Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет кривошипных прессов
.pdf
d
0
l
0
l
0
R
К
d
A
l
Ш
d
в
l
к
l
В
В
В
иэ
и
ФUnk
d
P
1
3
0
2,0
.
cos
sin
15,0
16
0
шk
шk
ши
R
m
l
l
U
d
1
l
1
R
К
l
0
d
A
d
A
l
0
d
в
d
1
B
R
A
A
B
B
E
E
Рис. 2.12. Схема двухстороннего шестернеэксцентрикового блока
Сечение В-В
, (2.20)
2.3.11. Двухколенчатый вал на двух опорах с односторонним приводом
Рис. 2.13. Схема двухколенчатого вала на двух опорах с односторонним
приводом
31
Сечение А-А
А
k
А
шk
шk
э
и
ФmФl
R
m
nk
d
P
22
1
2
1
3
1
cos
sin
4
2,0
22
1
3
0
25,0
1,0
k
ВВ
иэ
и
mФФUnk
d
P
010
88,0
cos
sin
062,0 ll
R
m
lU
шk
шk
и
22
1
3
062,0
1,0
k
ЕЕ
иэ
иА
mФФUnk
d
P
010
88,0
cos
sin
5,0062,0 ll
R
m
blU
шk
шk
и
d
1
l
1
R
К
l
0
d
A
d
A
l
0
d
в
d
1
b
R
A
A
B
B
E
E
b
А
k
А
шk
шk
э
и
ФmФl
R
m
nk
d
P
22
1
2
1
3
1
cos
sin
4
4,0
Сечение В-В
. (2.21)
, (2.22)
где
.
Сечение Е-Е
, (2.23)
где
.
2.3.12. Двухколенчатый вал на двух опорах с двухсторонним приводом
Рис. 2.14. Схема двухколенчатого вала на двух опорах с двухсторонним
приводом
Сечение А-А
. (2.24)
32
Сечение В-В
22
1
3
0
062,0
1,0
k
ВВ
иэ
и
mФФUnk
d
P
010
44,05,0
cos
sin
062,0 ll
R
m
lU
шk
шk
и
Е
иэ
иА
ФUnk
d
P
1
3
1,0
.44,05,0
cos
sin
5,0062,0
010
ll
R
m
blU
шk
шk
и
n
э
k
э
k
э
k
ш
ш
Ф
Ф
k
m
, (2.25)
где
В приведённых выше расчётных зависимостях использованы следующие
обозначения:
.
Сечение Е-Е
, (2.26)
- коэффициент запаса (для универсальных прессов n=1,1÷1,3, для прессов-
автоматов n=1,4÷1,6);
- коэффициент эквивалентной нагрузки (для универсальных прессов
для прессов-автоматов
=1,0);
=0,8,
- установочный угол колеса (для большинства реальных конструкций
принимают ≈ 70÷750 или ≈ 250÷2550);
- угол зацепления (
,
- коэффициенты, учитывающие влияние масштабного фактора и
= 15 или 200);
концентрации напряжений на предел выносливости при изгибе и кручении,
определяются по графикам (рис. 2.15);
- суммарное плечо крутящего момента, определяемое в силовом расчёте.
