Модернизация станка Nagel (стр. 9 из 16)
Используя уравнение (29), имеем:
, (36) 
(Н).Используя уравнение (30), получаем:
, (37) 
(Н).Изгибающий момент в опасном сечении:
, (38) 
(Н∙мм).Осевой момент сопротивления сечения вычисляем по формуле:
, (39) 
(мм3).Площадь сечения равна:
, (40) 
(мм2).Суммарное напряжение в опасном сечении складывается из изгибающего напряжения и динамического напряжения:
, (41) 
(МПа).Условие прочности:
(42)Так как условие прочности 140 МПа > 79,6 МПа выполнено, делаем вывод – эталон-вал является прочным.
4.1.4 Расчет критической частоты вращения эталон-вала
При вращении вала с диском, центр тяжести которого смещен на величину эксцентриситета, прогиб вала растет с увеличением угловой скорости, которая достигает критического значения при равенстве с собственной круговой частотой колебаний при изгибе [22]. Критическая частота вращения не зависит от эксцентриситета и не может быть изменена даже самой тщательной балансировкой.
Для расчета критической частоты вращения эталон-вала представим его, как и ранее, состоящим из двух независимых частей (L1 и L2), являющихся двухопорными.
Для двухопорного вала с k массами m минимальная критическая скорость определяется по формуле Релея [22]:
, (43)где y – статический прогиб каждой массы, мм.
Статический прогиб двухопорного вала для данного вида нагружения:
, (44)где a, b – координаты приложения нагрузки, мм.
(мм), 
(мм).Используя формулу (43), имеем:
=45 (1/с).Таким образом, можем рассчитать критическую частоту вращения:
, (45) 
(об/мин).Рабочую частоту вращения необходимо выбирать в пределах:
0,3nкр < nр < 0,7nкр (46)
127 об/мин < 0,7
430 об/мин или 127 об/мин < 300 об/мин,nр=127 об/мин.
Рабочая частота вращения эталон-вала меньше критической, резонанса его угловой скорости с собственной круговой частотой колебания при изгибе не происходит.
4.1.5 Выбор муфты, соединяющей тяговый вал с эталон-валом
Неуравновешенность вращающегося эталон-вала (дисбаланс рычагов шатунных шеек относительно общей оси вращения) создает в связанных с ним деталях дополнительные радиальные нагрузки. Эти силы вращаются вместе с эталон-валом, т.е. изменяют свое направление, создавая в опорах периодически изменяющуюся нагрузку, вызывая колебания [22]. Таким образом, появляется необходимость применения муфты, гасящей динамические нагрузки, передающиеся эталон-валом. Такой является муфта с резиновыми упругими элементами. Муфты упругие втулочно-пальцевые получили широкое распространение благодаря относительной простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность и при соединении несоосных валов оказывают достаточно большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро выходят из строя [27].
Другим типом упругой муфты, гасящей колебания, является муфта с торообразной оболочкой. Она обладает большой крутильной, радиальной и угловой податливостью [27]. В качестве упругого элемента применяется резиновая оболочка. Муфта упругая с торообразной оболочкой применяется для соединения соосных валов с целью передачи крутящего момента, уменьшения динамических нагрузок и компенсации смещения валов. Допустимое осевое смещение составляет не более 2,5 мм, радиальное – не более 2 мм, угловое – не более 1 мм [1]. При предельно допустимых для муфты смещениях радиальная сила и изгибающий момент, возникающие из-за несоосности валов, невелики [27], поэтому при расчете валов этими нагрузками можно пренебречь.
Принимаем в качестве средства соединения тягового вала и эталон-вала муфту упругую с торообразной оболочкой 200-40-1.1 ГОСТ 20884.82.
Для уменьшения потерь мощности на трение и снижение интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии лучшего отвода теплоты трущихся поверхностей детали должны иметь надежную смазку. В настоящее время для смазки широко применяют пластические смазочные материалы ЦИАТИМ-201 и ЛИТОЛ-24, которые допускают температуру нагрева до 130˚. Поэтому в качестве смазочного материала принимаем пластическую смазку ЛКС-2 ТУ 38.4.01.71-80. Для подачи смазочного материала применяем пресс-масленку, масло через которую подают под давлением специальным шприцем.
В качестве уплотнительного устройства, применяемого для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания влаги и пыли применяем манжеты резиновые армированные по ГОСТ 8752-79. Манжета состоит из корпуса, изготовленного из бензомаслостойкой резины, каркаса и браслетной пружины. Каркас придает манжете стойкость, а браслетная пружина стягивает уплотняющую часть, образуя рабочую кромку, плотно охватывающую поверхность вала, вследствие чего она(поверхность вала) должна иметь малую (точнее – оптимальную для данного случая) шероховатость Rа=0,2 мкм [27], причем оптимальный профиль микронеровностей имеет решающее значение.
Если при контакте со шлифовальной поверхностью резина “цепляет” за острые выступы и при самой высокой эластичности не может “затечь” в узкие, близко расположенные друг от друга впадины, то в случае контакта с обкатанной поверхностью она затекает во впадины и обтекает пологие выступы, отличающиеся большим радиусом и большим расстоянием друг от друга. Цепляющее, режущее действие микровыступов поверхности в таком случае минимально. Такой характер контактирования определяет уменьшение сил трения, снижение износа и потребляемой мощности. Поэтому в качестве способов обработки поверхностей под манжетные уплотнения рекомендуются методы ППД. Один из них – обкатывание является целью настоящего дипломного проекта.
4.1.6 Расчет ременной передачи
Исходные данные:
i – передаточное отношение, i=1/2,85;
n – частота вращения приводного шкива, n=1450 об/мин;
d1 – расчетный диаметр приводного шкива, принимается d1=90 мм.
Расчетный диаметр ведомого шкива:
, (47) 
(мм).Окружная скорость ремня:
, (48) 
(м/с).Межосевое расстояние, предварительно а=1500 мм.
Угол обхвата ремнем приводного шкива:
, (49) 
˚.Расчетная длина ремня:
, (50) 
(мм).По ГОСТ 1284.1-80 принимается длина ремня Lр=3750 мм, тогда действительное межосевое расстояние получается:
, (51) 
(мм).Мощность передачи:
, (52)где N0 – номинальная мощность передачи с одним ремнем, кВт, N0=1,21 кВт;
С1 – коэффициент угла обхвата, С1=0,98;
С2 – коэффициент, учитывающий длину ремня, С2=1,16;
С3 – коэффициент режима работы, С3=1,1.
кВт.Число ремней:
, (53)где С4 – коэффициент, учитывающий число ремней, С4=0,95.
(шт).Сечение ремней принимается типа А. Общие размеры и размеры канавок шкивов берутся в соответствии с ГОСТ 20895-75
4.2. Расчет зажимных рычагов