м

Таким образом, диаметр вала крепления маятника копра должен быть более 2.7 см.

Выбор подшипников.

При выборе типа и размеров шарико- и роликоподшипников учитывают следующие факторы:

- величину и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная);

- характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);

- число оборотов вращающегося кольца подшипника;

- необходимую долговечность (желаемый срок службы, выраженный в часах);

- окружающую среду (температура, влажность, кислотность);

- требования к подшипнику, предъявляемые конструкцией узла машины или механизма (необходимость самоустанавливаемости подшипника в опоре с целью компенсации перекосов вала в осевом направлении, целесообразность монтажа подшипника непосредственно на вал, на закрепительную или закрепительно –стяжную втулку, необходимость регулирования радиальной и осевой игры подшипника и т.д).

Подшипник выбирают по следующей схеме:

- намечают тип подшипника, исходя из условий эксплуатации и конструкции конкретного подшипникового узла в соответствии с указаниями;

- определяют размеры подшипника в зависимости от действующих нагрузок, числа оборотов и требуемого срока службы;

- назначают класс точности подшипника с учётом требований к точности вращения узла.

Подшипники требуемого типоразмера выбирают по его коэффициенту работоспособности С, который зависит от конструкции подшипника, его материала и ряда других параметров.

С учётом сказанного наиболее полно удовлетворяющий всем требованиям, подшипник № 7512.

3.2 Расчёт диаметра стержней крепления молота

Поскольку стержни работают на растяжения, то их диаметры необходимо искать исходя из условия

, (3.2.1)

где - допустимое напряжение для материала стержней, допускаемое напряжение берётся из справочника и например для материала Сталь 3 составляет = 16 Н/м2

Nmax- максимальная растягивающая сила, действующая вдоль оси стержня.

Площадь поперечного сечения

F= πR2, (3.2.2)

Определим Nmax. Рассмотрим силы, действующие на стержень, со стороны молота на стержень действует сила тяжести mg, m- масса молота, равная 35 кг. Также стержень растягивает сила R, обусловленная движением молота по окружности радиуса r.

На рисунке 3.2.1 схематично изображены силы, действующие на стержень маятника.

Рисунок 3.2.1- Силы, действующие на стержень маятника

Максимальное значение равнодействующей Nmax будет достигаться при угле отклонения маятника от вертикали равном 1800. Следовательно

, (3.2.3)

где υ - скорость молота, υ = υmax = 10 м/с,

r- радиус окружности движения молота 0.9 м

Н, (3.2.4)

Поскольку молот, подвешен на четырёх стержнях, то можно считать, что нагрузка равномерно распределена между ними. Тогда, сила, действующая на один стержень, будет равна

, (3.2.5)

Определим из формулы допустимого напряжения искомый диаметр

, (3.2.6)

, (3.2.7)

, (3.2.8)

, (3.2.9)

Подставим исходные значения в формулу (3.2.9)

м.

Таким образом, диаметр стержня крепления молота копра должен быть более 3 мм.

3.3 Расчёт массы наковальни

Работа ударной установки копрового типа связана с существенными нагрузками, передающимися на основание и его составные части. При этом, как правило, основание установки такого типа крепят к специальному фундаменту, развязанному относительно фундамента помещения. В целях разработки мобильной установки необходимо предусмотреть возможность ее эксплуатацию без выполнения специального фундамента. Для этого необходимо определить параметры наковальни, которая способна обеспечить полную остановку молота с испытуемым образцом.

Необходимо рассчитать массу наковальни, которая обеспечит полную остановку молота, движущегося со скоростью Vmax=10 м/с.

Рисунок 3.3.1 - Силы, действующие на наковальню

Поскольку молот действует на наковальню с определённой силой F, то, определив её, можно рассчитать массу наковальни из следующих соображений.

Сила трения в данном случае будет прямолинейна силе нормального давления N

Fтр =, (3.3.1)

а поскольку наковальня находится на горизонтальной поверхности, то

, (3.3.2)

где М – искомая масса;

f – коэффициент трения скольжения при покое. Для соприкасающихся металлов с шероховатостью соответствующей черновой обработки f = 159, [ТМ, авторы Никитин, Карлин].

Определим силу, действующую на наковальню со стороны молота. Согласно второго закона Ньютона ,

где m – масса маятника с молотом и испытуемым образцом;

а – замедления маятника при ударе о наковальню.

, (3.3.3)

где υ - начальная скорость молота, в случае максимальной скорости движения молота υ= 10 м/с;

υ - конечная скорость молота, при остановки молота она равна 0;

t - время взаимодействия молота и наковальни, за которое происходит полная остановка молота. Определяется из опытов, различно для разных скоростей взаимодействия и материалов. В нашем случае при Vmax=10 м/с, t = 10-3 с.

Подставим все в формулу получаем:

, (3.3.4)

откуда:

, (3.3.5)

Тогда при подстановке исходных данных получи

кг

Следовательно, для полной остановки молота, необходима наковальня с массой более 225 кг.

4 Разработка основных элементов системы измерения