Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

г л ава 14. Электровинтовые и гидровинтовые прессы

351

осуществляется соответствующим датчиком, установленным на рабочем органе автоматизирующего устройства, причем БКВ 4 в этом случае заблокирован.

Наладочные ходы ползуна пресса получаются при кратковременном пре­ рывистом нажатии на соответствующие кнопки на пульте управления.

Отштампованная заготовка из полости штампа выталкивается следующим образом. При ходе ползуна вниз перед ударом золотник распределителя 6 (см. рис. 14.3) выпускает воздух из цилиндра 9 и под действием рабочей пружи­ ны 7 ползушка 8 смещается влево, занимая такое положение, когда сквозное от­ верстие в поперечине 1 (см. рис. 14.2) оказывается перекрытым. Поэтому при последующем подъеме ползушка набегает на толкатель 4 (см. рис. 14.2), подни­ мает его и тем самым выталкивает заготовку из штампа. В конце хода вверх пол­ зуна и, следовательно, поперечины срабатывает распределитель 6 (см. рис. 14.3). В результате сжатый воздух подается в цилиндр 9. Ползушка смещается вправо, открывая отверстие в поперечине: толкатель 4 (см. рис. 14.2) под действием силы тяжести падает вниз на пружину 6 в исходное положение, освобождая по­ лость штампа для новой исходной заготовки.

Реле давления 11 (см. рис. 14.3) необходимо для того, чтобы при чрезмер­ ном падении давления воздуха в сети отключать пресс. Предохранительный клапан 12 работает в блоке с регулятором давления и в случае отказа последнего также отключает пресс.

352

Как известно, кинетическая энергия подвижных частей винтового пресса за­ висит от угловой скорости маховика. Разгон маховика до номинальной скорости обеспечивает удар с номинальной энергией. При уменьшении угловой скорости уменьшается и кинетическая энергия. Из принципа действия винтовых прессов следует, что с увеличением хода ползуна вниз маховик разгоняется сильнее, с уменьшением хода его угловая скорость падает. Таким образом, уровень кине­ тической энергии можно регулировать, изменяя положение флажков 5 и 7 (см. рис. 14.4) на ползуне пресса. Чем раньше воздействует флажок 5 на БКВ 6, тем меньше подъем ползуна вверх и, следовательно, меньше его ускорение при ходе вниз. В свою очередь, чем раньше воздействует флажок 7 на БКВ 8, тем быстрее отключается электродвигатель и уменьшается скорость маховика.

14.2.Параметры привода электровинтового пресса

сдуговым статором

Угловая скорость статора асинхронного электродвигателя

где V - частота переменного тока; (3 - угол дуги статора; п^ - число пар полюсов. Эта угловая скорость не может быть слишком большой (сОэл = 12... 16 рад/с),

иначе потребуется редуктор в качестве промежуточного механизма, понижаю­ щего угловую скорость электродвигателя.

С учетом номинального скольжения ^^^^ = 0,12...0,2 определяем номиналь­ ную угловую скорость маховика:

или, выражая через номинальную скорость v^^^ ползуна,

где h - шаг резьбы винта.

На основании (14.1)-(14.3) устанавливаем необходимое число пар полюсов

По заданному значению кинетической энергии L^ определяем приведенный момент инерции подвижных частей

353

Раздел III. ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

Считают, что до 90 % всей массы подвижных частей сосредоточено в инер­ ционном ободе маховика. Если в первом приближении обод принять в виде коль­ ца, то момент инерции маховика

где D - наружный диаметр обода, D = D^^ - 2А; D^^ - внутренний диаметр стато­ ра; А - зазор, необходимый для компенсации теплового расширения и удлинения от электромагнитных центробежных сил, А = 3...4,5 мм; d - внутренний диаметр обода; В - высота обода; р - плотность материала обода (сталь или чугун).

Время хода ползуна вниз

где ^1 - время разгона маховика электродвигателем на пути ~ 0,9Я^, для равно­ ускоренного движения ^1 ^1,8Я^/у„о^; v^^^ = ho^^^^/2n; /2 - время движения подвижных частей при выключенном электродвигателе под действием силы тя­ жести G для равномерного движения с постоянной скоростью v^^^, достигнутой в конце первого периода хода вниз, ^2 ~ ^ЛН^jv^^^; ^р^ - время рабочего хода (удара),/р.х-0,1...0,15 с.

