5.2. Розрахунок вала. Колінчатий вал виготовлений зі сталі 40х по гост 4543-74

Так як маховик встановлений на головному валу, то можна вважати, що реакції в опорах вала визначаються тільки зусиллям на шатуні: Р_АВ  Р, тобто нехтуємо вагою маховика та натягом пасів клинопасової передачі.

Тоді:

тс

Зусилля прикладене на відстані: мм.

Перевіримо умову не витиснення змазки:

де - допустимий тиск, який дорівнює:

• для опор ;

• для шатуна .

тс > 50 тc;

тс > 630 тc.

Таким чином умова не витиснення змазки виконується.

6. Расчет шатуна и ползуна

6.1. Расчет шатуна

Шатун является связующим звеном между эксцентриковым валом и ползуном, поэтому через него передается усилие Р_АВ.

В реальной машине усилие проходит по общей касательной к кругам трения в шарнирах. При повороте эксцентрикового вала на угол, который отвечает рабочему ходу ползуна, усилие рав касается кругов трения с разных сторон, то есть рав пересекает ось шатуна, поэтому шатун в реальной машине работает как на сжатие, так и на изгиб.

Нормальные изгибающие напряжения не зависят от угла поворота главного вала , а определяются только условием трения в шарнирах.

d_B ⁼ 150 мм.

Параметры винта:

d₁ = 0,65 · dB = 0,65 · 150 = 97,5 мм. Так как d< 100 мм - метрическая резьба.

d₂ = 0,7-de = 0,7· 150= 105мм.

[q] < 800 тс/см - так как всегда присутствует смазка,  · 25² · 8 / 4 = 1413 тс> Р_н = 100 тс.

Рис. 6.1. Шатун составной

Условие прочности:

где _сж.^х-х - сжимающие напряжения в сечении Х-Х:

_сж.^АА=Р_АВ/F_АА

_сж.^ББ=Р_АВ/F_ББ

Р_АВ=1,3  Р_Н

где F_АА= 6358,5 мм², F_ББ = 49951,5 мм²

_сж.^АА= 1,3 · 63000 / 6358,5 = 12.88 кг/мм²;

_сж.^ББ= 1,3 · 63000 / 49951,5 =1,6 кг/мм

_изг.^х-х - изгибающие напряжения в сечении Х-Х:

где М_изг^х-х - изгибающий момент в сечении Х-Х:

где f =0,1-коэффициенттрения.

М_изг^АА = 0,1 · 1,3 · 63000 · [55 - 65 · (82.5 + 55) / 450] = 289677 кг · мм;

М_изг^ББ =0,1 · 1,3 · 63000 · [55 - 392,5 · (82.5 + 55) / 450] = 524160 кг ·мм.

W_x._x - момент сопротивления изгибу рассматриваемого сечения Х-Х с площа­дью поперечного сечения F_x._x.

W_aa - 3,14 · 45³ / 32 = 8942 мм³;

W_bb = 205² · 290/6 - 3,14 · 55³ / 32 = 2014883 мм³.

Суммарные напряжения в сечениях:

^AA = 20,4 + 650000 / 8942 = 93 МПа  580 МПа,

^ББ = 2,6 + 1560000 / 2014883 = 3,4 МПа  580 МПа.

6.2. Расчет направляющих и ползуна

Рассмотрим равновесие ползуна, как абсолютно твердого тела под действием сил и моментов.

Определим силовые факторы действующие на ползун.

При  = 0°:

где Р_н - усилие действующее на ползун. кГс;

f= tg  = 0,1 (при  = 5°40') - коэффициент трения.

N_r = 63000 · 0.1 · (82.5 +55) / 450 = 1925 кГс.

Для совмещения ползуна с шатуном с помощью шаровой опоры:

где L_h = 450 мм - длина направляющих;

х_г=г_в· [sin(+)+f]

y_в = г_в · cos (+)

х_г = 55 · [sin(10 + 3) + 0,1] = 17.87 мм;

у= 55 ·cos(10 + 3) = 53.59 мм.

М =1925 · (450 /2 - 108 – 53.59) + 63000 · 17,87 = 1194200 кГс · мм

Удельное усилие на направляющих:

а) от силы N = N_r:

P_N = N_r/(L_H·l)

где l = 108 мм - ширина направляющих.

P_N = 1925 / 450 · 108 = 0,039 кГс/мм².

б) от момента М:

P_м = 6·M/(L_H²·l)

Р_м = 6 - 1194200/ 450^{2 *}108 = 0,05 кГс/мм².

P_M/n < [P_M/n]

где

n=L_H/B

где В = 535 мм - расстояние между направляющими плоскостями.

n = 450 /535 = 0.84.

Допустимое значение для ползунов из бронзы:

[Р_M/n]  0,08 кГс/мм².

Р_M / n = 0,05 /0.84 = 0,059 кГс/мм²  0,08 кГс/мм².

Суммарное удельное усилие:

P_max = P_N + P_M

P_max = 0,039 + 0,05 = 0,089 кГс/мм².