Розділ 5 розрахунок головного виконавчого механізму

Головний виконавчий механізм (ГВМ) преса призначений для перетворення обертального руху привода в зворотно-поступальний рух основного робочого органа преса – повзуна. ГВМ, основною частиною якого є повзун, повин­ний забезпечувати одержання точних за формою і розмірами виробів. Точність штампування визначається багатьма факторами. З погляду конструкції ГВМу основними з них є співвідношення розмірів повзуна, величина зазорів у направляючих, жорсткість деталей ГВМу, величина питомого тиску на напрямні повзуна, зсув навантаження від центральної лінії, розміри ГВМу й ін.

До складу ГВМу входять головний один чи кілька валів, один чи більше шатунів, повзун. Крім того прес може бути обладнаний допоміжними механізмами, що монтуються в ГВМі (механізми регулювання закритої висоти, ходу повзуна, врівноважувачі, запобіжники від перевантаження, виштовхувачі й ін.). Конструктивно будучи частиною ГВМу, вони призначені для інших функцій і розг­лядаються у відповідних розділах.

Конструювання і розрахунок деталей ГВМу – головного вала, шатуна і повзуна виконується спільно, тому що усі вони мають безліч взаємозалежних характеристик і параметри однієї деталі залежать і впливають на параметри інших.

Класифікація і конструктивні особливості деталей ГВМу вивчаються в курсі «Ковальсько-штампувальне обладнання» і докладно розглянуті в навчальній і спеціальній літературі.

5.1. Проектування повзунів

Повзун є основним робочим органом преса, і до нього пред'являють ряд високих вимог.

Конструкція і форма повзуна визначаються в першу чергу, технологічним призначенням преса і залежать від габаритних розмірів виготовлених виробів і розподілу навантаження по робочій площині, що характеризується величиною максимального питомого зусилля деформування p_max.

На повзунах листоштампувальних однокривошипних пресів максимальне питоме зусилля складає 15…50 МПа. Для них застосовують зварені чи полегшені литі повзуни з чавунів марок не нижче СЧ 20. Зварені повзуни мають ребра жорсткості безпосередньо в просторі під місцем кріплення шатуна.

Повзуни листоштампувальних двох- і чотирьохкривошипних пресів, як правило, навантажуються невисоким питомим зусиллям (p_max менш 20 МПа). Їх виготовляють звичайно звареними коробчастого типу. Силовий пояс повзуна проходить по периметрі, посиленому подовжніми і поперечними ребрами. Преси призначені для виготовлення виробів зі збільшеними габаритними розмірами в плані, тому для збільшення стійкості повзуна ГВМ включає два чи чотири шатуни.

Повзуни листоштампувальних спеціалізованих пресів, у яких величина p_max складає 40…80 МПа, виготовляють з чавунів СЧ 20 чи СЧ 25.

Повзуни пресів для гарячого об'ємного штампування піддаються дії значних питомих зусиль (p_max=150...600 МПа). З обліком щодо невеликих розмірів виготовлених виробів, повзуни виготовляються зі сталі не нижче 35Л с мінімальною зоною деформації.

Найбільші питомі зусилля розвиваються в пресах для холодного об'ємного штампування, спеціалізованих КГШП (p_max = 800…1200 МПа). Повзуни таких пресів виготовляють зі сталі 45Л. При конструюванні повзуна знижують до мінімуму отвору, пази, різкі переходи перетину й інші концентратори напруг.

Повзуни пресів для багатоперехідного об'ємного штампування піддаються нецентральному навантаженню, тому для зменшення перекосів і збільшення точності виробів повзуни мають додаткові напрямні, виготовлені на подовженому хоботі.

Задовільна робота повзуна забезпечується при визначеному відношенні довжини напрямних повзуна до їхньої ширини. У су­часних пресах це відношення складає:

• однокривошипні преси – 1,4...2,5

• двохкривошипні преси – 0,4...0,5

• КГШП – 2,5...3

• ГКМ : – у горизонтальній площині – 5,5...6

– у вертикальній площині – 25...30

– холодновисаджувальні автомати – більш 2,3.

Габаритні розміри повзуна визначаються максимальними розмірами деталей що штампуються і задаються в стандарті на основні параметри преса.

Величина зазору Δ у напрямних повзуна залежить від цілого ряду факторів, у першу чергу: типорозміру преса, його технологічного призначення, теплового розширення повзуна, якості обробки направляючих, піддатливості станини і т. п.

У першому наближенні зазор Δ дорівнює сумі кінематичного зазору Δ_к і зазору Δ_т від теплового розширення повзуна, тобто Δ = Δ_к +Δ_т. Кінематичний зазор забезпечує нормальне переміщення повзуна в нап­рямних без заїдань і приймається рівним Δ_к = (0,0004…0,001)L, де L –довжина напрямних повзуна. Більші значення приймаються для пресів звичайної точності, менші значення – для пресів підвищеної точності. Зазор для компенсації теплового розширення повзуна визначається по формулі Δ_т = 0,5αBt, де α =11^.10^–6 – коефіцієнт лінійного розширення для сталі; t –різниця температур верхньої і нижньої частини повзуна. Для листоштампувальних пресів і холодноштампувальних автоматів t = 2°...5°; для гарячештампувального устаткування t = 20°...30°.