В механических и гидромеханических узлах смыкания колонны оказывают существенное влияние на жесткость узла. Кроме того, даже при номинальном напряженш растяжения, составляющем для колонн всего от 10 ООО до 13 ООО psi, в них имеются участки или области, где фактические напряжения достигают 60 ООО psi. Для колон могут использоваться среднеуглеродистые стали типа AIS1 1045 или сплавы тип;
Рис. 5.48. Два метода установки системы выталкивания на больших машинах с двумя плитами: а — машины фирмы Krauss Maffei ( пластмассовый завод); b — машины фирмы Van Dorn
AISI4150 или даже AISI4350. Из всех элементов узла смыкания именно направляющие колонны являются наиболее вероятными объектами усталостного разрушения на пластмассовом заводе.
Распределение нагрузки в резьбе
Усталостное разрушение обычно происходит на первых витках резьбы, в паре колонна-гайка со стороны неподвижной плиты (рис. 5.49). Причиной этого является неоднородность распределения нагружения по резьбе. Другими словами, не все витки резьбы несут одинаковую долю общей нагрузки. Когда нарезаются резьбы в гайке и на колонне, вид резьбы идентичен для обеих так, что между ними формируется равномерный контакт. При приложении нагружения к колонне она вытягивается под действием растягивающей нагрузки, а гайка под действием этой же силы сжимается (рис. 5.50). Таким образом, первый виток резьбы, ближайший к нагруженной поверхности гайки, может испытывать нагрузку в два пли три раза больше средней. Если, например, нагрузка на колонну составляет 100 фунтов и участвует 10 витков резьбы в гайке, то каждый виток должен нести 10 фунтов нагрузки при равномерном ее распределении; однако, поскольку первый виток может нести в два пли три раза большую нагрузку, она составит 20-30 фунтов. Получающееся распределение нагрузки по резьбе приводит к тому, что первый работающий виток резьбы несет почти в 2,5 раза большую нагрузку, чем средняя. Оставшиеся витки могут тогда нести меньшую долю общей нагрузки. Высота обычных гаек стягивающих стержней составляет 0,75-1,0 номинального диаметра резьбы. Увеличение размеров гайки не решает проблемы распределения нагрузки.
Рис. 5.49. Расположение критической точки на резьбовой части колонны
Рис. 5.50. Неравномерное распределение нагрузки по резьбе между резьбовой частью колонны и гайкой, возникающее при удлинении колонны и сжатии гайки
Завод пластмасс должен применять гайки с наружным диаметром в 1,5 раза больше номинального диаметра колонны. Его увеличение также дает лишь незначительный эффект в улучшении распределения нагрузки.
Осевое напряжение на резьбе
Осевое напряжение представляет собой локальную нагрузку на виток плюс нагрузку от «восходящих» витков, проходящую под витком, деленную на площадь основания. Для этой величины следует применять коэффициент концентрации напряжения. Для профиля резьбы оптимальной конструкции, имеющей умеренный радиус закругления в основании, обычным значением Kaxil является величина в пределах 2,5-3,5. Завод пластмасс для улучшения усталостной прочности, применяет радиус закругления в основании профиля как можно больше, а поверхность галтели была гладкой.
Пластмассовый завод и дополнительные факторы
Комбинированное напряжение на первом витке обычно увеличивается в реальных условиях за счет нескольких дополнительных факторов. Одним из них является изгиб неподвижной плиты «вокруг» формы, в результате которого несущая поверхность плиты под гайками приобретает наклон. В результате может наблюдаться увеличение результирующего напряжения на 10-20% по сравнению с напряжением, вызываемым только осевой нагрузкой. Эта величина может быть даже больше, если неподвижная плита изготовлена слишком тонкой. Завод пластмасс в Санкт-Петербурге наблюдал случаи, когда разрушение направляющих колонн происходило, если литьевая машина конструировались без увеличения толщины неподвижной плиты. Увеличение наклона плиты по местам соединения с колоннами приводит к их усталостному разрушению.
Другим фактором является несбалансированность нагрузки но четырем направляющим колоннам. По разным причинам балансировка нагружения колонн весьма затруднительна. Таким образом, 5%-ный дисбаланс (что является вполне обычным) сопровождается увеличением пиковых напряжений. Очевидно, что сочетание 20%-ного изгиба и 5%-ного дисбаланса может практически исчерпать коэффициент запаса прочности 1,3, который обычен для большинства машин.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020