Молоты (90
..pdf
2317
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет»
Кафедра механики пластического деформирования
МОЛОТЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Кузнечно-штамповочное оборудование»
О.И. Огаджанян
Липецк
Липецкий Государственный Технический Университет
2012
1
УДК 621.73.(03)
О-36
Рецензент – П.И. Золотухин
Огаджанян, О.И.
О-36 Молоты [Текст]: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Кузнечно-штамповочное оборудование» / О.И. Огаджанян.- Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012.- 19с.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки 150700 «Машиностроение», профиль подготовки «Машины и технология обработки металлов давлением».
Табл. 2. Ил. 5. Библиогр.: 5 назв.
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2012
2
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет»
Кафедра механики пластического деформирования
МОЛОТЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Кузнечно-штамповочное оборудование»
О.И. Огаджанян
Утверждаю к печати |
Проректор по учебной |
работе |
|
Тираж 100 экз. |
Ю.П. |
Качановский |
|
Объём 1,1 п.л. |
“___” ____________ |
2012 |
|
Липецк
Липецкий Государственный Технический Университет
2012
3
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет»
Кафедра механики пластического деформирования
МОЛОТЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Кузнечно-штамповочное оборудование»
О.И. Огаджанян
Объём 1,1 п.л. |
Рукопись утверждаю |
Тираж 100 экз. |
Зав. кафедрой |
Володин И.М.
Липецк 2012
4
Лабораторная работа № 1
Коэффициент полезного действия удара шаботного молота 1. Общие сведения
Молоты относятся к кузнечно-штамповочному оборудованию ударного действия. На рис.1 показаны схемы паровоздушных ковочного и штамповочного молотов.
4 |
4 |
|
3 |
|
3 |
|
5 |
2 |
5 |
2 |
|
6 |
||||
|
|
|
||
|
|
|
6 |
|
|
1 |
|
1 |
a |
б |
|
Рис.1. Паровоздушные молоты: а – штамповочный; б - ковочный; 1 - шабот; 2 - стойка; 3 - падающие части; 4 - цилиндр;
5 - верхний штамп (боёк); 6 - нижний штамп (боёк)
Для привода падающих частей, ударно воздействующих на заготовку, в этих молотах используется пар или сжатый воздух. У других типов молотов привод может быть электромеханическим, гидравлическим, газовым, электромагнитным, но принцип действия остается один и тот же: накопленная с помощью привода кинетическая энергия падающих частей во время удара переходит в работу пластической деформации заготовки.
Однако в процессе удара не вся кинетическая энергия падающих частей полезно используется для деформирования заготовки. Часть энергии расходуется на упругий отскок падающих частей и шабота. Теоретическая величина кпд удара для молотов с неподвижным шаботом может быть определена по формуле:
y |
|
m2 |
1 |
2 |
, |
(1) |
m m |
|
|||||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
5
где m2 - масса шабота, кг;
m1 - масса падающих частей, кг;
- коэффициент восстановления скорости, равный нулю для абсолютно пластичной заготовки, единице для абсолютно упругой и 0,15 0,4 для
стальной заготовки при температуре ковки.
Формула (1) справедлива для относительно длительных (мягких) ударов, которые имеют место при осадке заготовок и штамповке в подготовительных ручьях штампов.
В работе [2] предложена следующая формула для определения кпд удара:
|
|
|
|
y |
|
|
m |
|
P2 |
(2) |
|||||
|
|
|
|
m m |
(1 P2 ) , |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
max |
|
||||
где Р - действующее усилие |
штамповки, Н; |
|
|||||||||||||
Pmax - максимально развиваемое данным молотом усилие, Н. |
|
||||||||||||||
Измерить усилие удара Р и |
Pmax |
|
сложно. |
Поэтому с учетом выражения |
|||||||||||
(27.12) из [1] формулу (2) представим в следующем виде: |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
m2 |
|
|
|
|
' |
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
Sш |
|
, |
(3) |
|||||
|
|
|
|
|
Sд |
|
|
||||||||
|
y |
|
m1 |
m2 |
|
|
|
Sш |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Sш' - смещение шабота при жестком ударе (без заготовки), мм;
Sд - линейная деформация заготовки за удар, мм;
Sш - смещение шабота при жестком ударе, мм.
Параметры Sш' , Sш , Sд можно измерить.
