2.5. Расчет шатуна на прочность

Шатун воспринимает усилие деформирования.

Расчетное усилие деформирования:

Р_р= К_ш Р, (25)

Р_р=1×400 = 400 кН,

где К_ш = 1 - для одношатунного привода;

К_ш = 0,75..,0,63-для двухшатунного привода.

По конструкции шатуны выполняются с регулировкой и без ре­гулировки длины (рисунок 2.3.).

Рисунок 2.3.Соединение шатуна с ползуном

Усилие сжатия и изгибающий момент от сил трения в шарнирах r_а и r_в, действующие на шатун, характеризуются напряжениями сжатия σ_сж = P/Faa и изгиба σ_u= M_u/W_aa.

Изгибающий момент:

M_u = fP_p(r_B-х₁(r_a+r_B)/L), (26)

где r_a=r_B=0,13 м,

где L=2l₀+l_k=2×2d₀+2,84d₀=2×0,18+0,26=0,62 м.

M_u =0,03×400(0,13 - 0,16(0,13+0,13)/0,62) = 0,75кНм.

Расстояние до опасного сечения Х₁ = 1,25г_в =1,25×0,13= 0,16м

Площадь сечения А-А и момент сопротивления для общего случая:

F=K₁d², W=K₂d³,

F=0,786×0,09²=0,01м², W=0,098×0,09³=0,0001м³.

В шатунах с нерегулируемой длиной опасное сечение имеет форму двутавра; соотношения геометрических раз­меров:

h = 0,565d, b = 0,25d, В = 0,57d.

Коэффициенты K₁ и К₂ назначаются в зависимости от конст­рукции шатуна (табл.12) [2].

Результирующее напряжение в сечении А-А

σ = σ_сж + σ_и <[σ] . (27)

Диаметр круглого сечения (условный диаметр) двутаврового сечения шатуна

d > 2√ cos , (28)

d >2√ ,

где θ = arccos /2√⊏ ,

θ = arccos /2 ]³=92,8º.

[σ_сж] =300 МПа, [σ_из] =200 МПа.

2.6. Ползун и направляющие ползуна

От точности направления ползуна зависят точность получае­мых деталей, износ и долговечность инструмента, предназначенно­го для разделительных и других операций.

Ползуны кривошипных машин по конструкции подразделяются на три группы: сплошные призматические и коробчатые (ползуны листоштамповочных прессов); с дополнительными направляющи­ми (ползуны КГШП прессов-автоматов для горячей и холодной объёмной штамповки) и в виде пластин для ножниц и листогибочных прессов.

Повышение точности штамповки и более устойчивое переме­щение в направляющих достигаются увеличением длины направ­ляющих ползуна. Точность направления ползуна характеризуется коэффициентом:

К_п =L_н / В,

К_п =1750/1030 =1,7.

В зависимости от типа пресса и усилия (табл. 14,15) [2] определя­ются геометрические размеры ползуна. Затем производятся про­верочные расчеты на допускаемую величину давления.

На направляющие ползуна действуют горизонтальная состав­ляющая силы N_r и изгибающий момент М_п:

N_r= Pf / , (29)

N_r= 400×0,03/ кН.

М_п = N_r [L_H / 2 - (b + К_п1 r_в)]+P X_r K_п1, (30)

М_п =26 [1,750/2 - (0,185 + 1× 0,13)] + 400×0,01×1=18,6 кНм,

где X_r = r_Bf((r_a+r_B)/L+ К_п1),

X_r = 0,13×0,03((0,13+0,13)/1,75+1)= 0,01 м.

Значение величины b принимается конструктивно при переда­че усилия через ось - К_п1 = 1, через поверхность - К_п1=-1 (рис.1)

Удельные усилия на направляющие ползуна:

от горизонтальной составляющей силы N_r

P_n= , (31) P_n= =81,2 кПа,

где L_H, b_H-длина и ширина направляющих (см.табл.14,15); от момента М_п.

P_m= ,

P_m= =197,2 кПа

Суммарное удельное усилие:

Pmax = Pn + Pm<[P], (32)

Pmax = 81,2+197,2 = 278,4кПа.

Для бронзовых планок Б_р05Ц5С5 [Р]=3500 кПа.

Для чугунных и текстолитовых [Р] = 200кПа.