3535

отношение работы холостого хода за один оборот кривошипа при автоматической работе машины Ах, приведенная к валу ЭД, к расходу энергии при преодолении полезного сопротивления Ао /26/.

Средняя мощность ЭД за цикл (кВт) составит

где pх - коэффициент использования числа ходов пресса;

nх - принятая частота непрерывных ходов пресса, мин-1. Необходимая мощность ЭД рассчитывается по формуле

где kо - коэффициент запаса мощности, выбираемый по табл. 3.3 в зависимости от произведения величин принятой частоты непрерывных ходов пресса и коэффициента использования числа ходов пресса.

В остальное время цикла расход энергии идет только на преодоление сопротивления вращению валов и других деталей привода и перемещение деталей кривошипноползунного механизма, а также на восполнение энергии, потерянной маховиком. Угол поворота кривошипа, который соответствует времени нагружения при совершении полезной работы tр, называется рабочим углом р. Остальная

часть времени энергетического цикла будет соответствовать времени холостого хода tх. Если пренебречь

неравномерностью вращения маховика, то можно считать, что время и угол поворота кривошипа пропор-

циональны и, следовательно, времени tх, соответствует угол поворота р. В общем случае время энергетического цикла может не совпадать с временем кинематического цикла, равного времени одного (иногда двух-трех) оборотов кривошипа.

Если пресс работает в режиме последовательных ходов, то есть один ход непосредственно следует за другим, то кинематический и энергетический циклы совпадают и х = 2 - р. Но пресс может работать и в режиме одиночных

ходов, когда после каждого хода ползуна отключается муфта, включается тормоз и кривошипный механизм некоторое время остается в состоянии покоя. Следующий ход начинается с выключения тормоза и включения муфты, а после совершения хода опять следует пауза. Длительность разделяющей паузы может быть разной, и так как время энергетического цикла существенно увеличивается, энергия, расходуемая на совершение полезной работы, может быть значительно повышена за счет возрастания времени работы двигателя при холостом ходе. Холостой ход сопровождается энергетической зарядкой маховика. Правда, при одиночных ходах возникают дополнительные затраты энергии на включение муфты. Интенсивность работы пресса при одиночных ходах оценивается коэффициентом использования числа ходов пресса рх

где nод - число одиночных ходов в минуту;

nп - номинальное число ходов ползуна пресса, мин-1. Общий расход энергии за цикл Ац, приведенный к валу

двигателя, можно подразделить на расход энергии при преодолении полезного сопротивления Ао, и расход энергии за время холостого хода Ах

исполнительного механизма до вала электродвигателя; т.о - КПД технологической операции (средний КПД

кривошипно-ползунного механизма), учитывающий работу, затраченную на преодоление сил трения, приведенные к валу исполнительного механизма, обычно равный 0,7-0,9;

м- КПД передач от вала муфты до вала

клиноременной передачи, равный 0,94.

Общий КПД передач от кривошипа исполнительного механизма до вала электродвигателя и равный произведению КПД всех передач входящих в систему

где з - КПД зубчатой передачи, равный 0,97; в - КПД вариатора, равный 0,8;

m - число ступеней редуктора.

Если в системе отсутствуют вариатор и редуктор, то

з = 1 и в = 1.

Следует отметить, что нагрузка на электродвигатель при включении муфты прилагается ранее, чем нагрузка при совершении технологической операции, но ввиду близости этих ―пиков‖ нагрузки их объединяют, что упрощает расчет электродвигателя. Таким образом, рассматривается так называемый двухучастковый график нагрузок на вал электродвигателя - постоянная нагрузка от момента холостого хода (первый участок) и технологическая нагрузка вместе с включением муфты - второй участок

(см. рис. 3.5).

