Теоретическая схема базирования и анализ погрешности базирования

 

Рисунок 2 – Теоретическая схема базирования

 

Данная схема базирования лишает заготовку 5 степеней свободы. Поэтому погрешности базирования по осям.

По оси ОХ:

 

 

По оси ОУ:

 

 

По оси ОZ:

 

Схема и расчет силы закрепления

 

Рисунок 3 – Схема сил закрепления

 

Схема сил, действующих на заготовку в процессе обработки, представлена на рис.3.

Составим уравнения.

 

Mox=n*Fтр1*(D/2) – Pz*(D/2)=0,

Pox=n*Fтр2 – Px=0,

Fтр=f*Q,

 

где Fтр – сила трения, Н

f – коэффициент трения, f=0,3

Q – сила закрепления, Н

 

где k – коэффициент запаса;

k₀ – гарантированный коэффициент запаса;

k₁ – коэффициент учитывающий изменения силы резания;

k₂ – коэффициент учитывающий возрастание сил резания при затуплении инструмента;

k₃, k₄, k₅, k₆ – коэффициенты учитывающие специфику условий

закрепления и обработки заготовки.

Сила закрепления не будет зависит от параметров заготовки(детали).

Расчет и выбор привода

 

Так как сила закрепления Q=5448Н, то выбираем гидропривод.

Усилие на штоке W=Q=5448Н.

Диаметр штока

 

 

Принимаем диаметр штока D=32мм, остальные параметры гидроцилиндра принимаются конструктивно.

Расчеты на прочность

 

В данной работе общие законы расчетов на прочность рассматривают в приложении к конкретным деталям и придают им форму инженерных расчетов.

Кроме обычных видов разрушения (поломок) деталей, наблюдаются случаи разрушения поверхности деталей, которые связанны с контактными напряжениями. Контактные напряжения возникают вместе соприкасания двух деталей: ролика (18) и конуса втулки (16), когда размеры площадки касания малы по сравнению с размерами деталей.

 

Схема нагружения шарика.

 

Расчетное условие контактной выносливости шарика (ниже приводятся (без вывода) и объясняются те формулы, которые используются в дальнейшем как исходные для выполнения расчета по контактной выносливости):

 

 

где σ_Н – величина контактных напряжений, МПа.

 

 

здесь т– коэффициент зависящий от формы тел качения, т=0,1;

Fп – сила прижатия, нормальная к поверхности контакта, Н:

 

,

 

где Fш – усилие на штоке, Fш = 2800Н, α =15˚,

 

;

 

Eпр – приведенный модуль упругости:

 

,

 

где Е₁, Е₂ – модули упругости. Так как и шарик и втулка стальные, то Е₁=Е₂=2·10⁵ МПа, следовательно Е_пр = Е₁ = 2·10⁵ МПа;

 - приведенный радиус кривизны контактирующих тел, мм:

 

 

где R₁, R₂ – радиусы кривизны в точке контакта, R₁=2,5 мм, R₂= .

 

МПа;

 

[σ_Н] – допускаемое напряжение, для закаленной стали твердостью 60HRC при начальном контакте в точке [σ_Н] = 2000МПа.

МПа, следовательно контактная выносливость шарика обеспечена.

Закрепление корпуса патрона на станке осуществляется при движении штока вправо, при этом сухарик скользит по конусному, а затем цилиндрическому участку постепенно прижимаясь к корпусу, сухарик при этом испытывает напряжения смятия (размеры площади контакта сопоставимы с размерами контактирующих тел).

 

 

Расчетное условие:

 

 

где  - напряжение смятия, МПа:

 

 

где F - сила прижатия, нормальная к поверхности контакта, Н

 

,

 

где Fз – сила закрепления, Fз = 2800Н; α =45˚,

 

 

А – площадь сопротивления смятию, мм²

 

А = ,

 

где d – диаметр сухаря, d = 4 мм.

 

А = мм².

МПа;

 

[ ] – допустимое напряжение смятия, [ ] = 150 МПа.

МПа, сопротивление детали смятию обеспечивается

Болтовое соединение рассчитываем на срез.

Схема к расчету болтового соединения

 

Условие прочности на срез

 

,

 

где F – сила действующая на болт, Н;

d – диаметр болта, мм;

z – количество болтов.

 

МПа

 

допускаемое напряжения,

147<160МПа, сопротивление детали срезу обеспечивается

Болтовое соединение рассчитывается на смятие

Условие прочности на смятие

где  - напряжение смятия, МПа

 

 

где F – сила действующая на болт, Н;

dб – диаметр болта, мм;

δ – толщина стенки, мм.

 

 

[ ] – допустимое напряжение смятия, [ ] = 150 МПа.

МПа, сопротивление детали смятию обеспечивается.

Эпюра нагружения

 

 

Расчет на прочность штифтового соединения.

Схема к расчету штифтового соединения

 

 

Расчет на прочность штифтового соединения на срез:

Условие прочности на срез

 

,

 

где F – сила действующая на штифт, Н;

dш – диаметр штифта, мм;

z – количество штифтов.

 

МПа

 

допускаемое напряжения,

110<160МПа, сопротивление детали срезу обеспечивается

Штифтовое соединение рассчитывается на смятие

Условие прочности на смятие

где  - напряжение смятия, МПа

 

 

где F – сила действующая на штифт, Н;

dш – диаметр штифта, мм;

δ – толщина стенки, мм.

 

 

[ ] – допустимое напряжение смятия, [ ] = 150 МПа.

МПа, сопротивление детали смятию обеспечивается.

Эпюра нагружения

 

Расчет на прочность шлицевого соединения

Схема к расчету шлицевого соединения

 

 

Расчет шлицевого соединения на смятие

Условие смятие

 

Мк=87,67Нмм

 

где z – число шлицев z=8;

h – высота поверхности контакта

 

 

D – наружный диаметр втулки, мм

D – внутренний диаметр отверстия, мм

[ ] – допустимое напряжение среза

Ψ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

нагрузки по шлицам ψ=0,7-0,8

 

 

Нмм, сопротивление детали смятия обеспечивается.

На срез не будет считаться, так как действующая сила на шлицы действует равномерно по всей поверхности.