книги из ГПНТБ / Игнатов, А. А. Кривошипные горячештамповочные прессы
.pdfследовательно,
vn = со# |
sin a + |
k-2 sin a cos a \ |
||||
2 V i — &2 sin2 a) |
||||||
|
|
|
|
|
||
или, полагая, что со = |
J1П |
^ |
r\ 1 |
|
||
|
|
0,1/г, а также принимая |
||||
2 sin a cos a = sin 2a; ]/1 — /г2 sin2 а я* 1, |
||||||
получим окончательно |
|
|
|
|
|
|
vn я* 0, In# |
sin a -)- ~ sin 2a ^ . |
Таким образом, скорость ползуна при принятых постоянных величинах # , п я k является функцией угла поворота кривошипа вала. Практически в период выполнения прессом технологиче ских переходов угловая скорость со может уменьшаться за счет снижения числа оборотов вала маховика, поэтому будет несколько
изменяться и скорость |
vn. |
|
|
|
|
|
|
|
В дезаксиальном механизме скорость vn ползуна определяется |
||||||||
по формулам |
|
|
|
|
|
|
|
|
vn = со# ^sina' |
+ |
~ |
sin 2a' ± R cosa'^ |
|||||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
vn я* 0,1tiR f sin a ' -j- |
sin 2a' |
± kXcosa'^j . |
||||||
Знак «плюс» — для положительного |
дезаксиального меха |
|||||||
низма; «минус» — для |
отрицательного. |
|
механизма |
|||||
Ускорение |
ползуна |
для |
аксиального |
|||||
|
/п = —со2# |
(cos a |
+ |
k cos 2a) |
||||
|
я* — 0,01 n2# |
(cos a |
-|- k |
cos 2a). |
||||
Ускорение |
ползуна |
для |
дезаксиального механизма |
|||||
|
/п = — со2# |
(cos a ' |
+ |
k |
cos 2a' ± |
|||
|
|
± |
k |
X sin a'); |
|
|
||
|
/п я* —0,0In2# |
(cos a' |
+ |
k |
cos 2a' ± |
|||
|
|
± |
k |
X sin a'). |
|
|
||
Знак «плюс» — для положительного дезаксиального механизма; |
||||||||
«минус» — для |
отрицательного. |
|
|
|
|
|||
Крутящий момент на главном валу пресса: Мкр = # нт кр [23]. |
||||||||
Для аксиального механизма |
|
|
|
|
|
|
||
|
/ИКр = |
#„/пкр = |
#„ (п!кр + |
т£р) = |
||||
|
|
|
|
|
|
|
+ k) ra + krB+ г0] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рс0 sin (б + аш) |
# к cos аш
6 А. А. Игнатов |
81 |
Для дезаксиального механизма |
|
|
Мкр = Ри (тТр |
А |
sin 2а' ± kkcosa') -\ |
|
2 |
|
Р[(1 + k ) r a + ferB -f Г0]
+Що sin (6 -f аш)
RKcos аш
Знак «плюс» — для положительного дезаксиального меха низма, «минус» — для отрицательного.
В формулах приняты следующие обозначения: т кр — суммар-
ное приведенное |
плечо крутящего момента; |
ИД |
|
||
ткр — приведен |
|||||
ное плечо крутящего момента для идеального |
механизма; ШкР— |
||||
приведенное плечо крутящего момента трения; |
р — коэффи |
||||
циент |
трения в |
шарнирах |
кривошипно-шатунного |
механизма; |
|
/у, гв; |
го— радиусы опор: |
га — шейки кривошипа; гв— оси |
|||
крепления шатуна с ползуном; г0 — боковой |
опоры вала; а ш — |
угол зацепления колеса и малой шестерни; б — угол (см. рис. 51); R K— радиус колеса зубчатой пары пресса.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КРИВОШИПНО-ШАТУННЫМ МЕХАНИЗМАМ
Во всех конструкциях кривошипных горячештамповочных прессов главный вал, как правило, имеет эксцентриковую форму, что придает ему наибольшую жесткость и прочность.
