Лабораторна робота №4 Привід пневматичного молоту
Мета роботи. Вивчення конструкції пневматичного молота
Пневматичні молоти, що випускаються вітчизняною промисловістю, призначені для виконання операцій кування на плоских або вирізних бойках. Деякі іноземні фірми освоїли їх випуск для гарячого штампування.
Пневматичні молоти швидкохідні, дозволяють регулювати ефективну енергію удару в процесі роботи, забезпечують порівняно високий ККД, прості по пристрою і не вимагають ретельного догляду. Їх будують з масою падаючих частин 30...1000 кг. Швидкість руху в момент удару повинна досягати для малих молотів 5 м/с , а для великих - 7,5 м/с. Це дозволяє накопичувати досить значну ефективну енергію удару Lе = 800 Дж для молота з МПЧ 50 кг і 28 кДж для молота з МПЧ 1000 кг . При цьому, для малих молотів число ударів в хвилину п = 230 , а для великих – п = 100. Найбільшого поширення набули пневматичні молоти з МПЧ до 400 кг . Маса шабота у них дорівнює 12 - кратної МПЧ.
Основні вузли пневматичного молота (рис. 4.1.) наступні: станина 3 , відлита заодно з робочим 11 і компресорним 2 циліндрами; пустотіла баба 10, яка одночасно служить поршнем і штоком робочого циліндра; шабот 9; повітророзподільні пристрої 12 і привід. Останній складається з електродвигуна 7, пасової 6 і зубчастої 5 передач , кривошипного валу 8, шатуна 4 і поршня 1 компресорного циліндра.
Енергоносій у пневматичному молоті , як і в пароповітряному, - стиснене повітря, проте принципи дії цих молотів різні. У пневматичному молоті падаючі частини рухаються під дією стисненого повітря, який , подібно пружному елементу , стискається і розширюється в замкнутих обсягах нижніх і верхніх порожнин компресорного та робочого циліндрів. Таким чином, повітря - енергоносій. Він забезпечує гнучку зв'язок між падаючими частинами молота і поршнем компресорного циліндра. У процесі роботи відповідні порожнини компресорного та робочого циліндрів за допомогою розподільних пристроїв з'єднані або роз'єднані залежно від виконуваного молотом ходу ( циклу).
Під час роботи молота кількість ходів в одиницю часу робочого і компресорного поршнів однакова. Максимальна кількість ударів молота дорівнює кількості обертів кривошипного валу. Рух поршня компресора являє собою рух з одним ступенем свободи, що визначається кутом повороту кривошипа.
Технічна характеристика преса
Енергія удару, кг 140
Маса падаючих частин, кг 75
Кількість ударів, хвил -1 210
Відстань від вісі баби до станини, мм 300
Висота робочої зони на світ, мм 260
Розміри дзеркала верхнього бойка, мм 63х130
Відстань від дзеркала нижнього бойка до рівня підлоги, мм 800
Рис. 4.1. Конструкція пневматичного молоту
Система управління пневматичного молоту
Індикаторні діаграми. Які побудовані на основі розрахунку, називаються приблизними, а згідно даних випробувань – дійсними. В першому випадку їх використовують при проектуванні для оцінки правильності вибору розмірних параметрів, в другому – для оцінки стану молота.
У вихідному положенні тиск повітря у верхніх і нижніх порожнинах компресорного і робочого циліндрів, які з’єднані між собою і з атмосферо дорівнює 0,1 МПа (абсолютний тиск); поршень компресорного циліндра знаходиться в КВП, а робочого – в КВП (бойки зімкнуті, як поазано на рис. 4.1); кривошип вала розташований в КВП (точка А на циклограмі, рис. 4.2, а).
Рис. 4.2. Циклограма роботи молоту
При обертанні кривошипного вала по напрямку руху годинникової стрілки поршень компресорного циліндра опускається. В результаті його порожнини відключаються від атмосферного тиску і відбувається стиснення повітря в нижніх порожнинах компресорного та робочого циліндрів, а в верхніх – розширення. Поршень робочого циліндра залишається нерухомим доти (точка Б), поки рівнодіюча тиску в нижній його порожнини недостатня для підйому.
При куті повороту кривошипного вала α1, ця рівнодіюча стає рівною силі тяжкості падаючих частин і спрямована вгору. При подальшому обертанні кривошипного вала падаючі частини починають переміщатися вгору; тиск повітря в нижніх порожнинах циліндрів продовжує зростати, а у верхніх – зменшуватися. При α2 = π (точка В на циклограмі) поршень компресорного циліндра знаходиться в КНП і при подальшому обертанні кривошипного вала починає рухатися вгору. Верхні порожнини циліндрів при α2 = π з’єднуються з атмосферою і тиск повітря в них різко підвищується до атмосферного. Поршень робочого циліндра під дією тиску повітря і накопиченої кінетичної енергії продовжує підніматися вгору, хоча тиск повітря при α> α2 в нижніх порожнинах циліндрів починає знижуватися, а в верхніх – зростати.
