Конструкторский раздел. пресс гидравлический с усилием 120 кн

4 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ.
ПРЕСС ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ С УСИЛИЕМ 120 КН

4.1 Виды операций, проводимые на прессе
Использование гидравлических прессов в автосервисе распространено очень широко. Так как данный пресс планируется установить на участке ремонта кузовов, то мы сначала рассмотрим операции, связанные с ремонтом кузовов и частично ходовой части.
При авариях возможна деформация балок заднего моста автомобилей, например ВАЗ-2107, семейство ВАЗ-2110 и др. Данный пресс развивает большое усилие, поэтому может использоваться для правки балок мостов, также на нем можно править и другие силовые элементы. К примеру, на автомобилях семейства ВАЗ-2110 могут быть поведены рычаги передней подвески, что также можно устранить на предлагаемом прессе.
При ремонте ходовой части необходимо проводить выпрессовку и запрессовку сайлент-блоков рычагов, штанг, амортизаторов. Также возникает необходимость замены и перепрессовки подшипников ступиц, подшипников полуосей. Замену подшипников полуосей необходимо проводить с помощью надстроек, которые предложены в конструкции.
Для каждого вида работ необходимо применение приспособлений, различных втулок, опор, оправок, конструкции которых мы не будем рассматривать, так как для конкретной марки автомобилей необходимы разные приспособления разных размеров.
Так как усилие пресса велико, то необходимо устанавливать пресс на верстаке или специальной раме и закреплять с помощью гаек. Это также предусмотрено в предлагаемой конструкции.



4.2 Описание конструкции пресса
Гидравлический пресс состоит из гидравлического домкрата, используемого в качестве силовой установки, основания, закрепленного на верстаке или раме с помощью гаек, двух ведущих составных стоек, средней и верхней плит. Схема пресса представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Схема гидравлического пресса.
1 – нижняя плита; 2 – гидравлический домкрат; 3 – средняя плита; 4 – соединительная муфта; 5 – верхняя плита; 6 – деталь большой конфигурации; 7 – стойка; 8 – верстак или рама.

В качестве гидравлического домкрата предлагается использовать модель ШААЗ-12, установленный так, что плоскость качания рычага параллельна плоскости стоек. Данные домкраты достаточно распространены и недороги. Также можно использовать домкраты иностранного производства, например, Boittline Jacks, грузоподъемностью 12 тс, но тогда необходимо изменить расположение отверстий под крепление.
Плиты предлагается выполнить толщиной 30–32 мм, а на верхней плите выполнено два паза, куда вставляются два ребра (на рис. 1 не показаны), необходимые для выполнения части операций.

4.3 Расчет деталей конструкции

Рассчитаем стойки пресса. В качестве наиболее опасных сечений рассмотрим крепления стоек к основанию, рассчитаем нагрузки, выберем из стандартного ряда резьбу и, соответственно, диаметр стержней.
Сила развиваемая прессом: Рпресса = 120 кН, тогда сила, действующая на одну стойку:  
Рстойки = Рпресса/2 = 120/2 = 60 кН    (4.1)
Осевая, растягивающая сила, приходящаяся на болт, действующая после предварительной затяжки и приложения внешней силы Р, равна:
     (4.2)
где К – коэффициент затяжки болта;
– коэффициент внешней нагрузки;
Р – полезная внешняя сила.
Примем K = 1,26 – при постоянной внешней нагрузке, = 0,21 – при отсутствии упругих прокладок между деталями.
Тогда растягивающая сила равна:
Н
Требуемый внутренний диаметр резьбы:
      (4.3)
где Р0 – растягивающая сила;
[Р] – допустимое напряжение на растяжение.
Допустимое напряжение на растяжение:
,        (4.4)
где т – предел текучести, МПа;
[n] – допускаемый коэффициент запаса прочности.
Примем [n] = 2 – задав диаметр кругляка от 20 до 35 мм. Материал стержней сталь 30, для стали 30 т = 294 МПа (по ГОСТ 1050-60).
МПа
м
Примем по ГОСТ 9150-81 резьбу с мелким шагом М30х2.
Согласно ГОСТ 22034-76 длина ввинчиваемого конца для шпилек с резьбой М30х2 составляет:
b1 = 1d = 130 = 30 мм     (4.5)
Примем толщину нижней плиты с запасом на фаску (2 мм) равной 32 мм. В качестве материала для стоек можно взять кругляк стандартного диаметра 32 мм. При этом для рабочей поверхности (где будут перемещаться втулки средней плиты) необходим диаметр , что необходимо для отсутствия перекоса плиты и для уменьшения изгибающего момента, действующего на стойки. Для крепления верхней плиты и для соединения надставок с помощью муфт применим такую же резьбу М 30х2.
Выполним проверку стандартных гаек для крепления верхней плиты.
Параметры гаек крепления плиты: на гайку действует сила Р = 60 кН, резьба М30х2.
Примем стандартные гайки исполнения 1 (ГОСТ 5916-70). Высота гайки Н=24 мм. Проведем проверочный расчет данной детали.
Расчет резьбы на срез:
     (4.6)
где Р – внешняя сила, Н;
d1 – внутренний диаметр резьбы, м;
k – коэффициент плотности резьбы, принят k = 0,75;
z – число витков;
S – шаг резьбы;
[c] – допустимое напряжение смятия.
Примем [c] = 0,25т = 0,25294 = 73,5 МПа – для стали 30.
Для резьбы М30х2 внутренний диаметр d1 = 27,835мм.
Число витков резьбы:
      (4.7)
где Н – высота гайки;
S – шаг резьбы.
Число витков у стандартной гайки:
z = 24/2 = 12 витков

Проверочный расчет на смятие:
     (4.8)
Примем [см] = 0,8т = 0,8294 МПа = 235 МПа – для стали 30.

Условия по прочности и срезу удовлетворены, применим гайки
М30–6Н.5 (S46) ГОСТ 5916-70.
Расчет соединительной муфты:
Так как применяется резьба М30х2, удовлетворяющая условиям прочности, то муфта также будет выполняться с такой резьбой на обоих концах. Рассчитаем длину резьбы муфты.
Примем, что длина ввинчиваемого конца шпильки равна:
b1 = 1,25d,      (4.9)
что соответствует стандартному исполнению шпилек по ГОСТ 22034-76,
b1 = 1,2530 = 37,5 мм
Тогда можно выполнить муфту с длинами резьб по 40 мм. Наружный диаметр муфты выполним равным диаметру шестигранной гайки по вершинам, т.е. 50 мм.
Для удобства сборки (разборки) надстройки в средней части каждой муфты выполним по одному отверстию диаметром 8 мм под стержень-ключ.
Гайки 7 можно устанавливать стандартные, а можно их выполнить самим с рифленой поверхностью и уменьшенного внешнего диаметра и толщины. Данные элементы не несут основной нагрузки, а предназначены для регулировки положения плиты. Таким образом гайки 7 выполняем толщиной 15 мм, наружным диаметром 45 мм.

КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ. ПРЕСС ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ С УСИЛИЕМ 120 КН (чертежи, записка)