5.2.1.Расчет усилий запрессовки и распрессовки
В соединениях деталей часто применяют посадки с натягом (подшипники качения, шестерни, втулки и т, д.),
Наибольшее усилий, Н, необходимой для запрессовки вала в отверстие, определяют но формуле
Q= f*π*d*l*ρ (5.1)
где f - коэффициент трения скольжения, зависящий от материала сопрягаемых деталей;
π =3,14;
d - номинальный диаметр отверстия (охватывающей детали), мм;
l - длина отверстия, мм;
ρ – удельное давление на поверхности контакта (контактное напряжение), МПа.
Удельное давление
ρ = N/[103*d*(с1/Е1+ с2 /Е2 )] (5.2)
где N - расчетный натяг, мкм (находят исходя из размеров сопрягаемых деталей, посадки и квалитета точности);
с1 и с2 - коэффициенты охватываемой и охватывающей деталей;
Е1 и Е2 - модули упругости материалов сопрягаемых деталей, МПа (для стали Е=2,1*105МПа)
с1 = [(d2 + d12)/(d2 – d12)] - µ1 (5.3)
с2 = [(d22 + d2)/(d22 – d2)] + µ2 (5.4)
Таблица 5.1 - Значения коэффициентов с1 и с2
|
|
d1 /d или d /d2 | с1 | с2 | d1 /d или d /d2 | с1 | с2 |
0,0 | 0,7 | - | 0,5 | 1,37 | 1,97 |
0,1 | 0,72 | 1,32 | 0,6 | 1,83 | 2,43 |
0,2 | 0,78 | 1,38 | 0,7 | 2,62 | 3,22 |
0,3 | 0,89 | 1,49 | 0,8 | 4,25 | 4,85 |
0,4 | 1,08 | 1,68 | 0,9 | 9,23 | 9,83 |
где d1 - внутренний диаметр вала, мм (для сплошных валов d1 = 0);
d2 - наружный диаметр охватывающей детали (втулки), мм;
µ1 и µ2 - коэффициенты Пуассона для материала вала и втулки.
Для стальных сопрягаемых деталей (µ1 = µ2 = 0,3) значения коэффициентов с1 и с2; представлены таблице 5.1.
Усилие распрессовки несколько больше, чем усилие запрессовки. Объясняется это тем, что во время работы машин в их неподвижных соединениях происходят процессы (окисление металла, старение масла и т. д.), которые в значительной степени затрудняют последующее их разъединение. Экспериментальными исследованиями установлено, что усилия распрессовки больше усилий запрессовки па 25...30%, т. е. R = (1,25... 1.3) Q.
Пример. Определить наибольшее усилие, необходимое для запрессовки стального вала с диаметром d = 50+0,027+0,013 в стальную втулку с внутренним d1 = 50 + 0,010 и наружным d2 =100 мм диаметрами и длиной l = 80 мм.
Вычисляем максимальный натяг
N = 50.027 - 50 = 0,027 мм = 27 мкм.
Находим соотношения:
d1 /d =0/50 = 0 и d /d2, = 50/100 = 0,5.
По таблице 5.1 выбираем с1 = 0,7 и с2=1,97.
Рассчитываем удельное давление
ρ = 27/[103*50*(0,7/2,1*105+ 1,97 /2,1*105Е2 )] = 2 МПа
Вычисляем усилие запрессовки, принимая f = 0,1:
Q= 0,1*3,14*50*80*2 = 2512 Н.
5.2.2. Расчет при проектировании винтового съемника
Тяговое усилие, Н, которое может создать винтовой съемник, определяют по формуле
Н =F*l/[rср *tg(α+β)] (5.5)
где F - усилие рабочего на рукоятке съемника, Н;
l - плечо, на котором действует сила F, м;
|
|
rср - средний радиус резьбы силового винта, м;
α - угол подъема винтовой линии или нарезки при среднем диаметре винта, град;
β - угол трения
Считают, что значение р равно значению коэффициента трения скольжения в винтовой паре, т е, tg ρ = f.
Приравнивая значения тягового усилия Н и усилия R распрессовки, можно определить геометрические размеры деталей съемника.
5.2.3. Расчеты при проектировании гидравлического съемника
В дипломных проектах при проектировании предпочтение следует отдавать, гидравлическим или пневматическим съемникам. Гидравлические съемники создают большие тяговые усилил и удобны в работе.
Усилие, Н, развиваемое силовым цилиндром, находят но следующим формулам:
при подаче рабочей жидкости в подпоршневое (бесштоковое) пространство
Н1 = π*D2* ρ/4 (5.6)
где ρ - давление рабочей жидкости, МПа
при подаче рабочей жидкости в надпоршневое пространство (в полость со стороны штока)
Н2 = (D2 - d 2)* ρ/4. (5,7)
Приравнивая значения наибольшего тягового усилия Н, развиваемого силовым цилиндром, и усилия R распрессовки, определяют геометрические размеры цилиндра и штока (D и d).
Расчетные значения диаметров цилиндра и штока нужно привести к определенному ряду.
В гидравлических съемниках давление рабочей жидкости, подаваемой в силовой цилиндр, создает, как правило, масляный насос типа НШ, приводимый в движение электродвигателем. Для выбора электродвигателя предварительно подсчитывают потребляемую мощность, кВт,
Nн = Qн *ρ/612*η, (5.8)
где Qн - подача насоса, л/мин;
η - КПД насоса, равный 0,8.
Подачу насоса ориентировочно можно найти по формуле
Qн = q*n* ηo/1000, (5.9)
где q - подача за одни оборот вала, см3;
n - частота вращения вала насоса, мин-1 (принимают раиной частоте вращения вала выбираемого электродвигателя);
ηo - объемный КПД насоса (принимают 0,9 …0.95)
Значения q и р указаны в технической характеристике выбираемого насоса. Рассчитав потребляемую мощность, подбирают по каталогу марку электродвигателя.