Таким образом, время хода ползуна вниз ?„«1,9Я„/у„„„+0,1...0,15.

При заданном стандартном числе ходов п ползуна в минуту время хода вверх t,^60ln-t,.

Как правило, t^ = 2t^.

При ходе ползуна вверх электродвигатель развивает средний крутящий мо­ мент

Мз = м„р.з + м^ + м,р.з,

где Мпр в - средний приведенный момент, необходимый для разгона инерцион­ ной массы подвижных частей при ходе вверх; М^^^, - суммарный момент, необ­ ходимый для преодоления сопротивления сил трения при ходе вверх.

На пути разгона 5' ~ 0,8Д„ на раскручивание маховика при ходе вверх затра­ чивается работа

где а'- угол поворота маховика на этом пути, a' = 2nS/h = l,6nH^/h.

Работа А преобразуется в кинетическую энергию L^ подвижных частей прес­ са. При угловой скорости маховика cOg ~ 0,8со^^

354

Глава 14. Электровинтовые и гидровинтовые прессы

Из уравнения баланса A=L^ получаем

M„^,, = J(olh/{3,2nHJ.

В электровинтовом прессе в отличие от двухдискового фрикционного нет потерь на проскальзывание диска по маховику, отсутствуют потери, вызванные нажатием диска на маховик, и нет пяты винта в ползуне, но маховик опирается на упорный подшипник качения. Отсюда

чения; d' - диаметр тела качения (шарика или ролика).

Поскольку при подъеме ползуна наблюдаются наиболее тяжелые условия работы электродвигателя, его среднюю выходную мощность необходимо опре­ делять по крутящему моменту М^ для хода вверх, угловой скорости cOg с учетом электрических потерь мощности в роторе-маховике и запаса мощности к= 1,25:

'' 2 ( 1 - . _ )

где5отн = 0Д5...0,17.

14.3. Гидровинтовой пресс

Стремление повысить энергоемкость и КПД винтовых прессов привело уче­ ных и конструкторов к идее использования электрогидравлического привода, который по сравнению с электрическим и электромеханическим характеризует­ ся большой скоростью подвижных частей в момент удара (до 1,5 м/с), повы­ шенной энергоемкостью на единицу массы подвижных частей, упрощенной схемой и конструкцией устройств для регулирования скорости подвижных час­ тей в момент удара, а значит, эффективной энергии, более высоким КПД, а также возможностью изготовления поковок из жаропрочных и труднодеформируемых сплавов, т. е. более высокой стойкостью штамповой оснастки.

На рис. 14.5 показан гидровинтовой штамповочный пресс с номинальным усили­ ем 25 МН, изготовленный на Воронежском заводе тяжелых механических прессов.

Станина рамной конструкции сборная, состоит из массивных поперечин - верхней 5 и нижней 1 и двух стоек 2, стянутых четырьмя шпильками 14. Рабочие цилиндры 11 поршневого типа расположены и прикреплены к стойкам. Штоки 12 поршней соединены с кронштейнами 13 массивного ползуна 4, который пред­ ставляет литую стальную призму и движется по регулируемым направляющим,

355

Раздел IIL ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

Рис. 14.5. Схема гидровинтового штамповочного пресса

356

г л аеа 14, Электровинтовые и гидровинтовые прессы

длина которых в 1,5 раза больше расстояния между стойками. Направляющие 3 обеспечивают высокую точность положения ползуна и при жесткой конструк­ ции станины предопределяют необходимую точность размеров штампованных поковок. Две передние направляющие жестко закреплены на стойках и являются нерегулируемыми. Задние направляющие имеют раздельную регулировку с ис­ пользованием клиньев, установленных на стойках.

