Проектирование муфт и тормозов

Расчеты, связанные с проектированием муфт и тормозов, рассмотрим на примере листоштампобочного пресса двойного действия К460. Пресс имеет муфту (см. рис. 24.14) с двумя ведомыми и двумя ведущими дисками. Функции ведущих дисков выполняют нажимной диск и маховик, являющийся корпусом муфты. Фрикционные элементы представляют собой накладки из ферродо с наружным и внутренним диаметрами 0,34 и 0,22 м соответственно. Рабочая площадь каждого фрикционного элемента Р= 0,0528 м2, начальное расстояние между элементами фрикционных пар принято равным 1 мм, действующее значение диаметра пневмо-цилиндра муфты составляет 175 мм, давление воздуха в пневмосистеме - 0,5 МПа.

В модели пресса (см. рис. 24.15) муфта представлена элементами фрикционных пар FRM1, FRM2, FRMЗ, FRM4, образованных нажимным, ведущим, двумя ведомыми дисками и корпусом муфты (модель фрикционной пары муфты и тормоза FRMТ); шлицевые соединения дисков с ведущими и ведомыми частями - элементами ШЛ. СОЕД. ВДЩ. ДИСКА, ШЛ. СОЕД. ВДМ. ДИСКА (модель SHLITC); пневмосистема, включающая пневмоцилиндр - элементами CLPN (модель CLPN) и источник сжатого воздуха - элементами КОМПР. (модель RТРN); тормоз - элементом ТОРМОЗ (модель ТОRМOZ); технологическая сила - элементом ТЕХН. НАГР. (модель ТNGK).

Расчетный и максимальный моменты муфты. В модели фрикционной пары муфты и тормоза FRМТ вычисляются фактический момент трения и максимальный момент, который может создать фрикционная пара. Оба момента определяются как расчетные переменные и выводятся с помощью универсальных индикаторов.

На рис. 24.20 показаны полученные моделированием результаты расчета фактических и максимальных моментов трения каждой фрикционной пары муфты для работы пресса в режиме одиночных ходов.

Как видно на полученных графиках, максимальные моменты трения, с одной стороны, и фактические моменты трения - с другой, крайне мало отличаются между собой. Максимум фактического момента имеет место при t = 32,89 с и равен 477,29 Н м, тогда как максимально возможный момент при этом составляет 527,62 Н м.

Согласно формуле (5.24), коэффициент запаса муфты по моменту что соответствует действующим рекомендациям. При необходимости требуемое значение коэффициента запаса можно обеспечить изменением, например, диаметра цилиндра муфты.

Расчетное давление фрикционного материала. В модели фрикционной пары муфты и тормоза FRMT осевая сила контактного взаимодействия дисков вычисляется как расчетная переменная и выводится с помощью универсального индикатора.

На рис. 24.21, а показаны полученные моделированием графики: РК1 - РК4 сил контактного взаимодействия фрикционных пар 30, 28, 26, 25 (соответственно см. рис. 24.14) и SM1 - SM4 перемещения дисков относительно друг друга при включении муфты. Их анализ показывает, что при полностью включенной муфте (7 = 25,8 с) осевые силы контактного взаимодействия фрикционных пар имеют незначительные отличия и для пары FRM4 (график РК4) эта сила Р = 10677,92 Н. Тогда распределенная сила

q =P/F = 10677,92:0,0528 = 0,202 МПа,

что допустимо для фрикционного материала ферродо (см. § 5.2).

На рис. 24.21, б приведены результаты моделирования в интервале времени t = 25,31 ...25,364 с. Как видно на полученных графиках, смыкание дисков носит ударный характер. Имеют место четыре удара во фрикционных парах, связанных с первичными смыканиями дисков, и несколько ударов, обусловленных их отскоками друг от друга. После ударов нарастание контактной силы определяется ростом давления в полости пневмоцилиндра 31 (см. рис. 24.14). Максимальная сила контактного взаимодействия фрикционных элементов имеет место в паре FRМ4 и равна Р= 19928,58 Н. Расчетное контактное напряжение фрикционного материала в этом случае

q =Р/F =19928,58:0,0528 = 0,377 МПа,

что превышает допускаемое давление для фрикционного материала ферродо, равное 0,2...0,3 МПа (см. § 5.2) с соответствующими отрицательными последствиями для долговечности накладок.

определяется по формуле

п - число ходов пресса в минуту.

определялся для элемента FRМ1, имеющего наи-.

поскольку его отличие от

единицы учитывается процессом моделирования. Тогда

Расчетом учитывается фактическое изменение момента, передаваемого муфтой при ее работе, а также работа двигателя во время включения муфты.

Время цикла работы пресса в режиме одиночных ходов. При работе пресса в режиме одиночных ходов в цикле его работы имеются период разгона ведомых частей при включении муфты и период торможения при включении тормоза. Во время этих периодов скорость ведомых частей меньше их скорости на соответствующих этапах цикла работы пресса в режиме автоматических ходов. Поэтому время цикла работы пресса в режиме одиночных ходов будет больше времени цикла работы пресса на автоматических ходах, что снижает производительность пресса. Определить увеличение времени цикла в режиме одиночных ходов можно путем моделирования работы пресса в обоих режимах. По результатам моделирования двух циклов работы пресса K460 в режиме автоматических ходов время второго цикла работы пресса составило 4,04 с, тогда как время одного цикла работы пресса, определенное по результатам моделирования работы пресса в режиме одиночных ходов, равно 4,38 с. Таким образом, переход от режима автоматических ходов к режиму одиночных ходов увеличивает время цикла работы пресса на 4,38-4,04 = 0,34 с.

Расчеты для тормозов выполняются аналогично расчетам муфт и сводятся к вычислению давления фрикционного материала, обеспечивающего требуемые значения углов торможения (см. § 5.2), и определению показателя износа фрикционных элементов.