1.3. Кинетостатика колено-рычажных механизмов

В обработке металлов давлением существует ряд технологических операций, для реализации которых на небольшой длине рабочего хода возникает большое сопротивление деформации, для преодоления которого необходимо создать усилие, равное номинальному. Для таких технологических операций наиболее удачным становится применение кривошипно-коленного механизма.

Кривошипно-коленный механизм используется в качестве главного исполнительного механизма в довольно большом ряде кузнечно-штамповочных машин, а именно чеканочных прессов, прессов для холодного выдавливания, дыропробивных прессов-автоматов и других. В общем, кривошипно-коленный механизм применяют в тех случаях, когда требуется преодолеть большие усилия с снизить скорость рабочего ползуна при приближении к крайнему нижнему положению.

В настоящее время известны и широко применяются две схемы кривошипно-коленного механизма: обычная (рис. 6 а) и модифицированная (рис. 6 б).

Последняя схема позволяет значительно расширить технологические возможности проектируемого оборудования за счет введения дополнительного звена, чем достигается значительное увеличение рабочего хода. Как следствие этого, такие машины уже можно применять для реализации процессов холодного выдавливания.

При разработке кинематики нового пресса конструктор должен решать следующие задачи:

Функциональное удовлетворение кинематики пресса технологическим требованиям, таким как, величина хода ползуна, скорость, закон движения ползуна.
Обеспечение достаточной прочности и жесткости механизма.

а) б)

Рис. 6. Конструктивные схемы колено-рычажных механизмов

Обеспечение высокого КПД механизма.
Компактность механизма.

Порядок выбора размеров звеньев сложных механизмов прессов, к которым можно отнести рассматриваемый колено-рычажный механизм, состоит из следующих этапов:

Исходя из технологических требований, требований по производительности, жесткости и др. определяют необходимый закон движения ползуна.
Подбирают по аналогии с ранее разработанными или проектируют заново кинематическую схему механизма.
Задаются примерными габаритами механизма.
Изменяя длины звеньев, координаты опор и шарниров с помощью ЭВМ прокручивают механизм, добиваясь выполнения необходимого закона движения.
Проводят прочностной расчет механизма, в ходе которого определяют сечения звеньев и диаметры осей.
Проверяют условия сборки механизма, т.е. технологичность конструкции.

Кинематика кривошипно-коленного исполнительного механизма подробно рассмотрена в работах [12, 13].

-коленный механизм чеканочных прессов с дополнительной, между коромыслом и станиной, кинематической парой регулировки закрытой высоты определяется восемью линейными размерами: r_OA, l_AB, l_BD, l_CB, X_D, X_F, Y_F, r_FC, и двумя независимыми аргументами: ,  – рис. 7.

Рис. 7. Кинематическая схема кривошипно-коленного механизма

Полный ход ползуна можно вычислить следующим образом: S _П = Y_D_max – Y_D_min. Текущее значение хода ползуна, отсчитываемое от его нижнего крайнего положения S = Y_D – Y_D_min.

, ,

Кривошипно-коленный механизм с раздвоенным шатуном прессов для холодного выдавливания с дополнительной, между коромыслом и станиной, кинематической парой регулировки закрытой высоты определяется десятью линейными размерами: r_OA, l_AB, l_AE, l_BE, l_ED, l_CB, X_D, X_F, Y_F, r_FC, и двумя независимыми аргументами: ,  – рис. 8.