Важным вопросом при проектировании системы включения является выбор места установки муфты. Большие габаритные размеры узлов, зависящие от передаваемого момента и значительный расход энергии на включение, возрастающий с увеличением скорости вращения, являются противоречивыми факторами, требующими тщательного анализа.
Более детальный анализ и сопоставление конструкций узлов системы включения рассматриваются в курсе «Кузнечно-штамповочное оборудование».
Выбор фрикционного материала зависит от условий эксплуатации фрикционного узла, типа пресса и других факторов. При легких условиях работы (небольшое число оборотов вала и небольшое число включений) любой материал работает удовлетворительно. Тяжёлые условия работы(КГШП) требуют тщательного подбора материала.
Размеры фрикционных накладок определяются расчетом. Толщина накладок равна 10 мм.
В зависимости от номинального усилия пресса выбираем материал накладок.
Для данного пресса усилием 25 МН выбираем материал накладки 8-45-62. Потом по таблице 7.3 / 1 / выбираем параметры фрикционного материала.
[q] = 1,2 , МПа
q = 0,5 , МПа
[] = 160 , 0С
[см] = 12 , МПа
= 0,38
Затем по таблице 7.4 / 1 /, в зависимости от числа оборотов вала на котором сидит муфта, выбираем параметры фрикционной пары трения:
q = 0,7 , МПа – рабочее давление
kвз = 1 – коэффициент взаимного перекрытия;
= 0,45 – относительная ширина кольца трения
После этого по таблице 7.5 / 1 / находим коэффициент формы ф=1,03
B/Rср = 0,45
Основным требованием, предъявляемым к муфтам, является передача ими максимального крутящего момента, необходимого для совершения технологических операций.
При известном максимальном крутящем моменте на главном валу от технологической нагрузки Mmax = 1,016 МНм , расчетный момент муфты равен
, (6.1)где kм = 1,1 – показатель момента муфты; для прессов горячей штамповки определяется по табл. 7.6 / 1 /.
i = 1 (муфта на главном валу)
, МНмСредний радиус поверхности трения определяется из условия передачи расчетного крутящего момента.
. (6.2)Параметры трения выбираются соответственно по табл. 7.4 / 1 / и табл.7.5 1
q = 700000 Па,
kвз = 1,
= 0,45,
ф = 1,03
Для узлов со сплошным контактом наружный и внутренний радиусы равны:
Rн = Rср (1 + 0,5); Rн = 870,5*(1+0,5*0,45) = 1066,36 (6.3)
Rн = 1070мм
Rвн = Rср (1 - 0,5). Rвн = 870,5*(1-0,5*0,45) = 674,53 (6.4)
Rвн = 675 мм
Полученные значения округляются до ближайшего размера сортамента на фрикционные накладки, уточняют параметры Rср и B по формулам
Rср = 0,5 (Rн+Rвн); Rср = 0,5*(1070+675) = 872, мм
B = Rн-Rвн , В = 1070 – 675 = 395, мм
и определяется действительная площадь трения
. (6.5) мм2Толщина ведомого диска hд зависит от типа фрикционных элементов.
Для муфт с накладками толщина диска из условия обеспечения достаточной жесткости принимается
hд > (0,06 – 0,11)B.
hд > 0,07*395 = 27,65
hд = 28, мм
Размеры силового пневмоцилиндра муфты определяются из условия создания расчетного активного нажимного усилия на поверхности трения. Площадь поршня силового пневмоцилиндра будет равна
, (6.6)где pр, pс – соответственно, расчетное давление сжатого воздуха в ресивере (магистрали) и давление сжатого воздуха, необходимое для преодоления сил затяжки отводных пружин муфты и сил трения в манжетах и шлицах; давления выбираются по табл. 7.13 / 1 / и табл. 7.14 / 1 /;
pр 0,55 МПа = 550000 Па
pс = 0,035 МПа = 35000 Па
k – поправочный коэффициент, учитывающий потери на трение в манжетах поршня, k = 1,1.
м2 мм – наружный диаметр поршня для пресса аналога (КГШП 25 МН) . мм – внутренний диаметр поршня для пресса аналога (КГШП 25 МН)Полный ход поршня определяется из выражения
hп = hо* + (2 – 3) мм.
hп = 6+2 = 8, мм
Ресурс на износ между двумя регулировками hо* =(4…8) мм[1] для регулируемых муфт.
Рабочее усилие затяжки одной пружины равно
(6.7) , НЧисло пружин выбирается конструктивно и равным 6, 9, 12, 16, 18 и т.д. Расчетным усилием пружины муфты является усилие, развиваемое во включенной муфте с учетом допускаемого износа между регулировками
. (6.8) НДиаметр проволоки определяется по формуле
. (6.9)Индекс пружины cпр задают равным 4. Допускаемое напряжение кручения [] принимается 590 МПа для стали 60С2 (проволока диаметром 5 – 42 мм).
Минимальное число рабочих витков пружины
. (7.1)Средний диаметр пружины
Dпр = cпр dпр = 4 * 13 = 52, мм (7.2)
Максимальная деформация пружины при расчетном усилии
(7.3) , ммШаг пружины в свободном состоянии
мм (7.4)Длина пружины в свободном состоянии
Lпр.св = tпр iпр + dпр = 17,782 * 8 + 12 = 154,256 мм (7.5)
Длина пружины при расчетном усилии
Lпр.рас = Lпр.св – пр = 154,256 – 31,88 = 122,376 мм (7.6)
Деформация пружины при рабочем усилии
пр.раб = пр – hп = 31,88 – 8 = 23,88 мм . (7.7)
Длина пружины при рабочем усилии
Lпр.раб = Lпр.св – пр.раб =122,376 – 23,88 = 98,48 мм. (7.8)
Работоспособность фрикционного узла оценивается по величине показателя износа
, Нм/см2 мин (5.19)где Aтр – работа трения за одно включение узла
Aтр =a.I2.nм; Aтр=
* =4092 Джa – коэффициент, учитывающий тип узла; для муфт a = 5,8.10-3,
I2 – момент инерции ведомых частей привода; I2 =60
nм – число оборотов в минуту вала муфты или тормоза; =196
nвк – число включений узла в минуту; 15
kвз – коэффициент взаимного перекрытия; =1
Fтр – суммарная площадь поверхности трения. =0,4328 м2;
Нм/см2 *минДопустимый показатель износа определяется по формуле
, (7.9)где [] – максимально допустимая поверхностная температура, выбираемая по / 7 / = 160 С ;
max – максимальная относительная поверхностная температура -1,2 [7] ;
Sox – приведенный коэффициент поверхности охлаждения, выбирается по [ 7 ] - 2,2 ;
b – приведенный коэффициент, учитывающий вентиляционный эффект, выбирается по [ 1 ] - 0,08 ;