А.В. Иванов А.М. Гольцев

А.Ю. Бойко С.Л. Новокщёнов

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ

КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Часть 2.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ,

РОТАЦИОННЫЕ, ИМПУЛЬСНЫЕ МАШИНЫ,

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШО

Учебное пособие

Воронеж 2008

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

А.В. Иванов А.М. Гольцев

А.Ю. Бойко С.Л. Новокщёнов

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ

КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Часть 2.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ,

РОТАЦИОННЫЕ, ИМПУЛЬСНЫЕ МАШИНЫ,

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШО

Издание второе, переработанное и дополненное

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2008

УДК 621.77.06

Специальные виды кузнечно-штамповочного оборудования и методы проектирования. Ч. 2: Гидравлические прессы, ротационные, импульсные машины, методы проектирования КШО: учеб. пособие / А.В. Иванов, А.М. Гольцев, А.Ю. Бойко, С.Л. Новокщёнов. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 132 с.

В учебном пособии рассмотрены специальные виды кузнечно-штамповочного оборудования – гидравлические прессы, машины ротационного действия, станы периодической прокатки, обжимные машины, роторные машины, машины импульсного действия, даны основные положения МКЭ.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», дисциплине «Специальные виды кузнечно-штамповочного оборудования и методы проектирования».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Ms Word 2003 и содержится в файле

УП СВ КШО ч2 2008.doc.

Табл. 3. Ил. 88. Библиогр.: 9 назв.

Рецензенты: кафедра теоретической и прикладной механики Российского государственного открытого технического университета путей сообщения (д-р. техн. наук, проф.

В.С. Семеноженков);

д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев

© А.В. Иванов, А.М. Гольцев,

А.Ю. Бойко, С.Л. Новокщёнов, 2008

© Оформление. ГОУВПО

«Воронежский государственный

технический университет», 2008

ВВЕДЕНИЕ

В основе учебного пособия положен курс лекций по дисциплине «Специальные виды кузнечно-штамповочного оборудования и методы проектирования» для студентов специальности «Машины и технология обработки металлов давлением» ВГТУ. Материалы курса излагаются в соответствии с программой, утвержденной кафедрой «Автоматизированное оборудование» ВГТУ и могут быть использованы такие при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Курс «Специальные виды кузнечно-штамповочного оборудования и методы проектирования» является одним из основных для инженеров специальности «Машины и технология обработки металлов давлением». Он предусматривает изучение классификации и принципов построения конструкций машин и их основных узлов.

Во второй части учебного пособия представлено оборудование, обладающее как высокими, так и малыми скоростями в начальной стадии рабочей операции, обеспечивающее непрерывное локальное деформирование длинномерных и крупногабаритных изделий и пр. виды специализированных технологических процессов.

Вместе с тем эти виды оборудования сравнительно просты конструктивно и относительно дешевы, что позволяет использовать их в специализированном мелкосерийном производстве. Развитие высокоскоростного штамповочного оборудования является перспективным направлением, так как обработка давлением и получение поковок из жаростойких, высокопрочных сплавов возможна в ряде случаев, только на таких машинах.

В данном учебном пособии использован обширный опыт научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций, опыт отечественных заводов, а также многолетний научно-методический опыт преподавания расчетно-конструкторских основ проектирования машин для обработки давлением в ведущих вузах страны.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА, РАБОЧИЙ ЦИКЛ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

В основе работы гидравлического пресса любого типа положен закон Паскаля о гидравлическом давлении.

Рис. 1. Схема работы гидропресса

, (1)

где сила Р₂ во столько раз больше, во сколько раз площадь f₂ больше площади f₁ (рис. 1).

Наибольшее распространение получила схема с верхним расположением рабочего цилиндра.

Для преодоления сопротивления со стороны заготовки в рабочих цилиндрах гидропрессов создается давление порядка 30 - 40 МПа. Скорость перемещения подвижной поперечины обычно не превышает 330 мм/сек, поэтому кинетическая энергия поступательного движения подвижных частей мала и ею пренебрегают в сравнении с потенциальной энергией жидкости высокого давления.

Рис. 2. Схема гидропресса:

I - рабочая машина; II - гидропривод; III - система управления; IV – трубопровод.

1 - рабочий цилиндр; 2 - рабочий плунжер; 3 - гайка;

4 - неподвижная поперечина; 5 – колонна (направляющая);

6 - инструмент; 7 – гайка; 8 – стол; 9 – возвратный цилиндр;

10 – подвижная поперечина

Полный цикл гидравлического пресса состоит из прямого, обратного ходов и технологических пауз. Прямой ход совершается в два этапа. На первом происходит прямой холостой ход, когда рабочий инструмент подводится к заготовке, и на втором этапе происходит деформирование заготовки, то есть, совершается рабочий ход. При обратном ходе подвижная поперечина возвращается в исходное положение.

В общем случае время цикла гидравлического пресса составит:

, (2)

где t_х- время холостого хода вниз;

t_р - время рабочего хода при деформации заготовки;

t_в- время выдержки изделия под давлением;

t_о - время обратного хода;

t_пер - время переключения органов управления;

t_у - время удерживания поперечины на весу.

Главным параметром гидравлического пресса является номинальное усилие Р_н:

, (3)

где Р - давление жидкости;

- сумма активных площадей рабочих цилиндров.

Номинальное усилие гидропресса является условной характеристикой, так как при его определении не учитывается сила тяжести движущихся частей пресса, потери на преодоление сил трения, гидравлические потери.

Главный параметр гидропресса - номинальное усилие устанавливается в соответствии с ГОСТом на данный тип пресса. ГОСТ устанавливает также размеры линейных и скоростных параметров. Линейными технологическими параметрами являются максимальный ход поперечины, размеры стола и расстояние между колоннами или стойками, максимальное расстояние между столом и подвижной поперечиной. Скоростными параметрами являются скорость подвижной поперечины при прямом холостом, рабочем и обратном ходе, а также количество ходов в единицу времени.