Расчет рычагов, осей и втулок

Рычаги в устройствах запирания служат для передачи усилия от привода к подвижной плите. Рычаги выполняются круглого или прямоугольного сечения. Рычаги с круглым сечением используются в механизмах, где расстояние между подвижной и неподвижной плитами регулируется винтовым соединением, изменяющим длины рычагов. Для соединения с осями эти рычаги заканчиваются головками; рычаги изготовляются из поковок стали марок 45 и 40Х.

Рычаги машин малой мощности с прямоугольным сечением изготовляются из листового проката стали марки 45 и собираются в пакет из нескольких штук. Рычаги машин средней мощности выполняют литыми из стали марки 45Л. В механизмах запирания рычаги работают на сжатие под действием силы запирания F. Рекомендуется соотношение.

где 15_р — суммарная площадь поперечного сечения рычагов; 15_к — суммарная площадь поперечного сечения колонн.

Соответственно сечение одного рычага.

где z_p — количество рычагов одного звена механизма.

Наиболее распространены рычаги с поперечным сечением прямоугольной формы. Соотношение размеров их сторон в поперечном сечении — Л/6, = 3−4. Напряжение сжатия, возникающее в рычаге, определяется по формуле.

Рекомендуются следующие допускаемые напряжения сжатия:

• • для литых рычагов из стали марки 35Л [а]_г = 80 МПа, из стали марки 45Л [о]_сж = 87 МПа;
• • для рычагов кованых и из стального проката из стали марки 45 [а]_сж = 115 М Па, из стали марки 40Х [о)_сж — 145 МПа.

Длина рычагов достаточно велика, поэтому после определения размеров поперечного сечения необходимо произвести проверочный расчет на устойчивость по формуле Тетмаера-Ясинского:

где о₀, Ь_{, Ь₂ и А. — коэффициенты; — критическое напряжение при сжатии.

Для среднеуглеродистых сталей о₀ — 335 МПа; 6, — 0,185; Ь₂- 0; X = p/₂/i_inin — гибкость рычага длиной /₂; р — коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов рычага (значения р см. рис. 2.16); i_mjn = V (/_mjn/5_p) радиус инерции сечения рычага.

Наименьший момент инерции рычага с круглым сечением:

Наименьший момент инерции рычага с прямоугольным сечением:

Наименьший радиус инерции рычага с круглым сечением:

Наименьший радиус инерции рычага с прямоугольным сечением:

Запас устойчивости для рычагов механизмов запирания определяется как.

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

Далее следует проводить проверку на смятие отверстий в рычагах под втулки. Напряжение смятия где 1_т — длина втулки; D — диаметр отверстия в рычаге.

Втулки рычагов работают в тяжелых условиях из-за отсутствия достаточного количества масла в шарнирах. В момент запирания формы происходит медленное угловое перемещение рычагов, в шарнирах возникают большие удельные давления и смазка выдавливается из зазоров, которые были ранее образованы осью и отверстием втулки.

Втулки рычагов следует изготовлять из стали марки ШХ15 с последующей закалкой. Ввиду отсутствия достаточно обоснованного источника для расчета подобных втулок при определении удельного давления на их поверхности следует принимать пониженные значения удельных давлений. При скорости скольжения 1 м/с допускаемое удельное давление должно составлять [q] = 100−120 МПа.

Оси, соединяющие рычаги между собой и рычаги с плитами, выполняются в виде цилиндрических пальцев с центральным отверстием и радиальными отверстиями для подвода смазки. Иногда смазку подводят по канавкам, выполненным на наружной поверхности оси. Оси изготовляются из стали марки 40ХН и закаливаются.

При расчете осей исходят из следующих соображений. В момент соприкосновения полуформ, когда еще значительная нагрузка на ось нс возникает, происходит перераспределение зазоров между втулкой и осью (рис. 6.36, а). Далее рычаги выпрямляются, и нагрузка на ось начинает возрастать до наибольшей величины (рис. 6.36, б). Соответственно в точках А, В, С, A A_v B_v С, и D_t возникают реакции R_A, R_B, R_c R_d, R_av R_bv R_cv и R_dv С возрастанием нагрузки нарушается масляный слой, и в результате деформации оси контакт создается не по всей длине опорной поверхности, а вблизи краев втулки, поэтому реакции от действующих сил R_B, R_c R_Bl и R_Ci не находятся посредине длины втулки (рис. 6.36, б), а расположены у начала галтели.

Форма упругой линии деформированной оси определяется не только величиной и расположением действующих сил, но и величиной зазоров между осью и втулкой. Если ось в период деформации не соприкасается с втулкой в точках А, A_t и Д D, (рис. 6.36, б), то нормальные напряжения от изгиба определяются силами реакции в точках В_} В_х и С, С_г В случае контактов в точках А, А_х или Д D, либо в обеих парах точек одновременно происходит некоторая разгрузка оси от изгибающих напряжений.

За период длительной работы увеличиваются зазоры между осью и втулкой. Это приводит к увеличению размера Ь, расстояния между точками В и С (см. рис. 6.36, б), являющегося плечом изгиба.

Рис. 6.36. Схема работы оси: а — в момент соприкосновения полуформ; б — при запирании формы.

Наряду с изгибающими напряжениями в оси возникают касательные напряжения. При малых значениях величины b касательные напряжения могут определять прочность соединения. На рис. 6.37 приведена расчетная схема симметричной оси, нагруженной силами R_A, R_B, R_c R_D, R_M, R_Bl, R_a, и R_M. Принимая втулки оси абсолютно жесткими и воспользовавшись симметрией оси, можно записать следующие условия равновесия: для центральной втулки для боковых втулок Рис. 6.37. Схема расчета оси

6, — минимальный допуск зазора в точке Л; 5_D — минимальный допуск зазора в точке D.

Далее находят уравнение упругой линии для участков I, II, III, IV и V и, используя уравнения (6.214) и (6.215), определяют зависимость между величинами прогибов в точках А и D и реакциями R_A и R_D. Значение реакций определяют из следующих уравнений:

где Значения реакций R_A и R_D могут оказаться положительными, отрицательными или равными нулю. При отрицательных значениях R_A и R_D контакты в точках А и D отсутствуют.

Наибольший изгибающий момент возникает в точках С и С, и определяется по формуле

Наибольшее напряжение изгиба.

Наибольшее касательное напряжение от перерезающих сил при изгибе будет на участке ВС

где А' — площадь сечения оси.

Условия прочности: а_тах < [а]: < [х].

Для сталей |т) = (0,5−0,8)[а].