Приклад 8. Виконати силовий аналіз головного виконавчого механізму кривошипного гаряче штампувального преса зусиллям 25 мн.

Початкові дані:

Максимальний хід повзуна R , мм – 175;

Довжина шатуна L, мм – 1150;

Величина дезаксіалу E, мм – 60;

Радіус шатунної шийки головного валу R_A , мм – 450;

Радіус корінних опор валу R_O , мм – 320;

Радіус з’єднання шатуна і повзуна R_B , мм – 280.

Рішення

Приведений кут технологічної операції для гарячого штампування по таблиці 3.2 рівний 18° – 20°.

Комплексний коефіцієнт навантаження опор по формулі (3.6) складає

Рис. 3.1. Приведене плече крутильного моменту КГШП зусиллям 25 МН

По табл. 3.1 для першого виду розрахунку (статичний розрахунок крутильного моменту) при густому змащенні коефіцієнт тертя в опорах механізму складає μ=0,05.

Коефіцієнт шатуна і коефіцієнт дезаксіалу складають відповідно

Приведене плече тертя визначено по формулі (3.4) і становить

Загальне та ідеальне приведене плече визначені по формулах (3.1) і (3.3). Результати показані на рис. 3.1. В прикладі таблиця результатів не приводиться із-за обмеження обсягу посібника.

Кут мертвого тертя для дезаксіального механізму по формулі (3.9) складає

3.3. Статика кривошипно-колінного механізму

Приведене плече в кривошипно-колінному механізмі також представляється у виді суми двох складових – ідеального плеча і плеча тертя .

У формулах прийняті такі ж позначення, як і при кінематичному аналізі кривошипно-колінного механізму (див. п. 2.2.4).

Плече визначається по формулі

. (3.12)

Плече тертя в кривошипно-колінному механізмі залежить від положення механізму і визначається по формулі

, (3.13)

де f_пр – приведений коефіцієнт тертя

, (3.14)

λ – коефіцієнт шатуна λ = R / l₁ ;

μ₀ – коефіцієнт тертя в опорах головного вала;

r_А, r_В, r₀ – відповідно радіуси цапф підшипників шарнірів механізму;

ρ₂ – коло тертя в шарнірах верхньої і нижньої ланок механізму

;

μ_b – коефіцієнт тертя в шарнірах верхньої і нижньої ланок механізму.

У формулі (3.12) знак плюс приймається для положення, коли кут повороту кривошипа α не перевищує кут α_1k , що відповідає крайньому нижньому положенню, знак мінус для положення, коли кут α перевищує величину α_1k, тобто для періоду зворотного ходу повзуна нагору. Таким чином, при переході кривошипа через положення, обумовлене кутом α_1k, приведене плече моменту, що крутить, змінюється стрибкоподібно, що необхідно враховувати при розрахунку моменту, що крутить, у період зворотного ходу повзуна під дією сил пружного деформування.

Внаслідок різних швидкісних і силових умов роботи шарнірів ланок і головного вала коефіцієнти тертя μ₀ і μ_b приймаються різними і рівними μ₀=0,05…0,06; μ_b=0,020…0,03.

РОЗДІЛ 4

ЕНЕРГЕТИКА ПРЕСА

Основна задача енергетичних розрахунків кривошипного преса складається у визначенні витрати енергії на здійснення одного технологічного циклу, розрахунку необхідної потужності електродвигуна, необхідного моменту інерції маховика і визначенні коефіцієнтів корисної дії преса.

4.1. Витрати енергії в приводі кривошипного преса

4.1.1. Витрати енергії на вмикання та холості переміщення механізмів

Баланс енергії в приводі кривошипного преса за один технологічний цикл А_ц складається з роботи А_в, затрачуваної на тертя між дисками муфти при її включенні і на розгін нерухомих відомих частин привода і ГВМу, роботи Ах на холосте переміщення механізмів преса і роботи Ар на здійснення робочого ходу

А_ц = А_в + А_х + А_р. (4.1)

Витрата енергії на вмикання фрикційної муфти складає

, (4.2)

де J₂ – момент інерції веденої частини приводу щодо вала муфти;

ω_м – номінальна кутова швидкість вала муфти;

j – відносний момент інерції веденої частини приводу

;

J₁ – момент інерції ведучої частини приводу.

У пресах із жорсткою муфтою вмикання витрата енергії на її вмикання практично дорівнює нулю. Витрат на прослизання в цих муфтах немає, пружне деформування елементів дуже мале, і витрата енергії на розгін ведених частин незначна.

При роботі преса в режимі автоматичних ходів робота вмикання А_в = 0.

Відносний момент інерції веденої частини привода для сучасних пресів складає 0,08…0,15, тому приблизно можна вважати

. (4.3)

Витрата енергії в приводі кривошипного преса на холості переміщення механізмів обумовлені втратами потужності на:

• подолання шкідливих опорів тертя в опорах і напрямних ГВМу А_хг і маховика А_хм, викликаних силами інерції і силами ваги;

• на подолання шкідливих опорів у зачепленні й опорах зубчатих передач А_хз;

• у клинопасовій передачі на розгін маховика до номінальної швидкості обертання і прослизання ременів А_хкл;

• на переміщення допоміжних механізмів преса А_хд;

тобто

А_х = А_хг + А_хм + А_хз + А_хкл + A_хд.

Великі розбіжності дослідних і розрахункових даних, що обумовлені великою залежністю втрат холостого ходу від якості виготовлення вузлів і деталей, регулювання вузлів, стану преса й інших випадкових величин, а також відсутність на початковій стадії проектування деяких початкових даних, ускладнюють точне аналітичне визначення витрат енергії А_в і А_х за один технологічний цикл.

У деяких роботах для практичних розрахунків витрати енергії А_в і А_х знаходять по наближених формулах як частку від роботи пластичної деформації А_д, що витрачається в процесі формозміни при виконанні пресом типової технологічної операції. Такий метод визначення витрат зовсім невірний, тому що ці витрати енергії не залежать від величини роботи пластичної деформації.

Методично правильно витрати енергії А_в і А_х варто визначати в залежності від номінального зусилля преса P_н і номінального ходу повзуна S_н

А_в(х) = k_в(х) P_н S_н , (4.4)

де k_в(х) – коефіцієнти, прийняті за даними таблиці 4.1 у залежності від типу преса.

Таблиця 4.1