33
Ф
4 . 5
4 . 0
3 . 5
3 . 0
2 . 5
2 . 0
1 . 5
1 . 0
0 . 5
а ) б )
Ф
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Ф
5 . 5
5 . 0
4 . 5
4 . 0
3 . 5
3 . 0
2 . 5
2 . 0
1 . 5
1 . 0
0 . 5
0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 4 0 d , м м
в )
0
4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 4 0 d , м м
г )
Ф
8
7
6
5
4
3
2
1
r
d
= 0 . 0 2
0 . 0 4
0 . 0 5
0 . 0 6
0 . 0 8
0 . 1 0
0 . 1 2
0 . 1 6
0 . 2 0
0
г л а д к и й в а л
0
0 . 1 6
0 . 1 2
0 . 1 0
0 . 0 8
0 . 0 6
0 . 0 5
0 . 0 4
r
d
= 0 . 0 2
0
0 . 1 2
0 . 1 0
0 . 0 8
0 . 0 6
0 . 0 5
0 . 0 4
r
d
= 0 . 0 2
г л а д к и й в а л
г л а д к и й в а л
0
0 . 2 0
0 . 1 6
0 . 1 2
0 . 1 0
0 . 0 8
0 . 0 6
0 . 0 5
0 . 0 4
r
d
= 0 . 0 2
г л а д к и й в а л
Ф
4 . 5
4 . 0
3 . 5
3 . 0
2 . 5
2 . 0
1 . 5
1 . 0
0 . 5
а ) б )
Ф
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Ф
5 . 5
5 . 0
4 . 5
4 . 0
3 . 5
3 . 0
2 . 5
2 . 0
1 . 5
1 . 0
0 . 5
0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 4 0 d , м м
в )
0
4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 4 0 d , м м
г )
Ф
8
7
6
5
4
3
2
1
r
d
= 0 . 0 2
0 . 0 4
0 . 0 5
0 . 0 6
0 . 0 8
0 . 1 0
0 . 1 2
0 . 1 6
0 . 2 0
0
г л а д к и й в а л
0
0 . 1 6
0 . 1 2
0 . 1 0
0 . 0 8
0 . 0 6
0 . 0 5
0 . 0 4
r
d
= 0 . 0 2
0
0 . 1 2
0 . 1 0
0 . 0 8
0 . 0 6
0 . 0 5
0 . 0 4
r
d
= 0 . 0 2
г л а д к и й в а л
г л а д к и й в а л
0
0 . 2 0
0 . 1 6
0 . 1 2
0 . 1 0
0 . 0 8
0 . 0 6
0 . 0 5
0 . 0 4
r
d
= 0 . 0 2
г л а д к и й в а л
Ф
Ф
Рис. 2.15. Значения
улучшенных сталей 40Х и 40ХН (в, г)
,
для нормализованной стали 45 (а, б) и для
34
Глава 3. Энергетика кривошипных прессов
3.1. Общие сведения
Кривошипные прессы относятся к машинам с пиковым характером
нагрузки привода. Привод кривошипных машин представляет собой сочетание
асинхронного электродвигателя и маховика, связь между которыми
осуществляется ременной передачей. Маховик пресса во время выполнения
технологической операции снижает скорость своего вращения, отдавая часть
накопленной энергии. Во время холостого хода электродвигатель разгоняет
маховик, восстанавливая запас его кинетической энергии. Таким образом,
применение маховика позволяет значительно снизить установочную мощность
электродвигателя, повысить эффективность его использования и увеличить кпд
пресса.
Энергетические расчеты, проводимые при проектировании кривошипных
прессов, необходимы для определения затрат энергии за цикл работы машины,
мощности электродвигателя, размеров маховика и кпд пресса.
3.2. Расчет работы за цикл
Баланс энергии в приводе кривошипного пресса за один технологический
цикл слагается из работы на совершение рабочего хода Ар, работы на холостое
перемещение механизмов пресса Ах и работы на включение муфты и разгон
неподвижных частей исполнительного механизма и привода Ам:
Ац = Ар + Ах + Ам .
В период рабочего хода энергия расходуется на пластическую
(3.1)
деформацию металла Ад, на трение в сочленениях главного исполнительного
механизма Атр, упругую деформацию пресса и штампа Ау:
Ар = Ад + Атр + Ау.
35
(3.2)
Основой для расчета работы Ад являются разработанные ЭНИКМАШе
C
P
S
C
PPS
max
P
С
н
РС 5,0
типовые графики технологических операций, которые выбираются в
соответствии с технологическим назначением проектируемого пресса. Графики
(рис. 3.1) построены в относительных координатах: по оси абсцисс отложены
величины перемещения ползуна, отнесенные к полному ходу ползуна, а по оси
ординат – текущие значения технологических усилий, отнесенные к
номинальному усилию рассчитываемого пресса. Выбранный типовой график
необходимо перестроить в абсолютные координаты, используя заданные
величины номинального усилия Рн и полного хода ползуна Н. Рядом с
полученным графиком в том же масштабе строится график жесткости пресса.
