Приклад 12. Виконати розрахунок витрат енергії на робочий хід при листовому штампуванні на багатопозиційному пресі зусиллям 3,15 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля преса P_н, МН – 3,15;

Номінальний хід повзуна S_н, мм – 400;

Довжина шатуна L, мм – 1100;

Радіус шатунної шийки валу r_A , мм – 315;

Радіус з єднання шатуна і повзуна r_B , мм – 110;

Радіус корінних опор валу r _O , мм – 100;

Коефіцієнт тертя в шарнірах ГВМу μ – 0,05.

Рішення

На багатопозиційному пресі зазвичай виконується декілька технологічних операцій листового штампування. В даному прикладі прийнято, що на пресі виконуються 6 наступних операцій:

1 – неглибоке витягування;

2 – пробивання отворів;

3 – гнуття;

4 – неглибоке витягування з меншим зусиллям і базою деформації, чим в операції 1;

5 – формовка (калібрування);

6 – обрізка.

Приймаючи співвідношення для типових графіків пластичної деформації (рис.4.1) і виходячи з обмеження загального зусилля номінальним зусиллям преса, встановлені наступні параметри кожного графіка зусиль:

Операція 1 – витягування.

P_1m=0,945 МН; h_1m=140 мм; h₁₁=119,98 мм; h₁₂=39,998 мм;

Операція 2 – пробивання отворів.

P_2m=0,2 МН; h_2m=1 мм;

Операція 3 – гнуття.

P_3m=1,26 МН; P₃₁=0,4032 МН;

h_3m=88 мм; h₃₁=80,08 мм; h₃₂=14,0008 мм;

Операція 4 – витягування.

P_1m=0,63 МН; h_1m=70 мм; h₁₁=60 мм; h₁₂=20 мм;

Операція 5 – формовка (калібрування).

P_5m=1,26 МН; P₅₁=1,134 МН; h_5m=20 мм; h₅₁=16 мм;

Операція 6 – обрізка.

P_6m=0,43 МН; h_6m=1 мм.

Графіки зусиль деформації для кожної операції, позначених цифрами, приведені на рис. 4.6.

Для прийнятих баз деформації формозмінних операцій прийнято, що пружна деформація дуже мала і нею можна нехтувати. Окрім цього при незначній товщині листової заготовки (менше 1 мм) база деформації при розподільних операціях 2 і 6 дуже мала і суттєвого впливу на витрати енергії не мають, тому на графіку вони показані просто вертикальними лініями.

Результуючий графік зусиль на повзуні показано на рисунку товстою лінією. На рис. 4.7 показано збільшений фрагмент результуючого графіка. В місцях перегину одних графіків параметри інших визначені з геометричного аналізу подібних трикутників. Для точки перегину графіка 4 зусилля першої операції Р_1а , яке перетинається вертикальною лінією а, знайдено із співвідношення сторін подібних трикутників

Таким же чином знайдені інші значення зусиль в місцях зміни напрямку зусиль (показані на рисунку вертикальними лініями a-d).

Рис. 4.6. Графіки зусиль деформації при штампуванні на багатопозиційному пресі

Рис. 4.7. Фрагмент графіків зусиль деформації при штампуванні на багатопозиційному пресі

Робота пластичної деформації кожної операції визначена по формулі (4.6) і становить

А_Д1=103,856 кДж; А_Д2=0,0833 кДж; А_Д3=39,917 кДж;

А_Д4=34,619 кДж; А_Д5=21,42 кДж; А_Д6=0,179 кДж.

Для другої та шостої операцій прийнято товщину листа 1 мм, поправочний коефіцієнт для розрахунку бази деформації 0,5.

Після розрахунків крутильного моменту і витрат енергії (результати тут не приведено) встановлено, що робота робочого ходу становить 249,215 кДж.

ККД робочого ходу становить

Приклад 13. Виконати розрахунок витрат енергії на робочий хід при гарячому штампуванні на кгшп зусиллям 25 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля преса P_н, МН – 25;

Номінальний хід повзуна S_н, мм – 350;

Довжина шатуна L, мм – 1150;

Радіус шатунної шийки валу r_A , мм – 450;

Радіус з єднання шатуна і повзуна r_B , мм – 280;

Радіус корінних опор валу r_O , мм – 320;

Коефіцієнт тертя в шарнірах ГВМу μ – 0,05.

Рішення

Типовий графік при гарячому штампуванні на КГШП зусиллям 25 МН показано лінією Н на рис. 4.8. Максимальній робочий хід повзуна становить (точка 1 на рис.)

Жорсткість преса по формулі (4.11)

Коефіцієнт пропорційності К по табл..4.4 для КГШП становить 1,7…1,9.

Максимальна пружна деформація системи при номінальному зусиллі по формулі (4.12) складає

В такому разі початок робочого ходу відбувається при не доходженні повзуна до КНП на відстань (точка 1s на рис.)

Рис. 4.8. Графіки зусиль деформації при гарячому штампуванні

Всі інші точки графіка зусиль деформації трансформуються наступним чином.

Точка 2 графіка Н зусиль пластичної деформації має координату Величина ходу h₁₂ між положеннями повзуна, що відносяться до точки 1 і 2 становить

Наявність пружної деформації призводить до того, що величина ходу S₁₂ збільшується на величину пружної деформації під дією зусилля Р₂ в точці 2 (по графіку U на рис.4.8)

Тобто відстань S₁₂ при наявності пружної деформації буде

Таким чином, координата точки 2s на навантажувальному графіку зусилля деформації становить

Аналогічним шляхом визначаються положення всіх інших точок навантажувального графіка як змінена відстань від початкової точки 1. Кінцевий навантажувальний графік гарячого штампування показано на рис. 4.8 лінією S.

При гарячому штампуванні витрати енергії на робочий хід продовжуються після проходження КНП і зумовлені зусиллям, діючим на повзун до повного зникнення пружної деформації. Кут повороту головного валу до повного розвантаження від пружної деформації Δl_max по формулі (4.17) становить

Кут «мертвого» тертя по формулі (3.8) становить

Так як кут α_м більший чим кут α_у , то витрати енергії продовжуються до повного розвантаження преса, тобто до кута повороту вала α_у .

Для декількох точок навантажувального графіка (в даному прикладі для 19 точок) визначається значення крутильного моменту і робота робочого ходу на кожному відрізку. На рис. 4.9 показано графік крутильного моменту в залежності від кута повороту головного валу. В даному прикладі робота робочого ходу А_р становить 557,405 кДж.

Робота пластичної деформації визначається по формулі (4.6)

Коефіцієнт повноти графіку k_р по табл. 4.3 для гарячого штампування рівний 0,168.

Таким чином, ККД робочого ходу складає