Во время рабочего хода совершается не только полезная работа деформирования. Одновременно часть энергии теряется на преодоление трения в шарнирах кривошипно-ползунного механизма, часть энергии затрачивается на упругое деформирование Аупр, и часть энергии на работу подушки Ап. Причем последние составляющие также сопровождаются расходом энергии на трение. Энергия упругого деформирования при последующей загрузке пресса частично возвращается в привод и расходуется на разгон маховика. Однако эта возвращаемая доля невелика. Таким образом, общий расход энергии за время рабочего хода Ар складывается из следующих составляющих:

Ан.упр - невозвратные затраты энергии на упругую деформацию деталей пресса, Дж;

Аfупр - потери энергии на трение, связанные с упругим деформированием пресса, Дж;

Аfп - потери на трение, связанные с работой подушки,

Дж;

определяют составляющие Ат.и., Ан.упр и Ап, а затем и общую величину Ар с учетом КПД передач и КПД технологической

операции. Фактически формула (3.8) для практических целей приводится к виду, соответствующему первому члену формулы (3.6). Основой расчета Ат.и является так

называемый график рабочих нагрузок, определяющий в аналитической или графической форме зависимость величины усилия сопротивления деформации для данной технологической типовой операции от перемещения деформирующей поверхности штампа. Очевидно, что площадь такого графика будет определять в масштабе работу Ат.и. Размеры поковок и заготовок для технологического типового графика должны выбираться так, чтобы они определяли и средний по энергоемкости график технологической операции.

Типовые графики нагрузок прессов

Поскольку при расчете пресса используют лишь определенные параметры графика (общую площадь, величину и расположение максимума усилия), то в точном определении формы графика нет необходимости. Поэтому для расчета прессов используют так называемые типовые расчетные графики рабочих нагрузок, вычерчиваемые в виде отрезков прямых.

Графики строят в относительных координатах - по оси абсцисс откладывают пути S, отнесенные к величине

номинального хода ползуна пресса Sрп, а по оси ординат - текущие значения усилий F, отнесенные к номинальному усилию рассчитываемого пресса Fн. Поскольку эти графики строят без учета упругости деталей пресса, то они универсальны для применения к различным типоразмерам машин.

Характер изменения графиков для большинства операций показан на рис. 3.6 (для листовой штамповки) и рис. 3.7 (для объемной штамповки).

Рис. 3.6. Типовые графики для листовой штамповки: а - вырубка; б - вырубка при увеличенном ходе;

в - холодное выдавливание; г - холодная калибровкачеканка.

Для универсальных листоштамповочных прессов в связи с большим разнообразием технологических операций, для которых они используются, практикуется выбор мощности по заданному номинальному усилию пресса и ходу ползуна (по имеющимся таблицам параметров прессов).

Для машин, работающих в автоматическом цикле,

берут график технологической операции применительно к самой тяжелой по энергоемкости поковке, заготовке для данного типоразмера машины. Поскольку пресс под нагрузкой деформируется, причем зависимость деформации пресса от усилия принимается линейной и характеризуется коэффициентом жесткости С, то всякому повышению

усилия на графике рабочих нагрузок от 0 до Fmax (при расчете до номинального Fн) будет соответствовать

деформация Fmax/С. На этом участке графика ползун должен иметь перемещение, увеличенное на Fmax/С относительно перемещения на исходном графике рабочих нагрузок. Соответственно на участке падения часть перемещения ползуна будет осуществляться за счет снятия упругих деформаций, и этот участок графика будет иметь уменьшенную базу по оси абсцисс на величину Fmax/C.

Приведенные графики типовых нагрузок можно использовать при выполнении учебного расчета. Если в процессе расчета понадобится график другого технологического процесса, то его можно найти в /23 /.

Расход энергии на включение муфты

При работе пресса в режиме одиночных ходов необходимо определять расходы энергии на включение муфты 9 (рис. 3.2). Для обычных фрикционных муфт работа включения складывается из работы разгона ведомой части привода и работы буксования дисков муфты при включении.

мф - угловая скорость вала муфты, с-1.

Коэффициент в формуле (3.9) определяет сопротивление вращению ведомой части.

Работу включения муфты можно подсчитать по упрощенной формуле

где Fн - номинальное усилие прессования, Н; Sрп - номинальный ход прессования, м.

Расход энергии за время холостого хода

Работа холостого хода

приведенная к валу электродвигателя, Дж;

Aх.м - работа холостого хода вращения маховика при

отключенной муфте, приведенная к валу электродвигателя, Дж;

Aв - работа вспомогательных механизмов (например,

подач), приводимых от главного двигателя за один оборот кривошипа при автоматической работе машины, Дж.

Приближенно можно определить работу холостого хода A'х по средней мощности Pх.а (Вт) на валу

электродвигателя в режиме автоматических ходов пресса без нагрузки