Для построения необходимо задаться коэффициентом жесткости C и, разделив
на него номинальное усилие, определить величину деформации пресса ∆. На
основе двух построенных графиков строится третий - суммарный - рабочих
нагрузок с учетом упругой деформации пресса. Построение осуществляется
следующим образом: на графике рабочих нагрузок намечается пять-шесть
значений усилий в пределах от 0 до максимума усилия на ветви нарастания
нагрузки, и для каждого из намеченных усилий определяется по оси абсцисс
соответствующее перемещение ползуна. Для тех же усилий на графике
характеристики жесткости определяются значения деформации пресса ∆. На
суммарном графике по оси ординат откладываются усилия, соответствующие
значениям суммы (h+∆=∆S). При построении суммарного графика величины ∆S
можно определять по формулам:
заканчивающихся в крайнем нижнем положении ползуна;
- для графиков операций, не
- для
графиков операций, заканчивающихся в крайнем нижнем положении ползуна,
где
- текущее значение усилия;
- коэффициент жесткости пресса.
Величиной коэффициента жесткости задаются по табл. 7.2 [1], для открытых
прессов он может быть определен по формуле
36
, МН/мм.
0,1
0
0,3
Р
РН
0,5
0,7
0,9
0,5
0,22
S
Н
0,15 0,1 0,035
0
0,1
0,32
0,3
0,06 0,010,03
0
0,04
0,1
0,5
0,7
0,9
Р
РН
0,7
0,9
0,3
S
Н
0,07 0,010,05 0,03
0
0,1
0,5
0,7
0,9
Р
РН
0,13
0,08
0,10 0,08 0,04
Р
РН
0,25
0,1
0,01
0
0,130,15
0,3
0,2
0,1 0,06 0,03
0,12
0,1
0
0,01
0,16
0,3
0,050,1 0,01
Р
РН
0,5
0,8
Р
РН
0,5
0,7
0,9
Р
РН
ж
S
Н
0,45 0,35 0,2
е
0,1
0,1
0
0,2
г
S
Н
Р
РН
0,43
0,3
д
з
0,35
S
Н
0,2 0,1
0
0,1
0,2
0,3
а
S
Н
б
S
Н
в
S
Н
Рис. 3.1. Типовые графики нагрузок:
а - горячая штамповка; б - горячее выдавливание; в - холодное выдавливание;
г - вырубка (листовая); д - вырубка при увеличенном ходе; е - гибка;
ж - вытяжка на прессе двойного действия; з - вытяжка
37
Далее, пользуясь полученной в кинематическом расчете зависимостью
ннх
РРА 25,0
2
мвм
JА
2
/230140
мнв
nРJ
м
n
н
Р
м
Тип и назначение
пресса
Ад
А
тр Ау Ам/ηм Ах Ац
Универсальные
одно- и
двухстоечные
1
0,6÷1,2
0÷0,3
0,3÷0,8
0,5÷1,2
2,4÷4,5
Однокривошипные
закрытые
1
0,5÷1,0
0÷0,4
0,3÷0,4
0,3÷0,4
2,1÷3,2
Двухкривошипные
1
0,3÷1,0
0,2÷0,5
0,7
0,3÷0,4
2,5÷3,6
Обрезные
1
0,9
0,2
0,3
0,3
2,7
КГШП
1
1
0,8÷1,0
0,2÷0,5
0,3÷0,5
3,3÷4,0
Чеканочные
1
1
0,3÷0,7
0,3÷0,4
0,6
3,2÷3,7
Холодно-
высадочные
автоматы
1
0,5÷1,0
0,5÷0,8
-
1,5÷2,5
3,5÷5,3
перемещения ползуна (S) от угла поворота главного вала (α), перестраивают
график в координатах сила (Р) - угол (α). После чего строится график крутящих
моментов Мк на главном валу в зависимости от угла поворота α. При этом
пользуются полученной в кинетостатическом расчете зависимостью плеча
крутящего момента mk от α. Путем перемножения соответствующих значений Р
и mk при одних и тех же углах α получают искомый график Мк=f(α).