При конструировании кривошипно-шатунного механизма прес сов необходимо учитывать, что в ряде существующих конструк ций прессов жесткость главного вала шатуна и ползуна недоста точна и не обеспечивает возможности получения стабильных раз меров поковок. Прочность главного вала, его опор, шатуна недо статочна, что особенно может выявиться при авариях и распоре прессов, вызывающих двукратное и большее их нагружение про тив номинального усилия.
ГЛАВНЫЕ ВАЛЫ И ИХ ОПОРЫ
ВСТАНИНАХ ПРЕССОВ
Впериод выполнения прессом технологических операций со противление деформированию заготовки воспринимается системой:
инструмент, ползун, шатун, главный вал с опорами, станина. От их работы зависит надежность пресса в целом. Эта система, подвергаясь нагружению, упруго деформируется. Обычно на долю деталей пресса (главный вал с опорами, шатун, ползун с ин струментом) приходится деформация, равная 70—75% общей деформации пресса. Следовательно, нужно стремиться к увеличе нию жесткости этих деталей, которая во многом зависит от жест кости главного вала и его опор.
82
Рассмотрим типовые конструкции главных валов прессов. На рис. 53 приведен главный вал пресса ЗИЛ (Рн = 2500 тс) до модернизации, который расположен в цельных (круглых) опорах. В модернизированном главном валу диаметр боковых опор вала с 0 520 мм увеличен до 0 585 мм, кроме того, радиус кри вошипа вала с R = 200 мм уменьшен до R — 177 мм, что значи тельно увеличивает надежность вала.
На рис. 54, а показан старый вал пресса НКМЗ до модерниза ции и новый вал модернизированного пресса со сквозными отвер-
А А-А
ьзз |
2Ш |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 53. Главный |
вал пресса ЗИЛ (Рн = 2500 тс) |
|
|
|||||
стиями (рис. 54, б) |
для тяги, связывающей управление тормоза |
|||||||
с муфтой, в старом |
с 0 |
120 мм и в |
новом с 0 |
175 мм. |
В |
ста |
||
ром валу ширина эксцентрика /а = |
590 |
мм, в новом la = |
500 |
мм. |
||||
Уменьшение длины |
/а ухудшает |
работу бронзовой |
опоры |
вала |
||||
в шатуне. |
|
вала пресса |
Эймуко |
(рис. |
55) |
состоит |
||
Особенность главного |
в том, что шлицевая ступица муфты монтируется на квадратную опору вала.
Главный вал пресса Шмерал LKM (рис. 56) расположен пер пендикулярно фронту пресса. Сравнивая его с валом пресса ЗИЛ, где вал расположен параллельно фронту пресса, следует отме тить небольшую общую длину вала пресса Шмерал — 2700 мм; длина вала пресса ЗИ Л — 3830 мм, причем длины боковых опор составляют каждая 995 мм. В вале пресса Шмерал правая опора равна 600 мм, левая — 500 мм. Следует отметить, что вал пресса Шмерал в процессе эксплуатации поломался через полгода с левой стороны (причина — плохое качество заготовки вала). Место из лома вала указано на рис. 56.
6* 83
0220А
Рис. 54. Главный вал пресса НКМЗ (Рн = 4000 тс):
а — до модернизации; б — после модернизации
малом числе оборотов вала, с последующей накаткой роликом, что способствует увеличению прочности валов.
Рассмотрим возможное разрушение главного вала в местах его соединения со ступицами муфты и тормоза. Так, в прессе ЗТМП (Ян = 2500 тс) старого выпуска наблюдались случаи скалывания шпоночных гнезд вала в месте крепления его со сту пицей муфты: в одном случае по направлению вращения главного вала, во втором— против вращения вала. Скалывание шпоноч ных гнезд главного вала в местах его крепления со ступицей муфты происходит в результате неправильного конструирования и подгонки сопрягающихся мест вала и ступицы.
