки хода ползуна. Это устройство представляет собой эксцентриковую втулку, размещенную на эксцентриковой части вала (рис. 4.1)

Определим размеры эксцентриковой втулки

,

где 80 мм - максимальный ход ползуна;

= 5 мм - минимальный ход ползуна;

- эксцентриситет кривошипа вала.

18,25 мм,

где - эксцентриситет втулки.

Наружный диаметр эксцентриковой втулки;

= 1,3 + 2 = 1,3 80 + 2 18,75 141,5 (мм) 140 мм.

Диаметр большей опорной шейки

= + 2 + 2 ,

где = 0,12 - радиус галтели вала.

Таким образом получаем

= 80 + 2 21,25 +2 0,12 80 141,7 = 140 (мм).

Диаметр второй опоры задаем конструктивно, уменьшив его на несколько мм:

(10...20) = 140 - 20 = 120 (мм),

Длину опорных шеек подшипников скольжения кривошипного вала назначаем конструктивно, 1 = (1,5...2)d.

В нашем случае задаем длину пальца кривошипа:

= 2 = 2 80 = 160 (мм).

Длина коренных подшипников кривошипного вала:

= = l,5 = 1,5 120 = 187,5 200 (мм).

Проверим выбранные размеры из расчета на смятие:

.

В качестве материала втулки подшипника скольжения в верхней го­ловке шатуна используем бронзу Бр.0Ф10-1. Для нее допускаемые давления [14, c. 94] составляют [q] = 50 МПа.

Таким образом:

(МПа)

где = 250000 Н;

= 140 мм;

[q] = 50 МПа (Н/ ).

5 КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ И ГРАФИКИ ПУТИ, СКОРОСТИ, УСКОРЕНИЯ ПОЛЗУНА

При проектировании кривошипного пресса того или иного типа необ­ходимо установить его кинематические параметры, т. е. найти перемещение, скорость и ускорение исполнительного звена - ползуна, определить их значе­ния в любой момент времени.

Применительно к центральному (аксиальному) кривошипно-ползун-ному механизму перемещение, скорость и ускорение определяются по из­вестным выражениям [1, 2]:

s = R [1 + (1 , (5.1)

v = R ( + ), (5.2)

j (cos + 𝜆cos2 ), (5.3)

где s, v, j - перемещение, скорость и ускорение ползуна соответственно;

R - радиус кривошипа;

- угол поворота кривошипного вала;

𝜆 =R/L - коэффициент длины шатуна;

L - длина шатуна;

= n/30 - угловая скорость кривошипного вала.

Для других исполнений кривошипно-ползунного механизма (дезак-сиального, кривошипно-коленного и т.п.) формулы для расчета пути, скорости и ускорения ползуна приводятся в литературе [1, 2, 3, 4].

Параметр 𝜆 определяется условиями конструктивной осуществимости механизма; значения 𝜆 для прессов разного технологического назначения [1] приведены в приложении 7.

Рис. 5.1 – Схема кривошипно-ползунного механизма.

Главный исполнительный механизм пресса выполним в виде аксиального (центрального) кривошипно-лолзунного механизма. Он включает в себя станину 1 (рис. 5.1), кривошип 2, шатун 3, ползун 4.

Задачей кинематического расчета является определение перемещений, скоростей и ускорений ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа.

Исходными данными для расчета являются (см. табл. 1.1):

80 мм;

= 5 мм;

n = 180 .

Расчет ведется для наиболее нагруженного состояния механизма, когда радиус кривошипа наибольший, т.е. = 80 мм. Определим радиус кривошипа R = /2 = 80/2 = 40 (мм) Длина шатуна находится из условия 𝜆 = R/L. Учитывая рекомендации (приложение 3) коэффициент длины шатуна для прессов разрабатываемого типа 𝜆 = 0,065.. 0,085. Полагаем

𝜆 = 0,082. Тогда

= (мм). Принимаем L = 500 мм.

ПРИМЕЧАНИЕ. Длину шатуна L следует округлить до ближайшего размера по ГОСТ 6636-89.

После этого уточняется фактический коэффициент 𝜆.

𝜆

Угловая скорость кривошипного вала

= = 18,84 .

Путь, скорость и ускорение ползуна определим по формулам (5.1 - 5.3). Расчет выполнен с помощью программы Microsoft Excel.

Результаты сведены в таблице 5.1.

Используя данные таблицы 5.1 строим графики пути, скорости и ускорения ползуна (см. рис. 5.2). Графики используются при конструировании некоторых узлов пресса.

Таблица 5.1 – Значения пути, скорости и ускорения ползуна.

α, град	Путь	Скорость	Ускорение
S, мм	V, мм/с	j, мм/
			-13,08
	0,56	0,12	-12,93
	2,23	0,24	-12,48
	4,96	0,35	-11,74
	8,70	0,45	-10,69
	13,35	0,55	-9,33
	18,80	0,63	-7,67
	24,91	0,69	-5,73
	31,50	0,73	-3,54
	38,40	0,75	-1,14
	45,39	0,75	1,40
	52,27	0,73	3,99
	58,80	0,68	6,54
	64,77	0,61	8,94
	69,98	0,51	11,08
	74,24	0,40	12,88
	77,40	0,28	14,23
	79,34	0,14	15,06
	80,00		15,35
	79,34	0,14	15,06
	77,40	0,28	14,23
	74,24	0,40	12,88
	69,98	0,51	11,08
	64,77	0,61	8,94
	58,80	0,68	6,54
	52,27	0,73	3,99
	45,39	0,75	1,34
	38,40	0,76	-1,14
	31,50	0,73	-3,53
	24,91	0,69	-5,73
	18,80	0,63	-7,67
	13,35	0,55	-9,33
	8,70	0,45	-10,68
	4,96	0,35	-11,73
	2,23	0,24	-12,48
	0,56	0,12	-12,93
			-13,08

Рис. 5.2 – Графики пути, скорости и ускорения ползуна.

Дата добавления: 2015-04-24