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.б) 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 Кт, Кх, Кz определяются по формулам:

;

где fпр– приведенный коэффициент трения (fпр= 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*f1*(1-3*(e/b)*f1)*(1-fпр*tgb)-(tgb+ fпр)

где е– величина консоли в расположении ролика, мм;

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

B = 0.5

Kт= 2.05

Кz = 1.948

Kx = 0.65

R = 410 H

Rx = 130 H

Rz = 389.6 H

N1 = 260 H

N2 = 129 H

Так как полная реакция и ее составляющие быстро возрастают с увеличением отношения а/b, это отношение следует выбирать достаточно малым. Практически отношение а/b для приводов с торцовым копиром не должно превышать 1/3. При этом величина а является заданной самим значением технологического перемещения рабочего инструмента Lт, т. е. а= Lт и b³ 3× Lт.

3.2. Расчет ползуна

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

(10)

d0 = 5.7 мм

Принимаем d0 = 6 мм

Допускаемое напряжение изгиба:

[su]= (11)

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

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

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

sв - предел прочности материала оси, МПа.

Наружный диаметр ролика определяется из условия проворачиваемости (dр³ 1,57× d0).

Принимаем dp= 10 мм

После определения параметров ползунанеобходима проверка условий контактной прочности ролика и проверка на удельное давление и нагрев кинематическойпаре ролик-ось.

Наибольшееконтактное напряжение при цилиндрическом ролике и выпуклом профиле кулачка определяетсяпо формуле Герца:

sк = 0,418 ,

где rд– радиус кривизны действительного профиля кулачка, мм;

Е– модуль упругости, МПа.

sк= 383,21 МПа

Условие контактной прочности выполняется

Проверка кинематической пары ролик-ось на удельное давление и нагрев производится по формулам:

R/(d0lp)[p];

R/(d0lp) = 4,1 Мпа

Условие выполняется

где D0 и Dк– начальный диаметр ротора и средний диаметр кулачка,мм;

Пт– теоретическая производительность ротора шт/мин,

hр– шаг ротора, мм;

[р]– допускаемое удельное давление для трущихся поверхностей, МПа;

[р× Vи]– допускаемое значение износо- и теплостойкости трущихся поверхностей, МПа× мм/с.

= 21,3 Мпа

Условие выполняется

Для материалов сталь по стали [р]= 15…18 МПа, [р× Vи]= 30…40 МПа× мм/с.

3.3. Расчет перемычек барабана

Для практически наиболее важного случая, когда одновре­менно с копиром взаимодействует только один ползун, к одной перемычке приложено по одной силе: к передней по направлению вращения ротора перемычке приложена сила N2, а к задней– N1 (см. рис. 5). N1> N2, поэтому более нагруженной является перемычка, к кото­рой приложена сила N1.

Составляющая Nх силы N1, направленная параллельно линии, соединяющей центры направляющих отверстий, вызывает в перемычке напряжения изгиба s1, кручения t1 и среза t2. Соответствующие нормальные и касательные напряжения определя­ются из соотношений:

(12)

(13)

(14)

где dп– диаметр направляющего отверстия для ползуна, мм;

с– ширина перемычки, мм;

b– высота перемычки (длина направляющего отверстия барабана), мм.

Рис. 5. Расчетная схема барабана

Сила Nу вызывает в перемычке изгиб в горизонтальной и вертикальной плоскостях и растяжение. Нормальные напряжения этих деформаций составят:

(15)

; (16)

s1= 0,17 МПа

s2 = 0,117 МПа

s3 = 3,78 МПа

s4 = 3,49 МПа

t1= 6,47 МПа

t2=4,31 МПа

Суммарное нормальное напряжение будет максимальным в точке А, где все составляющие имеют один знак: såA= s1+ s2+ s3+ s4.

såA= 7,56 МПа

Касательное напряжение в этой точке равно t2.

Суммарное касательное напряжение максимально в точке В, где tåB= t1+ t2. Суммарное нормальное напряжение в точке В составит såB= s1+ s2+ s4.

såB= 3,777 МПа

Расчет перемычки на прочность, поскольку барабаны изготав­ливаются из чугуна, следует вести по I теории прочности, приня­той для хрупких материалов:

;

,

где [s]– допускаемое напряжение материала барабана, МПа ([s]= (0,16 .0,18)× sв).

=11,27 МПа

=24,55 МПа

Условие выполняется

Материалы элементов конструкции роторной машины выбираем по таблице 8 [1]