При куті повороту α3 (точка Г на циклограмі) поршень робочого циліндра перекриває канал, що з'єднує верхні порожнини циліндрів. З цього моменту тиск повітря у верхній порожнині робочого циліндра починає різко зростати, так як обсяг її невеликий, а в нижній утворюється вакуум – відбувається гальмування. В результаті поршень робочого циліндра після миттєвої зупинки в КВП (точка Д на циклограмі) починає опускатися. Через деякий час відкривається зворотній клапан (точка Е), верхні порожнини з’єднуються між собою, і тиск повітря в них вирівнюється. Тиск в нижніх порожнинах циліндрів зростає, хоча поршень компресорного циліндра продовжує рухатися вгору. При куті повороту кривошипного вала (точка Ж на циклограмі) відбувається удар бойка по заготовці.
Швидкість баби в момент удару визначають за відповідним графіком, який будують графічним диференціюванням діаграми переміщення баби в функції часу, а ефективну енергію удару - по формулі.
Роботою пневматичних молотів вітчизняного виробництва керують за допомогою трьох кранів: верхнього та нижнього, що здійснюють власне управління і того, що обертається від рукоятки або педалі, і середнього, що включає і вимикає управління (рис. 4.3). Пневматичні молоти дозволяють здійснювати наступні цикли: холості ходу, утримування падаючих частин на вазі, автоматичні і одиничні удари, притиск викову. Розглянемо положення рукояток і кранів молота моделі М415А при виконанні цих циклів (табл. 1).
Рис. 4.3. Положення ручок та кранів молота
1. Холостий хід. Рукоятка керуання нижнього і верхнього кранів займає середнє положення І, а середнього - положення ІІ. При цьому нижня порожнина компресорного циліндра через камеру К (перерізу Г-Г та Е-Е) з’єднана з атмосферою; верхня порожнина компресорного циліндра також з’єднана з атмосферою (переріз Б-Б). При русі поршня компресорного циліндра тиск повітря в циліндрах постійний і дорівнює атмосферному, поршень робочого циліндра залишається нерухомим у КНП.
2. Утримання падаючих частин на вазі. Рукоятка керування нижнього і верхнього кранів займає середнє положення І, рукоятка керування середньої крана - положення І. При цьому нижні порожнини робочого і компресорного циліндрів з’єднані; тиск повітря в них повинний бути постійним. Це можливо, якщо камеру К від’єднати від атмосфери (переріз Е-Е), а повітря з нижньої порожнини компресорного циліндра після камери К направити через зворотній клапан в камеру Л і далі по каналах нижнього крана (переріз В-В) в нижню порожнину робочого циліндра.
3. Автоматичні удари. Рукоятка керування нижнього і верхнього кранів займає положення 2, а середнього може бути в будь-якому положенні (І чи ІІ). В цьому випадку верхні і нижні порожнини циліндрів з’єднані між собою (перерізу Б-Б і Г-Г). Камера К від’єднана від верхньої і нижньої порожнин компресорного циліндра. Енергія удару залежить від ступеня відкриття вікон, що залежить від кута повороту рукоятки. Чим більше кут повороту рукоятки керування до положення 2, тим сильніше відкриті вікна, а отже, більше ефективна енергія удару.
4. Одиничні удари. Рукоятка керування нижнього і верхнього кранів після удару з положення 2 повертається в середнє положення І. Рукоятка керування середнього крана повинна бути в положенні I. Одиничні удари являють собою комбінацію циклів «Автоматичні удари» і «Тримання падаючих частин на вазі».
5. Притискання поковки. Рукоятка керування нижнього і верхнього кранів повернута вліво (положення 5), а середнього знаходиться в положенні I. Для виконання цього циклу необхідно, щоб тиск повітря у верхній порожнині робочого циліндра був постійним, а нижня порожнина була б з’єднана з атмосферою. Повітря з нижньої порожнини компресорного циліндра надходить в камеру К (переріз Г-Г), потім через зворотній клапан – в камеру Л і через канал у верхньому крані (переріз А-А) – у верхню порожнину робочого циліндра.
У верхньому положенні поршня компресорного циліндра обидві його порожнини з’єднуються з атмосферою через отвори в поршні і штоку і канали в циліндр (рис. 4.4, а). З’єднання верхньої та нижньої порожнин компресорного циліндра з атмосферою в КПП поршня показано на рис.4.4, б.
Таблиця 1