19. Гидровинтовые прессы
Принцип действия гидровинтовых прессов заключается в приводе подвижных частей с помощью гидравлического двигателя прямолинейного (гидроцилиндр) или вращательного (гидромотор) движения.
Рис. 74. Схемы гидровинтовых прессов
В общем случае цикл работы гидровинтовых прессов с насосно-аккумуляторным приводом состоит из следующих этапов.
1) Накопление энергии жидкости. Жидкость от насосов подается в аккумулятор и накапливается в нем под давлением за счет сжатия упругой среды. По достижении определенного давления насосы переключаются на слив или останавливаются.
2) Пуск. Давление в напорной линии повышается, и по достижении величины, достаточной для преодоления сопротивления, рабочие части начинают движение. Возвратная линия соединена со сливом.
3) Разгон рабочих частей. Рабочие части машины разгоняются под действием жидкости и развивают заданную кинетическую энергию.
4) Деформирование поковки:
а) режим молота.
Необходимым условием для этого режима является полная разгрузка напорной гидролинии к моменту конца операции. Для использования энергии отражения применяют постоянно соединенные с аккумулятором возвратные гидроцилиндры.
б) режим пресс-молота.
Напорная линия не отключается до конца операции, и деформирование поковки идет как за счет поглощения кинетической энергии подвижных масс, так и за счет работы жидкости высокого давления.
5) возвратный ход.
Этот этап состоит из пуска, разгона и торможения. Пуск и разгон аналогичны п. 2 и п. 3. при торможении рабочая линия соединяется с аккумулятором, и кинетическая энергия движения затрачивается на сжатие жидкости в аккумуляторе. Полная остановка осуществляется обычным фрикционным тормозом.
19.1. Проектировочный расчет винтового пресса с гидроцилиндром
Площадь рабочего цилиндра:
,
(317)
где
- гидромеханический к.п.д.;
Sp - перемещение при разгоне;
- давление жидкости при разгоне.
Площадь возвратных гидроцилиндров:
.
(318)
19.2. Расчет винтового пресса с гидромотором
Крутящий момент гидромотора при ходе вниз:
.
(319)
- путь разгона.
Крутящий момент при ходе вверх:
,
(320)
где
- временный коэффициент.
Гидромотор выбирают по наибольшему моменту.
19.3. Энергетический расчет и к.п.д
Для гидровинтовых прессов применяют насосно-аккумуляторный привод. Мощность насосов и электродвигателей определяют по средней мощности в течение технологического цикла.
Мощность насоса для пресса с гидромотором:
.
(321)
Мощность электродвигателя:
.
(322)
20. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ВИНТОВЫХ ПРЕССОВ
20.1. Расчет винтового механизма
Рис. 75. Расчетные схемы нагружения винтового
механизма
20.1.1 Расчет участка винта, где с = 0, = max
.
(323)
где
- предел выносливости по кручению.
Запас прочности по пределу текучести определяется по формуле:
.
(324)
Запас прочности по пределу выносливости определяется по формуле:
.
(325)
20.1.2. Расчет участка винта, где = max, = max
,
(326)
,
(327)
,
(328)
,
(329)
(330)
20.1.3. Винт полый (он же и гидроцилиндр), то в его сечении помимо = max, = max, действуют напряжения от внутреннего давления тангенциальное и радиальное.
Для наружной поверхности:
,
(331)
,
где
.
Для внутренней поверхности:
,
(332)
.
эквивалентное напряжение для внутренней поверхности:
.
(333)
общий запас прочности по пределу выносливости:
.
(334)
Винты изготавливают из поковок сталей 60С, 40ХНМА и подвергают термообработке.
20.2. Расчет станины
Станины прессов усилием до 2500 кн изготавливаются цельными, более мощные - разъемные с двумя, четырьмя шпильками. При двух шпильках d = (9 12)Pн, при четырех
d = (7 8)Pн.
Площадь сечения стойки:
.
(335)
Стойки и стол изготавливаются из чугуна. Траверсы из стали.
20.3. Расчет траверсы
Касательные напряжены в стенках траверсы:
,
(336)
где Sтр - статический момент площади сечения траверсы;
Yтр - момент инерции сечения;
bтр - ширина сечения.
При выбранной толщине стенок траверсы определяют растягивающее напряжение от изгибающего момента:
,
(337)
где н - высота траверса;
Yс - расстояние от нижней кромки до центра тяжести сечения.
20.4. Расчет стола
Стол пресса наряду с изгибом испытывает и кручение.
Касательное напряжение от перерезывающих сил:
.
(338)
Растягивающие напряжения от изгибающего момента:
.
(339)
Касательные напряжения от кручения:
,
(340)
где а - ширина верхней полки;
b - ширина нижней полки;
с - толщина стола в средней части.
Усилие, действующее на направляющие ползуна:
Необходимо, чтобы выполнялось условие:
.