Для лучшей подгонки необходимо шлифовать сопрягающиеся поверхности главного вала и ступицы или производить точную накатку вала и шлифование ступицы, как это принято при изго
товлении приемного вала и ступицы в прессах Шмерал. |
В одном |
||||
из |
прессов приемный вал имеет 0 |
250^о,’ом мм, |
а |
ступица |
|
0 |
250+о]ооо мм; максимальный |
зазор |
0,041 мм. |
|
|
|
В прессах Нейшинел (Рн = |
4000 и Ри — 2500 тс) и в прессах |
|||
Эджекс (Ри = 2000 и Рн = 1600 тс) принятые размеры |
шпоночных |
гнезд на валу и ступице указаны в табл. 15 (размеры даны округ-
Т а б л и ц а 1 5
Глубина шпоночного |
Ширина |
Отношение |
|
паза, |
мм |
||
Пресс |
|
шпоночного |
ширины |
|
паза на валу |
шпонки |
|
на валу |
на ступице |
и ступице, |
к ее высоте |
пресса |
мм |
|
ЗТМП, |
Р н= |
2000 |
тс |
25,0 |
24,0 |
100,0 |
1 : 0,490 |
|
Нейшенел, Р н=4000 тс |
47,2 |
32,2 |
114,3 |
1 : 0,695 |
||||
Нейшенел, Р п |
2500 тс |
38,1 |
32,6 |
89,2 |
1 : 0,786 |
|||
Эджекс, |
Р н =2000 |
тс |
25,4 |
25,4 |
76,2 |
1 : |
0,665 |
|
Эджекс, |
Р н= |
1600 |
тс |
25,4 |
25,4 |
76,2 |
1 : |
0,665 |
ленно по наибольшему размеру без допусков). Там же приведены для сравнения размеры шпоночных гнезд пресса ЗТМП модели К-865 С (РИ= 2000 тс).
Опыт эксплуатации кривошипных горячештамповочных прес сов показал, что высокие и узкие шпонки при увеличенных раз мерах гнезд на валу и ступице, как в прессах Нейшенел (см. табл. 15), обеспечивают более надежное крепление ступицы на главном валу пресса.
В кривошипных горячештамповочных прессах наиболее на дежными должны быть соединения главного вала со шлицевой ступицей муфты, ступицей маховика и малой шестерней на прием ном валу. В процессе эксплуатации прессов ремонтники для повы шения надежности соединений вала и ступицы применяют их
88
посадку с подогревом. Это затрудняет последующий демонтаж ступицы с вала, но обеспечивает устойчивость этого соединения. В последнее время в кривошипных горячештамповочных прессах,
например |
в прессе |
НКМЗ модели |
К-8546 |
(Рп = |
4000 тс) при |
||||||
посадке |
шлицевой ступицы на главный вал, |
ступицы маховика |
|||||||||
и малой |
шестерни |
на |
|
|
|
|
|
||||
приемный |
вал, |
приме |
|
|
|
|
|
||||
няется неподвижное сое |
|
|
|
|
|
||||||
динение с гарантирован |
|
|
|
|
|
||||||
ным натягом с после |
|
|
|
|
|
||||||
дующим |
|
гидравличе |
|
|
|
|
|
||||
ским |
демонтажем. |
|
|
|
|
|
|
||||
На |
рис. 60 показана |
|
|
|
|
|
|||||
муфта |
|
пресса |
НКМЗ. |
|
|
|
|
|
|||
На главном валу с на |
|
|
|
|
|
||||||
гревом |
посажена втул |
|
|
|
|
|
|||||
ка, имеющая кониче |
|
|
|
|
|
||||||
скую наружную поверх |
|
|
|
|
|
||||||
ность, на которую, в |
|
|
|
|
|
||||||
свою очередь, монти |
|
|
|
|
|
||||||
руется шлицевая ступи |
|
|
|
|
|
||||||
ца с внутренней конус |
|
|
|
|
|
||||||
ной |
поверхностью |
при |
|
|
|
|
|
||||
подогреве |
ступицы |
до |
|
|
|
|
|
||||
