Модернизация станка Nagel (стр. 10 из 16)
4.2.1 Рычаг зажима коренных шеек
Расчет силовых параметров.
В качестве исходных данных принимается усилие обкатывания коренных шеек Р3=7250 Н.
Расчетная зависимость рычажного механизма [5]:
, (54)где Q – сила на приводе, Н;
η – КПД рычажного механизма, η=0,9 [5];
l1, l2 – плечи рычага, мм; конструктивно принимается l1=405 мм, l2=550 мм.
Используя формулу (54), имеем:
, 
(Н).Реакция в опоре В:
, (55) 
(Н).Диаметр опоры из расчета на смятие [5]:
, (56) 
, 
мм.Принимается, из соображений унификаций, d=30 мм.
Ширина рычага конструктивно принимается b=15 мм. В связи с тем, что сечение рычага представляет собой тонкий прямоугольник, по сути пластину, вытянутую в сторону направления нагрузки, требуется расчет на устойчивость.
Расчет на устойчивость рычага коренных шеек.
Расчет на устойчивость проведем в форме определения коэффициента запаса устойчивости [6]:
, (57)где [n] – допустимый запас устойчивости, [n]=3.
Коэффициент запаса устойчивости определяют по формуле [6]:
, (58)где Fкр – критическая разрушающая нагрузка, Н;
F – действующая нагрузка, F=7250 Н.
Критическую нагрузку определяют по формуле Эйлера [6]:
, (59)где Jmin – минимальное значение осевого момента для данного сечения, мм4;
μ – коэффициент вида нагружения, μ=0,5;
l – высота рычага, мм; l=175 мм.
Минимальное значение осевого момента инерции:
, (60) 
(мм4).Площадь сечения:
, (61)где h – длина рычага, мм; конструктивно h=600 мм.
(мм2).Необходимо определить пределы применимости формулы Эйлера. Формула Эйлера применима лишь тогда, когда расчетная гибкость пластины больше предельной гибкости материала [6]. Для конструктивного материала Ст.3 предельная гибкость λпр=100.
Условие применимости формулы Эйлера:
λ≥[λ]пр. (62)
Расчетная гибкость пластины:
, (63) 
.Условие применимости формулы Эйлера выглядит так:
20,2<100.
Т.о. формулу Эйлера в данном случае применять нельзя. Если формула Эйлера не применима, расчет ведут по эмпирической формуле Ясинсого, определяя критическое напряжение, возникающее в поперечном сечении сжатой пластины [6]:
, (64)где а – эмпирический коэффициент, для Ст.3 а=258 МПа;
b – эмпирический коэффициент, для Ст.3 b=0,68 МПа.
(МПа).Критическая нагрузка:
, (65) 
(кН).Используя формулу (58), имеем:
.Условие устойчивости: 28,9>3. Т.о. условие устойчивости выполнено. Рычаг коренных шеек является устойчивым. В качестве конструктивного материала принимается Ст.3.
Перемещение силового привода:
, (66)где Sq и Sp – перемещения в точках приложения сил Q и P соответственно, мм; конструктивно принимается перемещение рычага в зоне зажима Sp=62 мм.
(мм).Расчет силового гидроцилиндра
Исходные данные:
конструкция – двухсторонний, не симметричный;
рабочая сила – F=8860 Н;
скорость прямого хода – V=1 м/мин = 0,016 м/с;
длина хода – 46 мм.
Выбор рабочей жидкости для гидросистемы.
В качестве рабочей жидкости для гидропривода в металлорежущих станках выбирается обычно веретенное, турбинные или индустриальные масла в зависимости от рабочих давлений и температуры. В соответствии с рекомендациями [27] выбираем масло ИГП-18, кинематическая вязкость ν=18,5 сСт.
Выбор рабочего давления в напорной полости гидроцилиндра.
Выбор рабочего давления в напорной полости гидроцилиндра производится в зависимости от наибольшего полезного усилия, развиваемого гидроцилиндром:
, (67)где D – диаметр поршня цилиндра, мм; конструктивно по ГОСТ 6540-68 принимается стандартный D=40 мм;
η – КПД гидроцилиндра, η=0,9.
(МПа).Диаметр штока:
, (68)где
- коэффициент диаметра штока, =0,6. 
(мм).По ряду стандартных размеров принимаем d=22 мм, ГОСТ 6540-68.
Усилие, развиваемое гидроцилиндром при обратном ходе:
, (69) 
(кН).Расход масла определяется по формуле:
, (70) 
(л/с) = 1,2 л/мин.Скорость штока при обратном ходе:
, (71) 
(м/с) = 1,36 м/мин.Выбор конструкции и типа уплотнений поршня и штока гидроцилиндра.
В качестве уплотнительного устройства принимается кольцо резиновое уплотнительное круглого сечения. Основные размеры колец по ГОСТ 6969-54:
- уплотнения поршня D=40 мм, d=36 мм;
- уплотнения штока D=26 мм, d=22 мм, Н=3 мм.
Расчет корпуса гидроцилиндра.
Внутренний диаметр расточки корпуса соответствует диаметру поршня и принимается dк=40 мм. Минимально допустимая толщина стенки δ (мм) трубопровода зависит от рабочего давления p (МПа) и рассчитывается по формуле:
, (72)где σ – допустимое напряжение на разрыв для материала трубопровода, МПа; для стали 20 σ=140 МПа.
(мм).Для обеспечения жесткости гидроцилиндра принимаем толщину стенки δ=4 мм.
Расчет потерь в трубопроводе.
Различают два режима течения жидкости – ламинарный (частицы жидкости движутся параллельно стенкам трубопровода) и турбулентный (частицы движутся беспорядочно).
Определение режима течения жидкости по безразмерному числу Рейнольда:
, (73)где d – внутренний диаметр трубопровода, d=4,6 мм.
.Поток считается ламинарным для гладких круглых труб, если Rе<2100.
Поскольку Rе меньше критической величины, поток масла в трубопроводе ламинарный, поэтому потери давления определяем по формуле:
, (74)где d – внутренний диаметр трубопровода, d=4,6 мм;
L – длина трубопровода, мм; L=2 м.
(МПа).Наружный диаметр корпуса, как правило, выбирается конструктивно с учетом возможности расположения в его стенках проточек под уплотнения в соединении с крышкой и т.п.
Получаем, что наружный диаметр корпуса равен:
D=d+2δ, (75)
где d – внутренний диаметр корпуса, d=40 мм;
δ – толщина стенки гидроцилиндра, δ=4 мм.
D=40+2×4=48 (мм).
Принимаем D=48 мм.
Корпус гидроцилиндра изготавливается обычно из стальных труб бесшовных горячекатаных по ГОСТ 8734-75.
Выбор фильтра.
При соблюдении необходимых требований к чистоте гидросистемы удается повысить надежность гидроприводов и уменьшить эксплуатационные расходы. Повышение тонкости фильтрации рабочей жидкости в гидросистеме увеличивает ресурс насосов. Фильтрация обеспечивает наибольший эффект лишь при комплексном соблюдении требований по типам применяемых масел, правилам их хранения и транспортирования, качеству очистки и герметизации гидросистем, регламентам их эксплуатации. Фильтры обеспечивают в процессе эксплуатации гидропривода необходимую чистоту масла, работая в режимах полнопоточной или пропорциональной фильтрации во всасывающей, напорной или сливной линиях гидросистемы.