Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

Раздел IV. МОЛОТЫ

Фрикционные молоты с доской. Шабот 7, стойки 2 и баба 3 этого молота (рис. 20.6) почти не отличаются от аналогичных деталей у паровоздушного мо­ лота. Основное их отличие - привод молота, элементами которого являются жестко закрепленная в бабе доска 4, нажимные ролики 5 и тормозные колодки 6, Когда доска зажата между вращающимися роликами, падающие части подни­ маются. При достижении ими заданной высоты подъема ролики расходятся. Ес­ ли в этот момент доска не будет зажата тормозными колодками, то баба начнет падать и произойдет удар по поковке. Если же доска зажата колодками, то па­ дающие части удерживаются в КВП. Ролики получают вращение от электродви­ гателя через клиноременную и зубчатую передачи.

Рис. 20.6. Схема фрикционного молота с доской

450

Глава 20. Приводные молоты

Всовременных конструкциях фрикционных молотов с доской энергию уда­ ра регулируют высотой подъема падающих частей. Схема управления позволяет осуществлять ее без остановки (рис. 20.7).

Висходном положении доска зажата тормозными колодками и падающие части удерживаются в КВП. При нажатии на кнопку 1 электромагнит 3 втягивает сердечник и тем самым перемещает золотник 4 вниз. Воздух из сети поступает под поршень цилиндра. В результате правая тормозная колодка 6 отходит и доска 7 освобождается. Падающие части 5 движутся вниз. В момент удара баба скосом набегает на ползушку 16, которая сталкивает штангу 13 с упора 17. Конечный вы­ ключатель 9 замыкается, правый нажимной ролик 8 подводится и зажимает доску. Затем начинается подъем падающих частей. При приближении их к КВП скос бабы набегает на путевой переключатель 70, который замыкает цепь электромагнита 75.

Рис. 20.7. Электропневматическая схема управления фрикционным молотом с доской

451

Раздел IV. МОЛОТЫ

Золотник 14 опускается и воздух поступает под поршень 77 цилиндра. Правый нажимной ролик отходит и освобождает доску. При протекании тока по катушке 12 разрывается цепь электромагнита 3 (контакт 2). Тормозные колодки зажимают доску и удерживают падающие части молота в верхнем положении. Чтобы осу­ ществить следующий удар, необходимо вновь нажать кнопку 7.

Для отключения нажимных роликов в произвольном положении при подъе­ ме падающих частей необходимо нажать кнопку 18 - цепь электромагнита 15 замыкается и правый ролик отводится от доски. При этом падающие части по инерции продолжают движение вверх, а затем вниз.

Ход падающих частей молота вверх состоит из трех участков: разгона, уста­ новившегося движения (скорость подъема доски равна скорости вращающихся зажимных роликов за вычетом проскальзывания) и замедления движения (после отведения ролика).

На третьем участке нажимной ролик отведен, но падающие части движутся вверх под действием силы инерции. Третий участок хода необходим для предот­ вращения удара бабы в верхнюю часть станины. Продолжительность первого и третьего участков (или их протяженность) определяют в результате решения следующих уравнений движения:

Протяженность второго участка определяют вычитанием длин первого и третьего участков из общей высоты подъема падающих частей. Она составляет

452

Глава 20. Приводные молоты

Для построения графика этой зависимости рассмотрим указанные выше участки хода вверх падающих частей. Чтобы определить силу, прикладываемую со стороны нажимных роликов к доске, проинтегрируем уравнение движения (20.5) на первом участке подъема. В результате получаем

P = \iQ-Q

где t^ - продолжительность первого участка подъема бабы.

На втором участке хода вверх скорость падающих частей постоянна, а уско­ рение равно нулю, следовательно, необходимая для подъема сила

P=1,1G. Крутящий момент, приложенный к роликам,

M, = />J/2,

где J - диаметр нажимных роликов.

Если ролики имеют общий электродвигатель, то сила Р представляет со­ бой равнодействующую сил трения на обеих поверхностях доски, если различ­ ные, то силу Р определяют отдельно для каждого ролика (см. рис. 20.8).

