1、对切向力认识及对策之实践摘 要:结构设计是我们设计人员必然遇到的问题,本文作者在给一家日本企业研制专用设备的过程中遇到了一些问题,经研究,设备所需切断力(P)与摩擦力(F)的关系应满足 FP。但实际恰恰相反。所以,最终以改变结构设计的途径,解决了问题,取得了较好的效果。下载 关键词:专用设备;摩擦力;剪切力;切向力;结构设计 The Cognition of Tangential Force and Practices of Countermeasure the Force Li Tie (Tianjin Flying Star Science and Technology Developin
2、g Co. Ltd) Abstract: Structural design is a problem that our designers have to fng the process of researching and development special equipment for a Japanese Enterpreen the shear force (P) and the frictional force (F) should satisfy FP for the equipmsolve the problem, he had to change the structura
3、l design to get a better res shear force (P), tangential force, structural design 0. 引言 日本 HYTEM(星海泰)公司,是一家生产自动化养鸡设备的公司,在中国建厂于天津市北辰区,在与我企业的合作过程中,建立了良好的信任关系,在生产鸡舍网片的过程中,他们需要一些专用设备,其中之一是网孔切口机。他们原有的设备只能加工单一品种单网片切口,由于品种增加和提高工作效率的需要,委托我们研制同时切五片,且可调的(满足多品种加工需要)网孔切口机。 1. 原设备结构及原理: 1.1 原设备结构: 原设备(见图 1)由这样几部
4、分构成:1、机架,2、床身,3、动力源部件,4、导轨柱(两根),5、凸轮,6、可调动力臂,7、切刀动块,8、下刀口定块,9、废料通道,10、电控箱及脚踏开关。 1.2 工作原理: 当通电后,电机、减速机转动,动力输出轴带动凸轮旋转。由于凸轮是椭圆形的,因而推动动力臂作 10的往复运动,而动力臂与切刀动块栓锁为一体,所以切刀同样作往复运动。下刀口与定块栓锁为一体,下刀口定块与床身亦栓锁为一体,固定不动,从而上切刀与刀口作动剪切往复运动,将网孔需切断的部分切断,完成所需操作。(见图 1) 2. 研制中遇到的问题: 由于日本公司生产的需要,时间要求很紧,于是我们在设计中,对原设备的主要机器结构没作大
5、变动,只是结合多片加工的特点及我企业的优势作了部分制件的重新设计。 当试装运行时问题发生了。首先我们装上一片网,切断能够完成。两片时就感觉不对,再多干脆就不能切了。螺栓连接的下刀口与下刀口定块之间、定块与床身之间、可调动力臂与联接块之间(见图 2)螺栓锁紧部位均发生了不同程度的滑动位移。 经分析,动力没有问题,这就意味着,上述产生滑动位移部位的摩擦力小于切断功能所需要的切断力,所以产生滑动。而这些界面又恰恰是切向的,我们必须认真对待。 3. 分析问题及改变结构解决问题 面对测试运行过程中发现的问题,我们立即进行了仔细的分析计算。我们知道:机器切丝过程中的摩擦力与切刀切断钢丝的需用力大小相等方向
6、相反,如用“F“表示摩擦力,“P“代表剪切力,则需要 FP,方能成功切断网丝,当 FP 时必然会在相关部位界面上产生滑动位移。如果我们用“f“表示摩擦系数,用“N“表示正压力,则 摩擦力 F=摩擦系数 f?渍 沽 当时我们看到滑动位移现象时,还曾产生过误解,特别是锁紧联接块与可调动力臂的部位,我们怀疑是不是因为螺栓与可调动力臂之间接触的面积太小,才造成两者间的滑动位移,为此我们曾用了 8厚、60?0的扁钢作为垫铁零件以助加大摩擦力。实际上,没有意义。从上述公式可看出摩擦力大小只与摩擦系数和正压力有关,而与摩擦面积没有任何关系。这样,我们可分别计算三处产生滑动位移的摩擦力大小,找出问题的症结。而
7、靠螺栓压紧结构增加摩擦力,其正压力来自于螺栓锁紧产生的压力。这样,我们分析计算的结果如下: 3.1 动力臂与连接块之间(见图 2) 由公式可得动力臂与联接块之间经两个 M12 螺栓紧固后,其正压力N1=3.14?着貈髀菥啵 ?扭力?茁菸浦本丁? 已有数据可知,扭力约 1500,螺纹直径 M12,螺距 1.75mm,统一量纲后代入公式可计算出正压力(N1)为 32297.14,又因钢与钢摩擦系数为0.15(机械设计手册可查得),代入如上计算摩擦力公式可得摩擦力为4844.57。由于我们使用了两个 M12 螺栓,故摩擦力 F1 约为 9689。 3.2 定块与床身之间(见图 2) 与上述同理,定块与床身之间经两个 M10 螺栓双侧紧固后,其正压力N2=3.14?着貈髀菥啵 ?扭力?茁菸浦本丁捎谖颐撬 嗍褂酶髁礁鯩 10 螺栓锁紧,螺距为 1.5,扭力约 1100。统一量纲后代入公式可计算出正压力(N2)为 23026.67,又因钢与钢摩擦系数为 0.15(机械设计手册可查得),代入计算摩擦力公式可得摩擦力为 3454。 因此我们计算出定块与床身之间摩擦力数值约为 13816。