Молоты. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Кузнечно-штамповочное оборудование»

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

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.

Рис.1. Паровоздушные молоты: а – штамповочный; б - ковочный; 1 - шабот; 2 - стойка; 3 - падающие части; 4 - цилиндр;

5 - верхний штамп (боѐк); 6 - нижний штамп (боѐк)

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:

3

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 под-

готовительных ручьях штампов.

В работе [2] предложена следующая формула для определения кпд

удара:

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:

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:

4

Aд

Работу пластической деформации при осадке цилиндрической заго-

товки можно определить по формуле М.В. Сторожева [3]:

где s - предел текучести материала заготовки при температуре деформации,

Поскольку после осадки заготовка приобретает бочкообразную форму, ее расчетный диаметр вычисляют по формуле

где g - ускорение силы тяжести, м/с2;

Н - высота падения бабы, м;

5

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.

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 , оп-

ределение 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 об-

разцов при разных массах шабота, с разной энергией удара и величиной

деформации. Массу шабота изменяют, устанавливая на копре разное

6

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..

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 вы-

сот перед ударом и после удара:

4.3. Смещение шабота измеряют, устанавливая штангенциркуль, как

показано на рис. 4, и фиксируя его показания до и после удара.

7

7. Контрольные вопросы

1. Что такое кпд удара и как он зависит от относительной массы ша-

бота?

2.Перечислите конструктивные отличия штамповочного и ковочного паровоздушных молотов (по рис. 1) и укажите, чем они вызваны.

3.Назовите величину коэффициента восстановления скорости для раз-

ных 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

1.Смещение шабота Sш' , мм

2.Объем образца V, мм3

3.Высота образца до удара h0 , мм

4.Диаметр образца до удара d0 , мм

5.Высота после удара h , мм

6.Диаметр после удара d, мм

7.Деформация образца Sд , мм

18. Смещение шабота Sш , мм

9.Работа деформации Aд , Дж

10.КПД удара по формуле (3)

11.КПД удара по формуле (4)

9

12. Коэффициент

2Повторить замеры и расчеты по

3Повторить замеры и расчеты по

Примечание к таблице: Необходимо помнить, что при подстановке в формулу (5) размеры h и d после каждого предыдущего удара являются

размерами h0 и d0 для последующего.

Лабораторная работа № 2

Сила ударного шаботного молота

1. Общие сведения Определение сил, возникающих при ударе, является сложной инже-

нерной задачей. Для расчета деталей молота на прочность можно огра-

ничиться приближенной оценкой сил, действующих в наиболее тяжелых для молота условиях работы. Для штамповочных молотов такими условиями являются условия штамповки поковок в чистовых ручьях штампов при последних завершающих ударах.

Линейная деформация поковок во время указанных ударов получается незначительной (1-3 мм). Завершающие удары близки к так называемым холодным жестким ударам.

Линейная пластическая деформация поковки за один удар составляет

10