Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

Раздел VLЛВТОМАТИЗАЦИЯПРОЕКТИРОВАНИЯКШМ

правлений сил и моментов при реверсировании передачи, возможные радиаль­ ные перемещения центров шестерни и элементов.

В модели ZACPCN определяются нормальные напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса и контактные напряжения (см. § 3.6). При использовании в ка­ честве деформирующей силы Ро номинального усилия пресса определяются запасы усталостной прочности на изгиб зубьев шестерни и колеса и контактной

выносливости с учетом значений a_i/, [Он], ФО(Ф)? ф'? ^ном, К, вводимых в качестве параметров модели.

Допускаемая сила на ползуне пресса по каждому виду прочности зубчатой передачи определяется как расчетная переменная путем умножения номиналь­ ной силы пресса на вычисленный запас прочности и деления на требуемый запас прочности, вводимый как параметр.

Графики допускаемой силы на ползуне, рассчитанные по прочности зубча­ той передачи при моделировании на угле поворота коленчатого вала от О до 90°, приведены на рис. 24.12.

На рис. 24.13 показаны графики допускаемой силы на ползуне пресса К460, построенные с учетом представленных на рис. 24.9 и 24.12 данных. На рис. 24.12 и 24.13 обозначены: PDFSH, PDFK - графики допускаемой силы на ползуне, рас­ считанные по изгибной прочности зуба шестерни и колеса соответственно; PDH - график допускаемой силы на ползуне, определенный по контактной выносливости

Рис. 24.12. Графики допускаемой силы на ползуне по прочности зубчатой передачи, полученные при моделировании на угле поворота коленчатого вала от О до 90°

520

г л ава 24. Проектирование кузнечно-штамповочных машин

KV k4G0 ; Dynemii

SHS' Шытть OfiHtj -"У?Й^'Шк:?'^'''^"?3-'^^^€м'

Рис. 24.13. Обобщенные графики допускаемой силы на ползуне пресса К460

зубчатой передачи; PDC - график допускаемой силы на ползуне, рассчитанный по прочности цапфы коленчатого вала; Р^^^ - номинальное усилие пресса.

Согласно полученным результатам, допускаемая сила на ползуне на разных участках графика определяется номинальным усилием пресса, прочностью цап­ фы коленчатого вала и изгибной прочностью колеса зубчатой передачи.

Поскольку зубчатая передача открытая, при построении графика допускаемой силы на ползуне не принят во внимание график PDH. Степень учета различных факторов при расчете допускаемой силы на ползуне по прочности зубчатой пере­ дачи факторов такой же, что и при расчете допускаемой силы по прочности ко­ ленчатого вала.

Расчет валов, подшипников, зубчатых передач кривошипных прессов.

В качестве примера рассмотрим листоштамповочный пресс двойного действия К460 с номинальной силой 0,63 МН, полным ходом вытяжного ползуна 0,4 м и чис­ лом ходов в минуту 15. Его кинематическая схема показана на рис. 24.14. Особен­ ностью пресса является привод прижимного ползуна от кулачкового механизма.

Топология пресса (рис. 24.15) представлена во фрагментах: «Привод», «Ис­ полнительный механизм вытяжного ползуна», «Исполнительный механизм при­ жимного ползуна», «Система управления». Соответствие элементов кинемати­ ческой схемы элементам топологии показано в табл. 24.6.

521

Глава 24. Проектирование кузнечно-штамповочныхмашин

Моделирование работы пресса осуществляется в два периода - разгон махо­ вика и один или несколько циклов работы пресса. На рис. 24.16 показаны ре­ зультаты моделирования одного цикла работы пресса.

Расчет вала. Для выполнения расчета в модели пресса необходимо пред­ ставить сам вал, его подшипниковые опоры и нагружающие элементы. Вал мо­ делируется однородными участками, расположенными между его опорами и на­ гружающими элементами. В качестве примера рассмотрим расчет приводного вала (материал - сталь 40Х) пресса К460 (см. рис. 24.14, сечение .4-^).

Нагружающими элементами являются клиноременная передача, маховик, являющийся ведомым шкивом клиноременной передачи, и быстроходная зубча­ тая передача. Вал выполнен двухопорным на подшипниках качения, размещен­ ных на его концах.

Вмодели пресса вал 32 (см. рис. 24.14) представлен тремя участками:

1)между левой подшипниковой опорой 24 (сечение I-I) и маховиком 3 (се­ чение II-II) - элемент УЧАСТОК ВАЛА 1;

2) между маховиком и шестерней 33 (сечение III-III) быстроходной зубча­ той передачи 4 - элемент УЧАСТОК ВАЛА 2;

3) между шестерней быстроходной зубчатой передачи и правой подшипни­ ковой опорой 35 (сечение IV-IV) - элемент УЧАСТОК ВАЛА 3.