температуры |
250— |
|
|
|
|
|
|||||
300° С. При таком соеди |
|
|
|
|
|
||||||
нении гарантируется не |
|
|
|
|
|
||||||
подвижность |
ступицы |
|
|
|
|
|
|||||
от |
продольного переме |
|
|
|
|
|
|||||
щения по главному валу |
|
|
|
|
|
||||||
и обеспечивается пере |
|
|
|
|
|
||||||
дача ею крутящего мо |
|
|
|
|
|
||||||
мента. |
В настоящее вре |
|
|
|
|
|
|||||
мя |
этот способ посадки |
|
|
|
|
|
|||||
широко применяется на |
|
|
|
|
|
||||||
ряде прессов, выпускае |
|
|
|
|
|
||||||
мых НКМЗ и ЗТМП. |
Рис. 60. Фрикционно-пневматическая |
муфта |
|||||||||
Теоретически эта ме |
пресса НКМЗ модели |
К-8546 |
( Р н = |
4000 тс) |
|||||||
тодика соединений обо |
с посаженной |
без шпонок шлицевой ступицей |
|||||||||
снована |
в |
работе [27], |
|
судостроении. |
Считается, |
||||||
такие |
|
соединения |
применяются в |
что в рассматриваемом способе соединения деталей между сопря гающимися поверхностями при гидропрессовой распрессовке создается зазор за счет введения в соединение масла под высоким давлением. При этом диаметр втулки увеличивается, а диаметр вала уменьшается. Масляная пленка толщиной около 0,01 мм разделяет сопряженные поверхности. На рис. 60 показаны места для нагнетания масла. В местах подхода ко втулкам выполнены
89
круговые канавки, обеспечивающие круговую подачу масла.
Деталь легко демонтируется с вала |
[27]. |
|
|
||
Работа сил трения на контактных поверхностях зависит от |
|||||
величины |
коэффициента трения и |
контактного |
давления |
qK, |
|
взаимосвязь между которыми |
определяется по |
формуле |
[27 ] |
||
|
_ 2Мтах |
’ |
|
|
|
|
"к |
\ind2l |
|
|
|
где qK= |
800 -н 1000 кгс/см2; |
Мгаах— максимальный крутящий |
|||
момент, передаваемый соединением; |
р — коэффициент трения; |
Рис. 61. Главный вал и его крепление в опорах пресса ЗТМП модели К-8544 (Рн = 2500 тс)
d — наружный диаметр вала (для конуса по его средней части); I — длина запрессованного участка.
Конусность соединения принимается 1 : 50н-1 : 80. При кони ческих соединениях, собираемых тепловым методом, необходимо проверять сопрягающиеся поверхности на отсутствие глубоких продольных рисок, поэтому рекомендуется при наличии рисок для распрессовки применять масло большой вязкости (вплоть до цилиндрового) [27]. В прессах ЗТМП новых выпусков изменены способы рассматриваемых соединений. В схеме 2 было указано, что опоры валов могут быть разъемными (регулируемыми). Опоры главных валов прессов должны обеспечивать: 1) правильное поло жение вала при работе, т. е. обе опоры расположены параллельно друг другу, и их центры не смещаются, особенно при регулиро вании опор; 2) оптимальную жесткость системы главный вал — опоры; 3) хорошую подачу смазки к бронзовым вкладышам опор.
Опоры необходимо жестко расклинивать в станине; не допу скается конструкция подвесных опор во избежание их отрыва за счет отдачи упругих сил при снятии нагрузки.
90