Determinarea momentului de torsiune maxim necesar laarea cuplajelor cu frictiune

Determinarea momentului de torsiune maxim necesar la proiectarea cuplajelor cu frictiune

Literatura de specialitate [9, 16, 17, 18, 19, 21] recomanda ca prima etapa a calcului cuplajelor de frictiune ale preselor mecanice determinarea momentuiui de

torsiune de calcul al cuplajelor, M_t,calc. Etapa este necesara in toate cazurile in care cuplajele noi ce se proiecteaza sunt destinate strict anumitor masini .

Momentul de torsiune m_tap maxim admis la arborele principal se determina, pentru fiecare masina ce se proiecteaza, in functie de forta nominala F_n indicata in tema de proiectare si de un numar de parametri geometrici si functionali ce caracterizeaza mecanismul executor principal al masinii. Acesti parametri rezulta din calcul sau se adopta fie in functie de cerinte specifice mentionate in tema de proiectare, fie tinand seama de experienta proiectantului si/sau a firmei ce produce cuplajele respective.

Pentru prese mecanice cu o manivela momentul de torsiune maxim admis la arborele principal se determina cu una din relatiile:

in care:   f_N  este forta nominala a presei in discutie, in [N];

R- raza cinematica (maxima) a manivelei, in [mm];

a_n - unghiul nominal al mecanismului executor al presei;

l = R/L - coeficientul de biela (L - lungimea (medie a) bielei);

k = e/R - coeficientul excentricitatii pozitiei arborelui principal fata de ghidajele masinii;

m - coeficientul de frecare in articulatiile mecanismului executor; do - diametrul arborelui principal in zona de lagar a sa cu batiul masinii, in [mm];

d₀ diametrul arborelui principal in zona de lagar a sa cu batiul masinii , in mm

d_a - diametrul alezajului bielei (diametrul lagarului biela - arbore principal), in [mm];

d_b - diametrul articulatiei de legatura dintre biela si culisor, in [mm];

d_o1 - diametrul lagarului principal (din fata) al arborelui cu excentric, la prese cu batiu deschis si cu arborele principal perpendicular pe fata frontala a masinii, in [mm];

d_o2 - diametrul lagarului secundar (din spate) al arborelui cu excentric, in [mm];

l_o1 - distanta dintre planul fortei nominale (planul median al bielei) si planul median al lagarului din fata al arborelui cu excentric, in [mm];

l_o2 - distanta dintre planele mediane ale Iagarelor arborelui cu excentric, in [mm].

Cel mai probabil, valoarea rezultata pentru miap (exprimata in [N-mm]) este una oarecare, nenormalizata.

Relatia (2.1) corespunde preselor la care arborele principal este lagaruit simetric de o parte si de cealalta a zonei de legatura a acestuia cu biela, deci atat pentru cazul preselor mecanice cu batiul deschis,cu arbore paralel cu fata frontala a masinii, cat si pentru oarecare dintre presele cu o manivela,cu batiu inchis, indiferent daca arborele principal este paralel cu sau perpendicular pe fata frontala a masinii respective.

Relatia (2.2) corespunde preselor cu excentric, cu batiu deschis, cu arbore perpendicular pe fata frontala a acestora.

La alte tipuri de prese mecanice expresiile pentru momentul de torsiune maxim admis la arborele principal se determine in mod specific, in functie de tipul mecanismului executor principal utilizat la masinile respective.

In prima etapa a proiectarii rezulta sau se stabileste si frecventa miscarii principale a masinii, ncd (numarul de curse duble pe minut), deci turatia de regim a arborelui principal, n_cd n_ap.

Numarul de curse duble pe minut realizate de culisorul preselor mecanice se esaloneaza dupa serii diferite, in functie de forta nominala a masiinilor respective. Relatiile de calcul recomandate pentru determinarea acestor frecvente s-au stabilit [18, 19, 21] astfel incat sa se obtina simultan atat o viteza optima a culisorului la momentul inceperii operatiei de presare, cat si o productivitate adecvata.

Pentru prese cu forta nominala f_n 630 kN numarul de curse duble al culisorului se alege din sirul R20, cu ratia j = ²^W = 1,12, valoarea aproximativa determinandu-se cu relatiile:

pentru prese normale:

- pentru prese lente:

Pentru prese cu forta nominala f_n 1000 kN numarul de curse duble al culisorului se alege din sirul R 1O, cu ratia j = 1,25 , valoarea aproximativa determinandu-se cu relatiile:

- pentru prese normale

- pentru prese lente:

In relatiile (2.3) (2.6) F_N se mascara in kN.

In functie de caracteristicile materialului de frictiune adoptat pentru a fi utilizat la constructia cuplajului se stabileste preliminar turatia de regim a cuplajului, n_c. Rezulta implicit raportul (teoretic) total de transmitere pe care trebuie sa-l realizeze reductorul, I_t n_c n_ap. Valoarea reala a acestuia, realizabila fizic, se stabileste prin calcul, ca raport sau produse de rapoarte de numere de dinti.

Raportul total real de transmitere realizat de reductorul presei se calculeaza cu relatia  (2.7)

(2.7)

in care i_j este raportul de transmitere realizat in treapta j, i_j, = Z_j1/Z_j2, figura 2.1, iar q numarul de trepte de transmitere. In mod curent q I . Daca q = 0, atunci I^*_R = 1 .

Randamentul total al transmisiei realizata de reductor se calculeaza cu relatia

(2.8)

unde h_aj este randamentul angrenajului din treapta j, iar h_ij este randamentul lagarelor treptei j.

Fiind cunoscute valorile pentru m_tap, i*_R si h_R, momentul de torsiune maxim la care este solicitat cuplajul se determina cu relatia

(2.9)

Observatii importante

1. Pierderile prin frecare ce apar in cuplele mecanismului executor principal, inclusiv in lagarele arborelui principal, sunt luate in considerare in chiar expresiile (2.1) si (2.2),

prin termenul   (2.10)

respectiv (2.11)

2. Lagarele arborelui principal sunt de alunecare. Incercari experimentale de a construi prese mecanice cu lagare de rostogolire pentru arborele principal [14] nu au fost preluate in constructia de serie.

3. Lagarele arborilor intermediari si ale arborelui de intrare, in caz ca acestia exista, sunt de regula lagare de rostogolire.

4. Daca q = 0, deci nu exista reductor si cuplajul este amplasat chiar pe arborele principal, atunci h_r = 1.

Cioara, R.: Cuplaje si frane pentru masini-unelte de prelucrat prin deformare. Calcul, proiectare, constructie. Editura Matrix Rom, Bucuresti, 2005, ISBN 973-685-857-X

Cioara, R.: Masini-unelte specializate si speciale. Editura Universitatii Transilvania, Brasov, 2005, ISBN 973-655-508-X