К нижнему торцу ползуна прикреплена подштамповая плита с Т-образными пазами для установки и крепления верхнего штампа (см. рис. 14.5). В центральном гнезде ползуна шарнирно нижним концом закреплен винт 8, который имеет несамотормозящую пятизаходную резьбу с наружным диаметром 630 мм; профиль поперечного сечения резьбы имеет вид неравнобокой трапеции. Винт при пере­ мещении вращается в гайке 10, которая установлена в гидростатических подшип­ никах. Гайка может быть неподвижной, а может вращаться как в направлении вращения винта, так и в противоположном. Для этого предусмотрена зубчатая передача 7 между маховиками винта и гайки. Вращение гайки в противополож­ ную сторону по отношению к винту, по мнению конструкторов, должно разгру­ зить фундаментные болты от восприятия поворотного момента при деформи­ ровании заготовки. Винт и гайка оснащены маховиками 6\\9, что увеличивает их моменты инерции и обеспечивает большее накопление кинетической энергии вращательного движения (накапливает «энергонасыщенность» пресса на единицу массы подвижных частей). В маховике винта установлен фрикционный предохра­ нитель пресса от перегрузки по предельному крутящему моменту.

Пресс снабжен верхним и нижним выталкивателями, расположенными со­ ответственно в ползуне и нижней поперечине. Привод пресса электрогидравли­ ческий аккумуляторный. Как и для мощных гидравлических прессов, привод гидровинтового пресса установлен в отдельном помещении и представляет на- сосно-аккумуляторную станцию: три насоса УН 200/125, два гидропневматичес­ ких аккумулятора с четырьмя воздушными баллонами. Рабочей жидкостью служит водная эмульсия. Управление гидроприводом обеспечивает возможность трехступенчатого изменения числа ходов в минуту: 5, 10, 15.

Чтобы рассчитать на прочность детали пресса, необходимо определить ко­ личество накапливаемой кинетической энергии к моменту удара:

где т - масса поступательно движущихся частей пресса.

Скорости углового и поступательного движений зависят от давления жид­ кости в рабочем цилиндре и от прямого холостого хода (хода приближения). Эти зависимости устанавливают в результате решения уравнений движения и балан­ са работ:

357

Раздел III. ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

где Р - равнодействующая сил, приложенных к ползуну пресса со стороны ра­ бочего цилиндра; N- нормальная сила, приложенная на контактной поверхности резьбы винта и гайки; а - угол подъема резьбы винта; dS - перемещение ползу­ на, соответствующее бесконечно малому углу поворота винта, dS = (h/2K)d(p.

В общем случае значение равнодействующей силы Р не является постоян­ ной. Однако в предварительных расчетах для определения скорости и ускорения можно принимать ее в процессе прямого холостого хода постоянной. Тогда

Из формулы (14.5) следует, что скорости углового и поступательного дви­ жений зависят от давления жидкости и длины прямого холостого хода (хода приближения). Для более точных расчетов необходимо воспользоваться методи­ кой определения скорости подвижной поперечины гидравлического пресса. Подстановка значений со и v из (14.5) в (14.4) позволит определить эффективную (в данном случае кинетическую) энергию удара.

358

Раздел IV. МОЛОТЫ

Глава 15. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОТАХ

15.1. Принцип действия и классификация

Общим для всех молотов является характер действия их в период рабочего хода, основанного на преобразовании кинетической энергии подвижных частей привода, исполнительного механизма и даже станины посредством удара в энер­ гию пластического деформирования обрабатываемого металла.

Молоты классифицируют по следующим признакам, раскрывающим прин­ цип действия, устройство и применение их как машин-орудий: по виду привода, технологическому назначению, конструктивному исполнению.

Вид привода. Это характеристика двигательного и передаточного механизмов молота. Она определена особенностями системы, служащей для преобразования подводимой внешней энергии в энергию поступательного перемещения подвижных частей. Для привода подвижных частей молотов используют энергию: водяного пара, сжатого воздуха или газа, горючих смесей и взрывчатых веществ, вращатель­ ного движения, жидкости высокого давления и электричества. В соответствии с этим различают молоты: паровоздушные, высокоскоростные (газовые, взрывные, пневматические) и приводные (механические, гидравлические и электрические).

Паровоздушный молот (рис. 15.1, а). Это типичная паровая машина с рабо­ чим цилиндром, в нижнюю и верхнюю полости которого попеременно впускают или выпускают пар (сжатый воздух). Тем самым обеспечивают возвратно-посту­ пательное движение вверх-вниз поршня, образующего с цилиндром двигательный механизм, штока (передаточный механизм) и бабы (исполнительный орган) с верх­ ним бойком или штампом. Поршень, шток и бабу принято объединять в одном конструктивном узле подвижных или падающих частей.

Источник водяного пара (котельная) или сжатого воздуха (компрессорная станция) обеспечивает групповое питание молотов.

359