(341)
,
(342)
где - угол подъема резьбы;
- угол трения в резьбе;
н - угол наклона равнодействующей к горизонтали;
Rн - расстояние от центра ползуна до направляющей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие оборудования как средства производства тесным образом связано с требованиями технологии. Обработка давлением со средними и высокими скоростями является в ряде случаев единственно возможным способом при получении поковок из специальных металлов и сплавов. Винтовые прессы и молоты различного конструктивного исполнения широко используется в авиамоторной, ракетостроительной отрасли, в атомном машиностроении и при мелкосерийном производстве, как наиболее технико-экономически эффективное в этих условиях оборудование.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение..........................................................................................3
1. Молоты........................................................................................4
2. Классификация молотов............................................................5
2.1. Паровоздушные молоты................................................5
2.2. Приводные пневматические молоты...........................6
2.3. Электрические молоты..................................................7
2.4. Приводные электромеханические молоты..................7
2.5. Газогидравлические молоты.........................................8
2.6. Гидравлические молоты................................................9
2.7. Газовые (тепловые) молоты..........................................9
2.8. Основные параметры молотов....................................10
3. Процесс удара. к.п.д удара.......................................................11
4. Паровоздушные молоты..........................................................14
4.1. Характер движения подвижных частей при работе
молотов.........................................................................14
4.2. Характеристики энергоносителя................................17
4.2.1 Работа молота на паре........................................17
4.2.2. Работа молота на сжатом воздухе....................17
4.2.3. Сравнение пара и воздуха.................................18
4.3. Парораспределительный механизм молота...............18
4.3.1. Распределительный механизм ковочного
молота..................................................................20
4.3.2. Распределительный механизм штамповочного
молота.................................................................21
5. Термомеханический расчет паровоздушных молотов..........22
5.1. Теоретическая индикаторная диаграмма...................22
5.2. Предположительные индикаторные диаграммы......25
5.3. Расчет основных параметров молотов.......................27
5.4. Определение точек мятия пара (воздуха)..................32
5.5. Расчет молота при работе единичными ударами......34
5.6. Определение числа ударов в единицу времени........37
6. Определение расхода пара.......................................................40
6.1. Последовательные удары............................................40
7. Определение размеров золотника и золотниковой втулки..41
8. К.п.д молота.............................................................................47
9. Конструкция паровоздушных молотов..................................48
9.1. Система цилиндр-поршень.........................................53
10. Падающие части.....................................................................56
10.1. Расчет штока...............................................................57
11. Направляющие и шаботы......................................................61
12. Специальные виды молотов..................................................63
12.1. Листоштамповочные молоты....................................63
12.3. Высокоскоростные бесшаботные молоты...............63
12.3. Высокоскоростные бесшаботные молоты...............66
13. Приводные молоты.................................................................68
13.1. Пневматические ковочные молоты..........................68
13.1.1. Индикаторные диаграммы к.п.д. молота.....70
13.1.2. Расчет пневматических молотов...................71
13.1.3. Режимы работы и воздухораспределение
пневматических молотов..............................77
14. Фундаменты молотов.............................................................79
14.1. Расчет молотовых фундаментов............................81
15. Винтовые прессы...................................................................83
15.1. Технологические особенности штамповки на
винтовых прессах......................................................85
15.2. Основные параметры винтовых прессов................88
15.3. Эффективная энергия................................................88
15.4. Винтовой рабочий механизм....................................89
16. Винтовые фрикционные прессы...........................................92
16.1. Расчет винтовых фрикционных прессов..................94
16.1.1. Ход ползуна вниз...........................................94
16.1.2. Ход подвижных частей вверх....................100
16.1.3. Расчет мощности двигателя и момента
инерции маховика.......................................103
17. Предохранители винтовых прессов....................................106
18. Электровинтовые прессы.....................................................108
18.1. Анализ параметров движения рабочих частей
электровинтового пресса..........................................114
18.1.1. Ход вниз.......................................................114
18.1.2. Рабочий ход..................................................118
18.1.3. Ход подвижных частей вверх.....................118
18.2. к.п.д. электровинтового пресса..............................119
19. Гидровинтовые прессы........................................................119
19.1. Проектировочный расчет винтового пресса с
гидроцилиндром.......................................................123
19.2. Расчет винтового пресса с гидромотором.............124
19.3. Энергетический расчет и к.п.д...............................124
20. Расчет деталей винтовых прессов......................................125
20.1. Расчет винтового механизма...................................125
20.2. Расчет станины.........................................................128
20.3. Расчет траверсы........................................................128
20.4. Расчет стола..............................................................129
Заключение..................................................................................130
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кузнечно-штамповочное оборудование. / А.Н. Банкетов, Ю.А. Бочаров и др. М.: Машиностроение, 1970, 600 с.
2. А.И. Зимин. Машины и автоматы кузнечно-штамповочного производства. Часть I. Молоты. М. Машгиз, 1953, 459.
3. В.И. Залесский. Оборудование кузнечно-прессовых цехов. М. Высшая школа, 1973, 625 с.
4. Л.И. Живов, А.Г. Овчинников. Кузнечно-штамповочное оборудование. М. Высшая школа, 1972, 279 с.
5. В.Ф. Щеглов. Кузнечно-прессовые машины. М. Машиностроение, 1979, 330 с.
6. Ю.А. Бочаров. Винтовые прессы. М. Машиностроение, 1976, 247 с.
Учебное издание
Иванов Алексей Викторович
Гольцев Александр Михайлович
Бойко Александр Юрьевич
Новокщёнов Сергей Леонидович
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ
КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