3.3. Розрахунок побутових валкових прасувальних машин

Силові залежності в робочій зоні валка.

Робочий механізм побутової валкової прасувальної машини складається з валка, обтягнутого чохлом з тканини та притискного башмака з полірованою робочою поверхнею.

Білизна протягується валком, що обертається, відносно нерухомого башмака. Для забезпечення прасування білизни в робочій зоні машини потрібно за рахунок притискання башмака до валка створити тиск величиною 7,5…10 кПа.

В сучасних валкових прасувальних машинах притискання досить жорсткого башмака до поверхні валка здійснюється зосередженою силою Q (рис. 3.4).

Припустимо, що робочі поверхні башмака та валка концентричні. При цьому тиск в робочій зоні розподіляється нерівномірно. Закон його розподілення можна визначити, виходячи з деформації стискання поверхні матеріалу в робочій зоні.

Рис. 3.4. Схема визначення розподілу тиску по поверхні робочої зони.

 

Радіальна деформація білизни в зоні, що визначається кутом j, є d_j. Вона може бути, з деяким наближенням, визначена з трикутника МНМ^', як:

                                                      (3.16)

Якщо вважати, що тиск пропорційний радіальному стисканню, то можна записати, що

,                                         

де p_max – максимальний тиск на елементи.

З рівняння рівноваги башмака визначаємо:

. (3.17)

де L – довжина робочої зони в напрямку вісі валка.

Для визначення крутного моменту, достатнього для обертання валка при притиснутому башмаку, розглянемо рівновагу елемента білизни під башмаком на дузі з кутом dj (рис. 3.4), положення якого визначається поточним кутом j. Елементарна сила тертя на елемент дорівнює:

                                            (3.18)

де f – коефіцієнт тертя.

Елементарний момент тертя:

                                    (3.19)

Необхідний крутний момент:

             (3.20)

Потужність приводу:

                                                (3.21)

де h – к.к.д. механічних передач приводу.

Розрахунок вала на міцність та жорсткість.

Розрахункова схема представлена на рис. 3.5. Як навантаження виступають вага валка G, сила притискання башмака Q та крутний момент T_кр. Сили G та Q діють, як розподіленні навантаження, які можна представити погонною силою q:

                                                (3.22)

Максимальний момент згину дії в опорі В. Для даної схеми навантаження він розраховується так:

                              (3.23)

Зважаючи на спільну дію моменту згину та крутного моменту, визначимо приведений момент:

                                (3.24)

 

Рис. 3.5. До розрахунку вала валкової прасувальної машини:

а) – розрахункова схема; б) – епюра моментів згину;

в) – епюра крутного моменту.

 

Тоді діаметр вала в небезпечному перерізі:

                                         (3.25)

де  – допустима напруга згину.

Далі розробляється конструкція вала та виконується перевірка на витривалість.

Консольне кріплення валка може, при недостатній жорсткості вала, привести до значних деформацій вала та до значної нерівномірності притискання башмака до валка в осьовому напрямку робочої зони.

Спростимо розрахункову схему вала, замінивши дію навантажень валка від власної ваги та притискання башмака зосередженим моментом в опорі Б (рис. 3.6).

Використовуючи відомі в розрахунках на жорсткість рівняння деформацій, маємо:

                                         (3.26)

 

Рис. 3.6. Розрахункова схема вала.

 

де  – осьовий момент інерції перерізу вала.

Максимальне переміщення валка:

                                      (3.27)

Допустима деформація валка  визначається вимогами технологічного процесу.