Розрахунок шатуна

При виборі параметрів шатуна, буду користуватися наступними рекомендаціями ([2]):

Приймаю .

Розрахую , виходячи з умови не видавлювання змащення:

;

.

Оцінивши необхідну довжину шатуна L, щоб забезпечити можливість регулювання ходу преса в розмірі 40 мм, приймаю L = 308 мм.

Інші параметри шатуна приймаю конструктивно.

Проведу перевірку шатуна на міцність і жорсткість ([1], ст. 42):

,

де - сумарні напруження, що виникають в шатуні; - напруження стиску; - згинаючі напруження; [ s ] - допустиме напруження, для сталі 45 [ s ] £ 250 МПа.

,

де Р – сумарне навантаження на шатун при динамічних, максимальне значення якого = ; F – площа поперечного перерізу шатуна в небезпечному перерізі.

([1], ст. 43),

де μ – коефіцієнт тертя, μ приймаю рівним 0,06; х – відстань від осі малої головки шатуна до перерізу, ; – радіус шарніра А; – радіус шарніра В.

;

;

;

Þ умова міцності і жорсткості виконується.

Проведу перевірку різі шатуна на зминання і згин ([1], ст. 44).

Рис. 2.1. Упорна різьба.

Напруження зминання різьби:

,

де п – число витків ; - коефіцієнт, враховуючий нерівномірність розподілу навантаження по витках; s – крок різьби; l – найменша довжина різьбового з’єднання (для випадку вигвинченого регулювального гвинта), l» 60 мм = 0,06 м; - допустиме напруження на зминання, для сталі 45 = £ 80 МПа. Отже:

.

Вибираю різьбу з p = 4 мм, для якої мм; мм; 0,263841 р = 1,055 мм ([3], ст. 614). Тоді

;

.

Отже:

Напруження згину витків різі:

,

де - коефіцієнт товщини витка.

.

Знаходжу відносну довжину шатуна λ для різних випадків:

;

для і , ;

для і , ;

для і , ;

для і , .

3. Кінематичні параметри

3.1. Недохід повзуна s

Недоходом повзуна s називається відстань від крайнього нижнього положення повзуна до його положення при певному значенні кута повороту головного вала a.

де R – радіус кривошипа преса, визначається як:

- коефіцієнт довжини шатуна, [1, с. 18]

Результати цих даних запишемо до таблиці 3,1.

Таблиця 3.1. Переміщення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала S(α).

α
Smax, мм		0.38	1.51	3.36	5.86	8.95	12.53	16.5	20.71	25.05
Smin, мм		0,039	0,15	0,34	0,6	0,92	1,28	1,68	2,11	2,55

Визначення швидкості переміщення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала V(α).

де – кутова швидкість, визначається як:

- кількість ходів за хвилину,

Результати цих даних запишемо до таблиці 3.2.

Таблиця 3.2. Швидкість переміщення шатуна, в залежності від кута повороту головного вала V(α).

α
Vmax, мм		84,8	166,5	241,7		362,8	404,6	432,4	445,8
Vmin, мм		8.48	16.65	24.17	30.8	36.28	40.46	43.24	44.58	44.5

Визначення прискорення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала j(α).

Результати цих даних запишемо до таблиці 1.3

Таблиця 3.3. Прискорення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала j(α).

α
Jmax, мм	8713,1			7255,8	6205,4		3564,4	2102,3	631,1	-792,1
Jmin, мм	871.3	854.5		725.6	620.53	495.4	356.4	210.2	63.1	-79.21

Залежності , та будуємо в межах з інтервалом 10°:

Графік 3.1. Переміщення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала S(α).

Графік 3.2 Швидкість переміщення шатуна, в залежності від кута повороту головного вала V(α)

 

Графік 3.3. Прискорення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала j(α).

4. Крутний момент на валу ([1], ст. 20-24)

Крутний момент на головному валу шукаю для випадку (, ), бо при цій умові буде найбільшим.

В реальному механізмі, крутний момент на головному валу дорівнює сумі двох моментів:

,

де - крутний момент, що виникає від діючої сили без урахування тертя в шарнірах (ідеальний механізм); - крутний момент, що виникає від сил тертя в шарнірах.

,

де - приведене відносне плече сили для ідеальної машини.

,

де - приведене відносне плече тертя.

Отже, формулу можна переписати так:

,

де - приведене плече сили, .

;

,

отже:

.

.

Типова діаграма навантажень для листоштампувальних пресів для процесу гнуття приведений на рис. 4.1. ([1], ст. 128).

Рис. 4.1. Типова діаграма навантажень для листоштампувальних пресів для процесу гнуття у відносних величинах.

Представлю цей графік в вигляді P=P(s):

Рис. 4.2. Типова діаграма навантажень у вигляді P=P(s).

Використовуючи графік s=s(a), представлю цей графік в вигляді P=P(a). Таблиця відповідних значень P, s і a наведена нижче:

s, мм		0,875	1,75
a, °
, кН

Рис. 4.3. Діаграма

Для значень a, достатніх для побудови графіків крутних моментів, знаходжу відповідні значення і . Знаючи і , і відповідні їм значення , знаходжу і . Отримані дані заношу в таблицю і будую діаграми і .

a,°	, м	, м	, Н	, Н×м	, Н×м
		0,005581		558,1	558,1
	0,002355	0,005581		491,128	491,12
	0,004687	0,005581		429,737	429,73
	0,006977	0,005581		351,603	351,6
	0,009201	0,005581		217,659	217,65
	0,011	0,005581		178,592
	0,013	0,005581		178,592
	0,015	0,005581		178,592
	0,017	0,005581		178,592
	0,019	0,005581		178,592
	0,02	0,005581		178,592
	0,021	0,005581		178,592
	0,021	0,005581

Рис. 4.4. Діаграми і .

5. Визначення сумарної роботи за цикл

,

де - сумарна робота за цикл, – робота, витрачена на пластичну деформацію заготовки, – втрати енергії на подолання сил тертя в кривошипно-повзунному механізмі, – робота, витрачена на пружню деформацію преса і заготовки, – втрати енергії в передачі за час робочого циклу, – втрати енергії під час холостого ходу і в опорах маховика, – втрати енергії під час вмикання муфти.

([2]),

де - площа графіка , - масштабний коефіцієнт по осі абсцис, - масштабний коефіцієнт по осі ординат.

;

;

;

.

;

;

.

.

для процесу гнуття можна прийняти рівним 0. Для пресів простої дії ([2]). Отже:

.

6. Розрахунок потужності і вибір двигуна

Середня потужність електродвигуна:

([2]),

де - середня потужність за цикл, отримаю в ; - сумарна робота за цикл, підставляю в ; n – кількість ходів за хвилину, n = 180 хв^-1; q – коефіцієнт використання ходів преса, приймаю q = 0,3; K_н - коефіцієнт характеру навантаження, q·n = 0,3·180 = 54>40 Þ K_н =(1,4…1,6), приймаю K_н =1,4. Отже:

.

Розрахункова потужність електродвигуна:

([1]);

.

Отже вибираю асинхронний трьохфазний електродвигун змінного струму виробництва Харківського електротехнічного заводу «Укрелектромаш» з наступними характеристиками:

Модель	Маса, кг	Потужність, кВт				ККД, %	cosj	Частота обертання,
АИР 90 L6	19,0	1,5	2,0	2,3	5,0	78,5	0,72

Дата добавления: 2015-06-28