Оборудование производства ИУ (стр. 2 из 3)

t_пд = 0,157 с

t_отв = 0,173 с

T_T = 0,48 c

T_k = 0.46 c

После определения интервалов кинематического и технологического циклов и проверки соблюдения неравенств определяем общее число позиций ротора

u_р= П_т× Т_к / 60£ 1,33× П_т× Т_т / 60

u_р = 7.66

Полученное число позиций технологического ротора u_р округляем в большую сторону и принимаем соответственно параметрическому ряду 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 16, 18, 20, 24 (см. таблицу 3 [1])

Принимаем количество инструментальных блоков u_р = 8

Число инструментальных блоков, находящихся одновременно в рабочей зоне ротора, определяем по формуле:

u_o= П_т*t_р / 60

u_o= 1,33

D = 120 мм

1.4. Расчет конструктивных параметров роторов

Радиус начальной окружности технологического ротора:

R_p= (1/ 2p)_*u_р*h_p (7)

R_p= 60 мм

Величину радиуса R_р проверяем с учетом конструктивных размеров вала ротора и инструментальных блоков (см. рис.2):

Рис. 2. Схема к расчету свободного пространства технологического ротора

R_p 0,5(d_в+ D_бл) + с

В первом приближении принимаем:

d_в = 0,5 D_бл: с = 30...40 мм

d_в= 18 мм

6057, условие выполняется

Частота вращения ротора (об/мин):

n_p= П_т / u_р

n_p = 125 об/мин

Окружная (транспортная) скорость:

V_тр = П_т*h_p /60 = p_* n_p* R_p/30

V_тр = 78,5 м/мин

Для удобства компоновки и обеспечения установленной окружной скорости роторов рекомендуется принимать диаметры начальных окружностей зубчатых колес привода транспортного движения равными диаметрам начальных окружностей роторов. Поэтому полученное значение диаметра начальной окружности ротора D_р уточняем с учетом параметров зубчатого зацепления

Конструктивные параметры транспортных роторов определяем аналогично технологическим. С целью удобства размещения технологических роторов, обеспечения доступа к рабочей зоне, простоты ремонта и обслуживания число позиций и диаметры транспортных роторов рекомендуется брать больше технологических (u_тр= (1,25… 1,33)× u_ð).

Ïðèíèìàåì u_тр= 10

Для всех технологических и транспортных роторов, входящих в роторную линию, соблюдаем основное условие компоновки:

D_p/D_тр= R_p/R_тр= u_р/u_тр= n_р/n_тр= const (8)

Из соотношения (8) определяются радиус начальной окружности R_тр и частота вращения n_тр транспортного ротора:

R_тр= u_трR_p/u_р ;

n_тр= n_рu_р/u_тр

R_тр= 75 мм

n_тр= 100 об/мин

2. Расчет элементов инструментального блока

Рис. 3. Расчетная схема инструментального блока:

1– ползун; 2– корпус; 3– пуансон; 4– заготовка;

5– матрица

Элементы инструментальных блоков (ИБ) рассчитываются на прочность в опасных сечениях от действия растягивающих (сжимающих) сил и изгибающих моментов. Расчетная схема ИБ для штамповочных операций представлена на рис. 3.

Корпус блока рассчитывается на растяжение и изгиб в сечении А-А:

(9)

где Р_т – номинальное технологическое усилие, Н;

F – площадь расчетного сечения А–А, мм²;

I_x – момент инерции сечения, мм ;

y_c – координата центра тяжести сечения, мм;

y_max – ðàññòîÿíèå от центра тяжести до наиболее удаленной точки сечения, мм;

[s]– допускаемые напряжения материала корпуса блока, МПа.

Площадь сечения F, момент инерции I_x, координата центра тяжести y_c и координата y_max рассчитываются по формулам:

F= p/8 (D_бл² - d_пр²) a/180;

J_x = (D_бл⁴ - d_пр⁴)/128 (pa/180+sin a);

y_c = 120/pa ((D_бл³ - d_пр³)/ (D_бл² - d_пр²) sin (a/2));

y_мах = y_c - D_бл/2 cos (a/2),

где D_бл – диаметр инструментального блока, мм;

d_пр – диаметр приемника детали, мм.

F= 650,68 мм²

J_x = 5164640,98 мм⁴

y_c = 7,51 мм

y_мах = 10,64 мм

s = 0,31 МПа < [s_доп]

Условие прочности выполняется.

Размеры D_бл и d_пр определяются по чертежу инструментального блока.