Силу, необходимую для подъема падающих частей, на первом участке при­ нимают равной AG, На третьем участке ролики отведены от доски. Электродвига­ тель на этом участке и в последующей паузе расходует энергию на разгон махо­ вика до начальной частоты вращения. Коэффициент трения |Li между роликом и доской рекомендуют принимать равным 0,45 (чугун по дереву).

Доски фрикционных молотов изготовляют из ясеня, красного бука или искус­ ственных материалов. Линия контакта между роликами и доской при неточной установке может не лежать в горизонтальной плоскости. В этом случае при зажи­ ме доски роликами она изгибается, что приводит к появлению дополнительных напряжений изгиба, а следовательно, снижению долговечности ее работы.

Молоты с гибкими связями. Молоты с гибкими связями применяют пре­ имущественно для горячей штамповки. Подъем падающих частей в них осу­ ществляется с помощью ремня или цепи.

Молот с ремнем может быть выполнен по двум схемам. Первая по прин­ ципу действия аналогична схеме молота с доской: падающие части здесь поднимаются с помощью ремня, зажимаемого между подвижным и непод­ вижным роликами, при вращении которых силы трения увлекают ремень.

По второй схеме ремень наматывается на вращающийся шкив. Основными элементами привода в этом случае (рис. 20.9) являются холостой 5 и тормоз­ ной 1 шкивы, расположенные на одном валу (на рис. 20.9 они условно разме­ щены отдельно), лента 2 тормозного шкива, рычаг подъема 5, распредели­ тельный вал 4 с рычагом 7. Холостой шкив 5 может свободно проворачиваться

453

Раздел IV. МОЛОТЫ

1 - ^

Рис. 20.9. Схема молота с ремнем, наматывающимся на вращающийся шкив

относительно вала, тормозной шкив 1 соединен с валом при помощи шпонки. Лента 2 тормозного шкива, охватывая его, одним концом закреплена на рычаге подъема 3, а другим - на распределительном валу 4. В зависимости от угла по­ ворота распределительного вала лента может быть свободной или прижатой к тормозному шкиву. Если она прижата, то рычаг подъема вращается вместе с тормозным шкивом и наматывает ремень на холостой шкив.

Распределительным валом управляют при помощи рычага 7. В исходном положении рычаг отжат пружиной, тормозная лента проскальзывает относи­ тельно тормозного шкива. При натяжении троса 5, связанного с управляющей тягой, поворачивается рычаг распределительного вала. Управляющая тяга при­ водится в действие вручную или автоматически.

Если натянуть трос 5, то тормозная лента натягивается на тормозном шкиве и вращается вместе с ним, приводя в движение рычаг подъема, который наматы­ вает ремень 6 на холостой шкив. Если трос отпустить, то стальная лента ослаб­ ляется на тормозном шкиве и баба падает вниз. Рычаг подъема возвращается в исходное положение.

Преимущество второй схемы подъема по сравнению с первой - отсутствие нагрузок на ремень со стороны нажимных роликов.

При наматывании на шкив ремень проскальзывает, в результате чего оба они нагреваются. Чтобы поддерживать необходимую температуру, применяют водяное охлаждение.

В настоящее время в качестве материала для ремней используют текстиль. Одновременно проводят исследования возможности применения нейлона и других синтетических материалов. Основным их недостатком считают низкий модуль упругости (большое «пружинение»). Молоты с ремнем выпускают с МПЧ до 750 кг.

Молот с цепью (рис. 20.10) по принципу действия аналогичен молоту с ремнем. Цепь 5 наматывается на барабан 2, который шпонкой связан с валом 4. Вращение вал получает через фрикционную однодисковую муфту 3. Для удер­ жания падающих частей в верхнем положении используется дисковый тормоз 7.

454

Глава 20. Приводные молоты

Рис. 20.10. Схема молота с цепью

Падение бабы происходит при отключенной муфте и тормозе. Чтобы умень­ шить ударные нагрузки на цепь молота, ее соединяют с бабой через демпфи­ рующие устройства.

При определении мощности электродвигателя у молотов с гибкими связями ускорение бабы не должно превышать 4g, что обусловлено прочностными свой­ ствами ремня или цепи.