Величину Ар находят как площадь графика Мк=f(α), причем
Ар = πкαкмFр/1800 ,
где кα – угловой масштаб, град/мм; км – масштаб моментов, кНм/мм.
Величина Ах может быть определена из соотношения
Величина Ам может быть определена по формуле
валу муфты,
(КН),
- угловая скорость вала муфты (с-1).
- момент инерции ведомых частей привода, приведенный к
- число оборотов вала муфты (мин-1),
- номинальное усилие
.
, где
Энергетический баланс может быть составлен умножением
коэффициентов на величину работы А
определяемой по типовому графику
д,
технологической операции. Значения коэффициентов приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Данные по структуре энергетического баланса
38
Мощность приводного электродвигателя определяется по работе за цикл
ц
ц
э
Т
А
N
ц
Т
рn
Т
н
ц
60
н
n
р
н
n
р
, ход/мин
До 15
1,2
15÷20
1,3
Свыше 50
1,4÷1,6
Тип пресса
Коэффициент использования ходов, р
Листоштамповочные универсальные простого
действия
0,4÷0,8
Двухкривошипные
0,3
Листоштамповочные вытяжные двойного
действия
0,7÷0,9
КГШП
0,1÷0,2
ГКМ
0,15÷0,3
Чеканочные
0,6÷0,8
Обрезные
0,3
Ножницы
0,7÷0,9
Ац (кДж) по формуле:
по табл. 3.2,
- время технологического цикла, (с).
, где
- номинальное число ходов ползуна в минуту,
кВт, где - коэффициент запаса, принимается
коэффициент использования числа ходов пресса, принимается по табл. 3.3.
Таблица 3.2
Значения коэффициента запаса
-
Значения коэффициентов использования ходов
Таблица 3.3
По рассчитанной мощности по каталогу выбирают тип двигателя (обычно
асинхронный с короткозамкнутым ротором), определяют момент инерции
маховика и, задаваясь конструктивно его диаметром, находят ширину и массу.
39
3.3. Проектировочный расчет клиноременной передачи
Параметр
Тип ремня (ГОСТ 1284.1-80)
А Б В Г Д
Е
Мощность, передаваемая ремнями, кВт
4÷7
8÷14
15÷55
60÷200
› 200
Минимальный диаметр шкива, мм
90
125
200
315
500
800
Высота сечения ремня, мм
8,0
10,5
13,5
19,0
23,5
30,0
Площадь сечения ремня, мм
2
81
138
230
476
692
1170
Шаг канавок, мм
16
20
26
37,5
44,5
58
р
V
э
р
шк
n
V
D 19100
max
р
V
р
V
э
n
maxmin
шкшкшк
DDD
По заданной мощности выбирают профиль сечения ремня и
минимальный диаметр шкива электродвигателя (табл. 3.4).
Параметры клиноременных передач
Таблица 3.4
По допускаемой окружной скорости ремня
диаметр шкива электродвигателя:
типа А,Б и В,
= 30 м/с – для ремней больших размеров,
определяют наибольший
, где
=25 м/с – для ремней
- число оборотов
вала электродвигателя. Обычно в открытых кривошипных прессах простого
действия скорости ремней лежат в широком диапазоне: от 4 до 20 м/с, причем у
прессов быстроходных, не имеющих зубчатых передач, скорость ремней 4÷10
м/с, а у прессов тихоходных - 10÷20 м/с. Наивыгоднейшая скорость, при
которой ремни передают наибольшую мощность и работают в более
благоприятных условиях составляет 18÷22 м/с.
Из условия
по стандартному ряду расчетных диаметров
(63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450,
500, 560, 630,710, 800, 900,1000 …) выбирают окончательный размер шкива
электродвигателя.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]