Расчет контактных напряжения в паре кулак - ролик

Из осциллограмм поучено максимальное усилие на рычаге с серийными деталями - 23,5 кгс, а с новыми деталями - 19,5 кгс при угле поворота главного вала 320 град. При движении рычага в исходное положение величина нагрузки составила - 10 кгс, а угол поворота главного вала - 50 град.

Проверку на контактную прочность проведем по максимальным усилиям.

1. Найдем угол поворота рычага, соответствующий положению главного вала - 320 град., радиус-вектор r_i кулака, соответствующий этому углу берем из таблиц на кулак r = 28,36. Подставив в формулу, получим y = 5,2 град.

2. Вычислим аналоги , используя формулы численного дифференцирования табличных данных, получим

3. Вычислим радиус кривизны центрового профиля паза

 см

4. Вычислим r_пр и найдем W и nr по таблицам (9).

; отсюда r_пр = 1,14 см, W = 1, n_r = 0,8

5. Найдем угол давления d

 град

6. Найдем силу нормального давления N

N = 23,5 * 133 / (58 * cos 15,2) = 55,1 кгс

7. Вычислим контактные рабочие напряжения

отсюда: - для механизма с серийными деталями s_кр =13953 кг/см²

- для механизма с новыми деталями s_кр =13050 кг/см²

Для кулака и ролика, закаленных до твердости HRC_э = 55 имеем

[σ]_к = 250 • 55 = 13750 кг/см²

Сравнение рабочих и допустимых контактных напряжений показывает, что с серийными деталями рабочее напряжение несколько выше допустимого, а с новыми - напряжение ниже.

 

РАСЧЕТ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ РЫЧАГА

 

Рычаг работает в условиях знакопеременного изгиба, поэтому вычисление коэффициента запаса прочности проводим по максимальным изгибающим моментам с учетом их направления по сечению, расположенному на расстоянии 10 см от верхнего конца рычага.

Тогда: М⁺_мах = 235 кгсм, М^-_мах = 195 кгсм

Рычаг изготавливается из стали 40ХЛ, для которой:

s_В = 6500 кг / см², s_-1 = ЗЗ00 кг/см²

С учетом условий изготовления и обработки можно принять:

К_s = 1,5, e_n = 1,35, e_м = 0,77

Рычаг имеет эллиптическое сечение а = 1,8 см, b = 0,6 см

Отсюда W = 1,53 см³, s⁺_мах = 154 кг/см², s^-_мах = 127 кг/см²

s_ср = 13,5 кг/см², s_а = 135,5 кг/см²

Подставив найденные показатели, вычислим n_s, n_s = 20, что значительно превышает n_s допустимое.