Опорные поверхности крепления ИБ в блокодержателе рассчитываются на смятие в сечении Б–Б:

s_см=P_т/2F_оп [s_см]

где F_оп– площадь опорных поверхностей, мм;

[s_см]– допускаемое напряжение на смятие материала корпуса, МПа.

Площадь опорных поверхностей определяется по приближенной формуле:

F_оп=2/3 аb

F_оп = 58.66 мм

s_см = 1,7 < [s_доп]

Условие прочности выполняется.

3. Расчеты на прочность элементов конструкции

механического привода

3.1. Силы, действующие на элементы привода

Для определения напряжений, возникающих в элементах механического (кулачкового) привода рабочего движения роторных машин под действием заданной технологической силы Р_т (см. рис. 4.а.), необходимо установить величины полной реакции R и ее осевой и окружной составляющих R_z è R_x. Полная реакция R необходима для расчета на срез и смятие оси ролика ползуна. Составляющая R_x необходима для расчета ползуна на изгиб. Составляющая R_z воспринимается осевыми опорами вала ротора и необходима для выбора осевых подшипников ротора. Конструктивными размерными элементами, от которых при заданной величине технологической силы Рт зависят значения R, R_x, R_z являются: вылет ползуна а, длина направляющей барабана b и угол подъема копира b.

Полная реакция копира R нагружает ползун изгибающим моментом, вызывающим нормальные к оси ползуна силы N₁ и N₂ (рис. 4.а). Эти силы являются реакциями направляющей поверхности барабана и учитываются при расчете на прочность перемычки между направляющими отверстиями.

Значения сил R, R_x, R_z, N₁ и N₂ определяются формулам:

R=P_тК_т; R_x=P_тK_x; R_z=P_тK_z

N₁=3/2 P_тК_х(a/b+5/6)

N₂=3/2 P_тK_х(a/b+1/6)

где К_т, К_õ, Ê_z– коэффициенты пропорциональности,учитывающие

конструктивные особенности крепления ролика.

Рис. 4. Расчетная схема элементов механического привода:

а– силы, действующие в элементах кулачкового привода;

б– схема с консольным расположением ролика;

в– схема с торцевым расположением ролика

.

В механическом (кулачковом) приводе применяются два типа конструкций ползуна – с консольным расположением ролика (рис. 4.á) и торцевым расположением (рис.4.в). Консольное крепление рекомендуется применять при технологическом усилии не более 1000 Н, а торцевое– для усилий до 10 кН.

Коэффициенты К_т, К_õ, Ê_z определяются по формулам:

;

где f_пр– приведенный коэффициент трения (f_пр= 0,15), учитывающий трение качения ролика по копиру и трение скольжения отверстия ролика относительно его оси.

Для привода с пазовый (консольным) кулачком значение коэффициента В рассчитывается по формуле:

B = 2.3_*f_1*(1-3_*(e/b)_*f₁)_*(1-f_пр*tgb)-(tgb+ f_пр)

где е– величина консоли в расположении ролика, мм;

f₁– коэффициент трения ползуна о направляющие барабана (f₁= 0,2).

B = 0.5

K_т= 2.05

К_z = 1.948

K_x = 0.65

R = 410 H

R_x = 130 H

R_z = 389.6 H

N₁ = 260 H

N₂ = 129 H

Так как полная реакция и ее составляющие быстро возрастают с увеличением отношения а/b, ýòî îòíîøåíèå ñëåäóåò âûáèðàòü äîñòàòî÷íî ìàëûì. Ïðàêòè÷åñêè îòíîøåíèå а/b äëÿ ïðèâîäîâ ñ òîðöîâûì êîïèðîì íå äîëæíî ïðåâûøàòü 1/3. Ïðè ýòîì âåëè÷èíà à ÿâëÿåòñÿ çàäàííîé ñàìèì çíà÷åíèåì òåõíîëîãè÷åñêîãî ïåðåìåùåíèÿ ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà L_ò, ò. å. à= L_ò è b³ 3× L_ò.

3.2. Расчет ползуна

При консольном расположении ролика (рис. 4.б) диаметр оси определяется из условия прочности на изгиб:

(10)

d₀ = 5.7 мм

Принимаем d₀ = 6 мм

Допускаемое напряжение изгиба:

[s_u]= (11)

где [n]– допускаемый коэффициент запаса ([n] = 1,5...2,0);

Ê_s– эффективный коэффициент концентрации напряжений (Ê_s= 1,8...2,0);

s_–1– предел выносливости при симметричном цикле нагружения (s_–1= (0,4... 0,45)×s_в, МПа);

s_в - предел прочности материала оси, МПа.

Наружный диаметр ролика определяется из условия проворачиваемости (d_ð³ 1,57× d₀).