Элементы УЧАСТОК ВАЛА 1 - УЧАСТОК ВАЛА 3 представлены моделью однородного цилиндрического участка вала FRVL, а нагружающие вал элемен­ ты следующим образом:

клиноременная передача 2 - элементом КРП (модель KLRMP);

маховик 3 - элементами МАХОВИК (модель маховой массы М) и МАССА

ИСИЛА ТЯЖ. МАХ. (модель инерционной и тяготеющей массы MV);

зубчатая передача 4 - элементом БЫСТРОХ. ЗУБЧ. ПЕРЕД, (модель ZACPCN);

подшипниковые опоры 24 w 35 - элементами ПОДШ. 1 и ПОДШ. 2 (модель SHARN2);

тормоз 34 - элементом ТОРМОЗ (модель TORMOZ).

Таким образом, в модели пресса воспроизводится нагружение вала силой натяжения ветвей клиноременной передачи, силой тяжести маховика, нормаль­ ными силами и силами трения в зубчатой передаче, а также моментами этих сил, реакциями подшипниковых опор и моментами трения в них, динамическим мо­ ментом маховика при его замедлении, моментом торможения. При этом в полю­ сах модели FRVL вычисляются в виде фазовых переменных типа потока поперечные силы, изгибающие и крутящие моменты, осевые силы сжатия. В мо­ дели FRVL по формулам (3.22) и (3.25) определяются нормальные и ка­ сательные напряжения, средние напряжения цикла (от действия осевых сил сжатия растяжения и поперечных сил) и амплитуды напряжений (от изгибающих и крутящих моментов), эквивалентные нормальные и касательные напряжения.

523

itr

Ш.

\:Щ}»«;. t*M№?» п.й^е г fm

г||)**д« мзмш^ааи^е^йш^

?Щ1дбйст!». моб«да 6 Й1^щ ?йм1

^Щшейстб,fetcsM&is9 f-чРй Рйьй

|Щй£йсгй, кт/ен^ * fft#»sf ftiwe

^i£0^j».mimm9k^ifmM •

щ1тщрк mi»m t тт^ш t

Щ^р№Шн *нр»ш в mmffmi

flilnoi^fи jHf»№4 в riftyfrmia

||||пот|!=ги шшт i rift?f f«w-4

Рис. 24.15. Топология листоштамповочного пресса двойного действия К460

Таблица 24.6. Соответствие элементов кинематической схемы элементам топологии для пресса модели К460

Разд ел VL АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШМ

Рис. 24.16. Результаты моделирования одного цикла работы пресса К460

По формуле —г = —т + —т (см. § 3.5) рассчитывается запас прочности. Все

указанные вычисления выполняются на каждом шаге интегрирования для сече­ ний вала, соответствующих каждому его концу. В связи с непостоянством нагружения вала в течение цикла работы пресса вычисляется эквивалентный запас прочности. Он определяется в процессе моделирования по итогам выполненной его части и сам является переменной величиной. Во внимание следует прини­ мать значения эквивалентного запаса прочности в конце любого цикла работы пресса. Для исключения влияния нестационарной части работы пресса, напри­ мер периода разгона маховика, вычисление эквивалентного запаса прочности начинается в фиксированный момент модельного времени, значение которого вводят как один из параметров модели FRVL. Его значение можно принимать равным времени начала первого цикла работы пресса.

Эквивалентные запасы прочности вычисляются для каждого конца участка вала как расчетные переменные и выводятся с помощью универсальных индика­ торов. Согласно рис. 24.14, универсальный индикатор NA выводит вычисляе­ мый запас прочности в сечении вала II-II с левой его стороны, а индикатор NB - с правой. При этом правая сторона сечения II-II в отличие от левой нагружена динамическим моментом маховика. Универсальный индикатор NC выводит вы-

528

г л ава 24. Проектирование кузнечно-штамповочных машин

числяемый запас прочности в сечении вала III-III с левой, а индикатор ND - с правой его стороны (см. рис. 24.15).

На рис. 24.17 показаны полученные моделированием результаты расчета вала на прочность в виде графиков NA, NB, NC, ND эквивалентных запасов прочности для соответствующих сечений вала в двух циклах работы пресса. Эквивалентные запасы прочности в конце циклов работы пресса (/'^ 31,35915 с) имели следующие значения: NA - 3,090848; NB = 2,145247; NC - 1,699190; ND = 1,711759. Полученные значения запасов прочности приводного вала со­ ответствуют рекомендуемым (см. табл. 3.2).

Для определения запасов прочности валов при выполнении прессом различ­ ных технологических операций необходимо моделирование работы пресса в со­ ставном цикле, содержащем циклы с графиками технологической силы каждой операции. Во внимание следует принимать значения эквивалентного запаса прочности в конце составного цикла работы пресса.

При определении запасов прочности валов путем математического модели­ рования учитываются статические и динамические составляющие рабочих на­ грузок на валах, которые определяются свойствами элементов, воспроизводи­ мых привлеченными моделями; асимметрия циклов нагружения; коэффициенты

• ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^и _

Рис. 24.17. Результаты расчета приводного вала пресса К460 на прочность

529