Тема 3. Классификация кузнечно-прессового оборудования
Лекция 3. Классификация оборудования. Молоты
Кузнечно-прессовые машины отличаются друг от друга не только по конструкции и размерам, но и по принципу действия. В зависимости от характера воздействия рабочих органов (бойков или штампов) на заготовку и устройства механизмов, приводящих в движение эти рабочие органы, все кузнечно-прессовые машины делят на пять основных групп: молоты, гидравлические прессы, механические прессы, горизонтально-ковочные машины, специальные машины.
Молотами называются кузнечные машины, предназначенные для обработки металлов ударами падающих частей. Молоты делятся на паровоздушные, пневматические и с механическим приводом.
Энергия падающего тела (бабы, поршня со штоком, бойка) тем выше, чем больше его масса и чем выше скорость. Для усиления удара падающие части молотов принудительно разгоняются действием пара, сжатого воздуха и другими энергоносителями. В современных молотах масса падающих частей иногда доходит до 125 т, а скорость их в момент удара достигает 3–8 м/с. Теперь применяют высокоскоростные молоты, у которых небольшие по массе падающие части, но скорость удара достигает 20 м/с.
Гидравлические прессы по сравнению с молотами деформируют металл со значительно меньшими скоростями. Даже у быстроходных прессов скорость движения инструмента н превышает 30 см/с. Поэтому, несмотря на то, что масса подвижных частей у гидравлических прессов бывает очень большой – превышая иногда 9800кН [1000Т], основную работу они совершают не за счет массы и скорости движения, а за счет давления, создаваемого в их рабочих цилиндрах с помощью жидкости. Чем выше это давление и чем больше площадь рабочих цилиндров, тем значительнее усилие, развиваемое гидравлическим прессом. В настоящее время в гидравлических прессах используются давления до 98МПа [1000 ат]. Усилие наиболее крупных прессов доходит до 685 МН [70 000 Т].
Механические прессы деформируют заготовку давлением рабочих органов (ползуна с закрепленным на нем инструментом), которые приводятся в действие с помощью различных механизмов, преобразующих вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное движение инструмента. Наиболее широко в их приводе используются кривошипно-шатунные, рычажные и реечные механизмы.
Механические прессы принципиально отличаются от гидравлических, а также от молотов тем, что у них существует жесткая связь (система механических передач) между рабочими органами и электродвигателем. Но во время деформации поковки основную часть работы совершает не электродвигатель.
В системе привода механических прессов, как правило, предусматривается вращающийся элемент с большим моментом инерции – маховик. При включении электродвигателя маховик разгоняется и запасает значительную энергию. Во время рабочего хода, когда рабочие органы пресса соединяются с маховиком, он отдает часть запасенной энергии на деформацию металла. При этом скорость его вращния несколько уменьшается. Обычно падение скорости невелико, не превышает 20%. В паузах между рабочими ходами электродвигатель снова разгоняет маховик до прежней скорости.
Горизонтально-ковочные машины по существу являются разновидностью механических прессов, так как в их приводе используется такой же кривошипный механизм, как и во многих механических прессах. Однако горизонтально-ковочные машины принято выделять в особую группу, так как они обладают рядом особенностей, которые обеспечивают им высокую производительность.
Специальные машины чрезвычайно разнообразны как по принципу действия, так и по устройству. Эти машины предназначены для осуществления специальных видов ковки или штамповки.
Наибольшее распространение среди них получили ротационные машины, действие которых основаны на том, что заготовка пропускается между вращающимися валками и деформируется ими или закрепленными на валках штампами. По характеру деформации работа ротационных машин близка к работе прокатных станов.
Специальные машины получают все большее распространение благодаря высокой производительности и хорошему качеству получаемых изделий.
Паровоздушные молоты
Паровоздушные молоты для совершения работы – деформации заготовок – используют энергию пара или сжатого воздуха. Пар поступает к молоту от парового котла, сжатый воздух подается по трубопроводам от компрессора.
Пар и сжатый воздух называются энергоносителями, поскольку они передают подвижным частям молота свою энергию, запасенную паром при нагревании, а воздухом при сжатии в компрессоре. Обычно давление пара равно 685–880 кПа (7–9 ат), сжатый воздух подается к молоту, как правило, под давлением до 685 кПа (7ат).
По назначению паровоздушные молоты делятся на ковочные и штамповочные. На ковочных молотах изготавливаются свободной ковкой или в подкладных штампах поковки малой и средней массы. Наиболее широко применяются молоты с массой падающих частей 0.5–5т. Если для изготовления поковки требуется молот с массой падающих частей больше 5т., целесообразней использовать ковочные прессы. На ковочных молотах можно обрабатывать слитки массой до 2 т.
Штамповочные молоты являются основным оборудованием для горячей штамповки. Штамповочные молоты применяются с массой падающих частей 0.5–30, но наиболее широко распространены молоты с массой падающих частей 0.5–9 т.
По способу использования пара или сжатого воздуха паровоздушные молоты делятся на молоты простого и молоты двойного действия.
В молотах простого действия пар (сжатый воздух) служит только для подъема падающих частей в верхнее положение. Рабочий ход (ход вниз) совершается в этих молотах под действием массы падающих частей.
В молотах двойного действия пар или сжатый воздух не только поднимает падающие части в верхнее положение, но и давит сверху на поршень при рабочем ходе. Тем самым он увеличивает силу удара, разгоняя падающие части до более высокой скорости.