7.5.2 Сили, що діють в кулачках та кути повороту пів муфт

При закручуванні гайки з крутним моментом в кулачках півмуфт 1 і 2 (рис. 3.8) виникають:

• колова сила :

  ;

  (3.38)

• осьова сила :

,

(3.39)

де – кут нахилу бокових поверхонь кулачків.

Визначимо силу інерції , яка виникає при вході півмуфти в зачеплення (переміщенні на величину, яка дорівнює висоті кулачка ведучої півмуфти) під дією сили реакції , яка виникає від осьової сили , припустивши, що прискорення півмуфти рівномірне

.

(3.40)

Середнє прискорення півмуфти

,

(3.41)

де – час, за який відбувається вхід півмуфти в зачеплення і який дорівнює часу повороту півмуфти на кут (рис. 3.6):

,

(3.42)

де – кутова швидкість ведучої півмуфти.

Визначимо кут повороту півмуфти (рис. 3.6, в) (кут входу кулачків в зачеплення):

,

(3.43)

де .

Кут повороту півмуфти (кут входу кулачків в зачеплення):

,

(3.44)

де і – кути профілю відповідно кулачка і западини в площині круга, що ділить висоту кулачка і западини навпіл.

Кут повороту півмуфти (кут ковзання торців ведучої півмуфти по торцях веденої – нейтральний хід):

.

(3.45)

7.5.3 Необхідне зусилля пружини

Визначимо необхідне осьове зусилля пружини (при найбільшій її деформації):

.

(3.46)

Знаючи деформацію пружини, яка дорівнює висоті кулачка , та задавшись попереднім її натягом, можна визначити жорсткість пружини. Середнє зусилля пружини повинно створити таке прискорення ведучої півмуфти, яке забезпечить входження кулачків у повне зачеплення за час, що відповідає; повороту ведучої півмуфти на кут .

Приймемо зусилля попереднього натягу пружини:

.

(3.47)

Середнє зусилля пружини:

.

(3.48)

Визначимо прискорення ведучої півмуфти, яке створює пружина:

,

(3.49)

де – маса ведучої півмуфти.

Визначимо необхідний час , для входу кулачків в повне зачеплення під дією сили пружини:

.

(3.50)

Визначимо час , за який ведуча півмуфта повернеться на кут входу кулачків в повне зачеплення:

.

(3.51)

Якщо , то зусилля пружини достатнє для того, щоб забезпечити повне замикання півмуфт до моменту контакту бокових поверхонь кулачків.

Якщо , то зусилля пружини не достатнє для забезпечення повного замикання півмуфт і тоді необхідно змінити значення (в межах рекомендованих) деяких геометричних параметрів півмуфт: кутів профілю кулачків і западин, числа кулачків та їх висоти, кута нахилу бокових поверхонь кулачків і ін.

Оскільки розрахунки викладаються з деякими спрощеннями, то для точної установки максимального крутного моменту для затяжки гайки в конструкції гайковерта потрібно передбачити можливість регулювання сили попереднього натягу пружини.

7.5.4 Визначення динамічного моменту інерції маховика та його розмірів

Визначимо необхідний динамічний момент інерції маховика, який дозволить підтримувати частоту обертання ведучого валу з заданим ступенем нерівномірності . Для цього використовуємо відому із курсу ТММ формулу:

,

(3.52)

де – надлишкова робота крутного моменту, тобто робота моменту, що перевищує середню за цикл.

Залежність крутного моменту на вихідному валу від кута повороту ве­дучої півмуфти в процесі затяжки гайки показана на рис. 3.7.

Для визначення величини надлишкової роботи крутного моменту спочатку визначимо середню за цикл роботу.

Для цього площу, яка знаходиться під графіком зміни крутного моменту, приведемо до середньої за цикл. Будемо вважати, що площа повної роботи крутного моменту за цикл виражається прямокутним трикутником з висотою та основою . Площа цього трикутника виражає повну роботу за цикл:

.

(3.53)

Зміна крутного моменту при затяжці гайки

Рис.3.7

Середній за цикл рушійний момент:

.

(3.54)

Надлишкова робота крутного моменту визначається як площа трикутника, який розташований над лінією рушійного моменту. Висота цього трикутника , а основу визначимо із пропорції:

.

(3.55)

Тоді надлишкова робота із цього трикутника рівна:

.

(3.56)

Враховуючи значення із (3.19) та із (3.20), остаточно динамічний момент інерції маховика буде:

.

(3.57)

Визначимо геометричні розміри маховика та його масу (рис. 3.8).

Динамічний момент інерції маховика, як відомо, зв’язаний з його геометричними розмірами та масою (вважаємо, що вся маса зосереджена в ободі) залежністю:

,

(3.58)

де – маса обода маховика;

– середній діаметр обода.

Маховик

Рис.3.8

Виходячи із конструктивних умов, необхідно задатись середнім діаметром обода і визначити масу обода:

.

(3.59)

Рекомендується: при , ; а при , .

Повна маса маховика із маточиною та спицями

.

(3.60)

Визначимо ширину обода маховика:

,

(3.61)

де – густина матеріалу, для сталі .