2.2 Способы ковки заготовок

Механизм кантования, конструкция и кинематическая схема которого приведены в литературе [2,5,6,7] и в лекционном курсе «Специальные подъемно-транспортные машины», осуществляет кантование, то есть поворот заготовки вокруг ее продольной оси в процессе ковки.

Рассмотрим два наиболее распространенных способа кантования:

1) ковка без патрона;

2) ковка с патроном.

Ковка без патрона (рис.2.1) применяется в случае длинной заготовки 2, которая поддерживается цепью 3 кантователя и крюком 5 вспомогательного подъема. Крюк 5 соединяется или с противовесом 4 (в процессе ковки), или с хомутом (при транспортировании заготовки).

Для расчета механизма кантования принимается случай, когда необходимо проковать больше половины длины заготовки. При этом цепь кантователя располагается правее центра тяжести заготовки (см. рис. 2.1), а заготовка уравновешивается противовесом 4. В таком положении заготовка подается к бойкам 1 пресса и устанавливается с небольшим зазором δ между нижним бойком и заготовкой.

Для заготовки массой G_з усилие F_к, которое действует на кантователь и воспринимается цепью, и необходимый вес противовеса определяются по формулам:

, (2.1)

, (2.2)

где а – размер, который определяется технологией ковки заготовки, мм;

А – расстояние между осями главной и вспомогательной тележки крана, м.

При выборе заготовки и назначении размера «а» должно выполняться условие

, (2.3)

где G_н – номинальная грузоподъемность крана, кН;

G_к – вес кантователя, кН.

Кантование заготовки выполняется в подвешенном состоянии при наличии зазора δ. В таком положении выполняется ковка. При этом под действием верхнего бойка пресса ось заготовки смещается вниз на величину

, (2.4)

где S – ход верхнего бойка, мм.

Вследствие деформации пружин амортизатора кантователя на величину Δу смещается также пластинчатая цепь 3 (рис.2.1).

При подъеме верхнего бойка заготовка немного поднимается, создавая снова зазор между ней и нижним бойком, после чего осуществляется ее кантование.

Рисунок 2.1 – Схема расположения к цепи и противовеса на заготовке

в процессе ковки

При значительной величине Δу, которая определяется значениями начального зазора δ, перегрузка крана может превышать его номинальную грузоподъемность более чем на 15 %. В таком случае срабатывает растормаживающее устройство механизма главного подъема, и кантователь с цепью опускается, уменьшая значение δ. Если окажется, что δ станет равным нулю, то крановщик вместе с оператором пресса должны установить уменьшенный размер δ.

Ковка с патроном (рис. 2.2) осуществляется при короткой заготовке 1, на цапфу которой навинчивается головка патрона 2. При транспортировании заготовки (рис. 2.2, а) уравновешенность системы заготовка-патрон достигается при помощи противовеса 5, плечо которого I₂ может превышать размер А. При этом вследствие зазоров в месте соединения заготовки с патроном, а также вследствие деформации цапфы заготовка перекашивается относительно патрона. При помощи сварной цепи 3, которая навешивается на крюк вспомогательного подъема и связывается с цепью хомута 4, выполняется транспортирование патрона (без заготовки).

а

б

Рисунок 2.2 – Взаимное расположение заготовки, патрона, каната и противовеса при транспортировании заготовки (а) и при ее ковке (б)

Сделаем допущение, что направления усилия веса патрона G_п и усилия F_к в цепи кантователя совпадают. Тогда для случая транспортирования заготовки (рис. 2.2, б) находим:

, (2.5)

. (2.6)

На практике для повышения производительности процесса ковки коротких заготовок после операции обжатия, то есть после подъема верхнего бойка, кантование заготовки осуществляют без отрыва ее от нижнего бойка. За расчетный принимается случай, когда заготовка полностью опирается на нижний боек, то есть усилие от веса заготовки G_з находится в пределах опорной поверхности нижнего бойка, а вес патрона полностью воспринимается цепью кантователя (рис. 2.2, б). Ковка осуществляется без противовеса, между хомутом 4 и штангой патрона 2 есть зазор.