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 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 ( 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
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
где Наружный диаметр эксцентриковой втулки;
Диаметр большей опорной шейки
где Таким образом получаем
Диаметр второй опоры задаем конструктивно, уменьшив его на несколько мм:
Длину опорных шеек подшипников скольжения кривошипного вала назначаем конструктивно, 1 = (1,5...2)d. В нашем случае задаем длину пальца кривошипа:
Длина коренных подшипников кривошипного вала:
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:
где
[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 v = j где s, v, j - перемещение, скорость и ускорение ползуна соответственно; R - радиус кривошипа;
𝜆 =R/L - коэффициент длины шатуна; L - длина шатуна;
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):
n = 180 Расчет ведется для наиболее нагруженного состояния механизма, когда радиус кривошипа наибольший, т.е. 𝜆 = 0,082. Тогда
ПРИМЕЧАНИЕ. Длину шатуна L следует округлить до ближайшего размера по ГОСТ 6636-89. После этого уточняется фактический коэффициент 𝜆. 𝜆 Угловая скорость кривошипного вала
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.
Рис. 5.2 – Графики пути, скорости и ускорения ползуна.
|
и крутящий момент 
при этом вал испытывает деформации кручения и изгиба.
), больше чем другой (
).
:
= 15,5 
= 15,5 
= 7,75 см 
80 мм.
,
80 мм - максимальный ход ползуна;
= 5 мм - минимальный ход ползуна;
- эксцентриситет кривошипа вала.
18,25 мм,
- эксцентриситет втулки.
80 + 2 
141,5 (мм) 
140 мм.
,
(10...20) = 140 - 20 = 120 (мм),
= 2 
= 2 
= 
= l,5 
200 (мм).
.
(МПа) 
= 250000 Н;
).
+ 
(1 
, (5.1)
R (
+ 
), (5.2)
(cos 
+ 𝜆cos2 
n/30 - угловая скорость кривошипного вала.
.
= 80 мм. Определим радиус кривошипа R = 
= 
(мм). Принимаем L = 500 мм.
= 
= 18,84 
.