На основании экспериментальных данных кпд удара модно определить также по формуле
|
Aд |
. |
(4) |
y Tэ
Работу пластической деформации при осадке цилиндрической заго товки можно определить по формуле М.В. Сторожева [3]:
6
|
|
|
h0 |
|
2 |
|
|
d0 |
|
|
|
|
Aд |
10 3 s |
V ln |
|
|
d |
|
|
, кДж, |
(5) |
|||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
h |
|
9 |
h |
|
h0 |
|
|
||
где s - предел текучести материала заготовки при температуре деформации,
МПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V - объем заготовки; |
|
|
|
|
|
|
||||
h |
и |
h0 |
- |
высота |
заготовка |
до |
и |
после |
осадки, |
мм; |
=0,5 - коэффициент трения; |
|
|
|
|
|
|||||
d0 |
и |
d |
- |
диаметр |
заготовки |
до |
и |
после |
осадки, |
мм. |
Поскольку после осадки заготовка приобретает бочкообразную форму, ее расчетный диаметр вычисляют по формуле
d d |
|
h0 |
. |
(6) |
0 |
|
|||
|
h |
|
||
|
|
|
||
Энергия удара
T |
m 2 |
|
1 1 |
, Дж, |
|
|
||
э |
2 |
|
|
|
|
где m1 - масса падающих частей, кг;
v1 - скорость падающих частей, м/с.
Скорость в начальный момент удара
v1 
1.8g H , м/с,
(7)
(8)
где g - ускорение силы тяжести, м/с2; Н - высота падения бабы, м;
коэффициент 1,8 учитывает снижение скорости за счет трения бабы о направляющие.
По формуле (1) получается, что кпд удара зависит от отношения массы шабота к массе падающих частей. Такая зависимость для разных значений коэффициента восстановления скорости представлена на рис 2.
7
а
б
Отношение m2 
m1
Рис. 2. Зависимость кпд удара от относительной массы шабота:
а - коэффициент 0,15; б - коэффициент |
0,4 |
2. Цель работы Экспериментальное определение кпд удара для разных значений отношения
m2 
m1 , энергии удара Тэ и деформации заготовок Sд , определение коэффициента для свинца.
3. Оборудование и инструмент
1)Лабораторный копер с изменяемой массой шабота. 2)Свинцовые образцы диаметром 15 мм и высотой 20 мм.
3)Штангенциркуль и метровая линейка.
4.Методика проведения работы
4.1.На копре с массой бабы 10 кг (рис. 3) производят осадку образцов при разных массах шабота, с разной энергией удара и величиной деформации.
Массу |
шабота |
изменяют, |
устанавливая |
на |
копре |
разное |
количество шаботных плит, каждая из которых |
имеет |
массу 16,5 кг. |
||||
Энергию удара регулируют, сбрасывая бабу копра с разной высоты |
(0,5 и |
|||||
1 м). Деформацию образца получают разную при нанесении первого, второго, третьего и т.д. ударов при неизменных других факторах. Штангенциркулем измеряют начальные размеры образца, их высоту после осадки, смещение шабота при ударе. Исходные данные и результаты измерений заносят в табл..
8
Рис. 3. Копер с изменяемой массой шабота:
1 - основание; 2- подшаботная прокладка; 3- сменные шаботные плиты; 4- образец; 5- направляющие; 6- чека; 7 - баба; 8 - рым-болт
4.2. Линейную деформацию образца определяют как разность его высот
перед ударом и после удара: |
|
Sд h0 h . |
(9) |
4.3. Смещение шабота измеряют, устанавливая |
штангенциркуль, как |
показано на рис. 4, и фиксируя его показания до и после удара.
Рис. 4. Схема измерения смещения шабота при ударе:
I - основание копра; 2 - подшаботная резиновая прокладка; 3 - шаботные
плиты; 4 – штангенциркуль
9
4.4. Измерения выполняют с точностью применяемого инструмента. Точность расчетов - два знака после запятой.
4.5. Вычисляют кпд по формуле (4).
Значение s для свинца, применяемого В лаборатории, с учетом ударного нагружения равно 31 МПа.
4.6.Используя формулу (1), определяют фактический коэффициент для свинцовых заготовок.
4.7.Результаты расчетов заносят в табл., анализируют и формулируют выводы.
5.Указания по технике безопасности
5.1.Устанавливать и снимать образец можно только после стопорения бабы 7 чекой 6 (рис 3).
5.2.После установки образца на шабот баба слегка приподнимается за рым-болт 8, удаляется чека 6. Сброс бабы производится по команде студента, выполняющего измерение смещения шабота штангенциркулем.
6.Содержание отчета
Цель работы, рисунок копра, расчетные формулы, заполненная таблица, рис. 2 с нанесенными точками опытных значений кпд удара. Выводы.
7.Контрольные вопросы
1.Что такое кпд удара и как он зависит от относительной массы шабота?
2.Перечислите конструктивные отличия штамповочного и ковочного паровоздушных молотов (по рис. 1) и укажите, чем они вызваны.
3.Назовите величину коэффициента восстановления скорости для разных условий.
4.Какое отношение масс шабота и падающих частей следует выбрать, исходя из характера влияния этого отношения на кпд удара?
5.Как влияет на кпд удара энергия удара? Как влияет
величина деформации?
6. Как изменяется коэффициент для разных отношений m2 
m1 ; разных Tэ ; разных Sд ?
10