4.3. Теоретическое исследование работы устройства для

расклинивания, выполненного на базе эксцентрикового

пальца, соединяющего шатун с ползуном

Проведение этого теоретического исследования предполагает получение расчетных зависимостей, взаимосвязывающих действующие силы с основными геометрическими параметрами устройства.

Впервые, теоретическое исследование работы эксцентрикового пальца, как элемента пресса, было изложено в работе [82]. Однако в силу специфики решаемого авторами вопроса, это исследование имеет несколько другую, по сравнению с поставленной нами задачей, направленность (все зависимости получены относительно коэффициентов трения) и носит частный характер, поскольку не охватывает все возможные варианты.

Кроме того, в расчетных схемах и, как следствие, в полученных формулах допущены неточности, которые снижают достоверность расчетов необходимых величин. Так, например, из рис. 4 и 5 работы [82] следует, что на шатуне действует сила (Р+Т), в то же время на нaгpужатель, установленный на столе пресса, передается только сила Р.

4.3.1. Анализ действующих в устройстве

для расклинивания сил и моментов

Совершенно очевидно, что эксцентриковый палец, соединяющий шатун с ползуном пресса, должен быть зафиксирован от проворота. На практике это осуществляется с помощью рычага, один конец которого жестко связан с пальцем, а другой – с телом ползуна.

В связи с этим возможны две схемы исполнения устройства (рис. 4.18.а,б).

В первом исполнении опора рычага на ползуне и ось опор эксцентрикового пальца расположены по разные стороны от оси нижней опоры шатуна (рис. 4.18.а). Во втором – опора рычага и ось пальца расположены по одну сторону от оси нижней опоры шатуна (рис. 4.18.б).

а б

Рис. 4.18. Конструктивные схемы исполнения расклинивающего устройства при соединении шатуна пресса с ползуном через эксцентриковый палец

(1−эксцентриковый палец; 2− рычаг, жестко связанный с эксцентриковым пальцем; 3−опора рычага на ползуне; 4−ползун; 5−шатун; 6−кривошипный вал пресса)

Проанализируем силы и моменты, действующие в каждом из этих устройств в процессе нагрузки пресса и при его расклинивании.

Анализ проведем без учета отклонения шатуна от вертикали (поскольку угол отклонения при действии наибольших нагрузок на ползуне не превышает 1…1,5°) принимая допущение, что опоры эксцентрикового пальца нагружены равномерно.

4.3.1.1. Устройство первого исполнения

На рис. 4.19 приведены расчетные схемы устройства для расклинивания, выполненного в первом исполнении.

а б

Рис. 4.19. Расчетные схемы устройства первого исполнения

Схема на рис. 4.19.а иллюстрирует действующие силы и реакции при нагрузке пресса, на рис. 4.19.б – при его расклинивании.

На рисунке приняты обозначения:

е – эксцентриситет пальца, соединяющего шатун пресса с ползуном;

r₁, r₂ – радиусы опор пальца в ползуне и эксцентриковой шейке;

r₃, r₄ – радиусы опор рычага пальца в ползуне при нагружении пресса и расклинивании;

L_H, L_Р – длины рычага при нагружении и расклинивании пресса, равные расстоянию от осей соответствующих опор рычага до оси опор пальца в ползуне;

φ–- угол между горизонталью (в данном случае показанной, проходящей через ось пальца в ползуне) и отрезком ВВ' , соединяющим ось нижней опоры шатуна (точка В) и ось опор пальца в ползуне (точка B' );

β, β₁ – углы между горизонталью и В' М и В' N;

Р, Р₃ – силы, действующие на ползуне пресса при нагрузке и заклинивании;

F_H, F_Р – реакции, возникающие в опорах эксцентрикового пальца при нагрузке и при расклинивании пресса;

Т_Н – реакция в опоре рычага при нагрузке;

Т_Р – дополнительная сила, которую необходимо приложить к рычагу при расклинивании.

Рассмотрим условия равновесия (равенства сил и моментов) для каждого конкретного случая. При этом силы будем проецировать для случаев нагружения и расклинивания на оси, совпадающие, соответственно с В'М и B'N и им перпендикулярные, а сумму моментов брать относительно оси опор пальца (эксцентрикового) в ползуне.

Если F_HH и F_TH есть составляющие реакции F_H на ось, совпадающую с В'М и ей перпендикулярную, то для нагружения пресса указанные условия можно записать

; (4.62)

; (4.63)

. (4.64)

Для случая расклинивания пресса, если через F_HР и F_ТР обозначить составляющие реакции F_Р на ось, совпадающую с B'N и ей перпендикулярную, то

; (4.65)

; (4.66)

, (4.67)

где:

_∂ и _n – коэффициенты трения в подшипниках устройства при движении под нагрузкой и в момент начала расклинивания (движения и покоя).

Верхние знаки перед членами, содержащими r₂, в уравнении (4.64) и в последующих формулах относятся к механизму с направлением движения шатуна по стрелке 1 (рис. 4.19.а), нижние – по стрелке 2.

После совместного решения уравнений получим зависимость для

. (4.68)

Формула для определения реакции F_Н имеет вид

. (4.69)

Для расклинивания пресса усилия Т_Р и F_Р определяются по формулам:

; (4.70)

, (4.71)

где:

; (4.72)

. (4.73)

Для частного случая, когда φ=β=β₁=0, полученные расчётные зависимости значительно упрощаются и имеют вид:

а) для заклинивания пресса:

; (4.74)

. (4.75)

б) для расклинивания пресса:

; (4.76)

, (4.77)

где:

, , , соответствуют силам Т_Н , F_Н, Т_Р и F_Р для данного частного случая исполнения устройства (т.е. для φ=β=β₁=0).