455

Раздел IV. МОЛОТЫ

20.4.Гидравлические молоты

Вгидравлических молотах, применяемых для горячей объемной штампов­ ки преимущественно в одном ручье, для правки и иногда для калибровки заго­ товок, энергоносителем (рабочим телом) является жидкость высокого давления (12... 18 МПа) - водная эмульсия, минеральное или синтетическое масла. Гид­ равлические молоты могут быть простого и двойного действия.

Вмолотах простого действия жидкость используют для подъема падающих частей в КВП. Как и в механических молотах, ход вниз осуществляется под дейст­ вием силы тяжести. Для торможения поршня при подходе к КВП используется воздушный буфер, благодаря чему увеличивается быстроходность молота. Чтобы обеспечить максимальную энергию удара, при нажатии на педаль почти мгновен­ но происходит подъем клапана выпуска жидкости из подпоршневого пространства на слив. В молотах простого действия скорость в момент удара достигает 5 ...6 м/с. Для обеспечения таких скоростей высота падения бабы должна быть 1,35...2,2 м.

Всвязи с этим молоты простого действия подразделяют на молоты с короткими и длинными ходами. Электрогидравлический привод молота позволяет обеспечить 40...60 ударов в минуту для полных ходов и 80... 100 - уменьшенных. Отличи­ тельная особенность этих молотов - тонкий шток, соединенный с бабой посредст­ вом амортизатора. Долговечность работы такого штока выше по сравнению со штоками паровоздушных штамповочных молотов.

Управление молотами простого действия обеспечивает возможность регу­ лирования эффективной энергии удара, что важно для увеличения долговечно­ сти работы штоков, поскольку при избытке эффективной энергии инерционные силы подвижных частей всегда возрастают.

К жесткости станин молотов простого действия предъявляют особые требо­ вания, что позволяет получать поковки повышенной точности. Эти молоты строят

456

Глава 20. Приводные молоты

В исходном положении баба молота находится в КНП (штампы сомкну­ ты). Верхняя полость рабочего цилиндра изолирована, а нижняя соединена с аккумулятором. Для подъема падающих частей вверх необходимо верх­ нюю полость рабочего цилиндра соединить со сливом. В результате равно­ действующая сил, направленных вверх, увеличится и падающие части нач­ нут подниматься.

Для хода вниз (разгона падающих частей) необходимо верхнюю полость ра­ бочего цилиндра соединить с аккумулятором. Жидкость высокого давления уст­ ремится в верхнюю полость рабочего цилиндра. Равнодействующая сил, дейст­ вующих на поршень, будет направлена вниз. Падающие части ускоренно движутся вниз и в момент соударения расходуют накопленную кинетическую энергию для деформирования заготовки.

Для уменьшения гидравлических потерь гидропривод молота стремятся разместить вблизи рабочего цилиндра, а распределительные и регулирующие устройства - в головке рабочего цилиндра. Такая компоновка гидропривода по­ зволяет свести к минимуму количество подвижных уплотнений, т. е. повысить надежность герметизации (фактически подвижное уплотнение необходимо только для штока поршня).

Основные параметры гидропривода выбирают расчетом, в основе которого лежит уравнение движения прямого холостого хода (ход приближения или

Равнодействующие силы Pj и Р2 определяют с использованием уравнения Бернулли, как и при расчете гидравлического привода пресса.

20.5. Тенденции развития приводных молотов

Штамповка поковок с относительно тонкими стенками наиболее эффектив­ на с использованием кузнечно-штамповочного оборудования ударного действия. В связи с требованиями новой техники габаритные размеры и масса таких поко­ вок непрерывно увеличиваются, что приводит к необходимости создания энер­ гоемкого кузнечно-штамповочного оборудования. Сложные поковки с большой массой можно штамповать несколькими ударами молота. Однако это не всегда позволяет достичь желаемой цели, поэтому создают молоты с увеличенной МПЧ и скоростью их в момент удара. Особое внимание уделяется дальнейшему со­ вершенствованию конструкции гидравлических штамповочных молотов, МПЧ которых достигает 10000 кг. Это позволяет обеспечить эффективную энергию в момент удара 250 кДж. Построение гидравлических молотов с такой энергией удара, в свою очередь, выдвигает проблему виброизоляции фундаментов.

457

Раздел V. РОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ

Глава 2 1. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТА РОТАЦИОННЫХ ВАЛКОВЫХ МАШИН

21.1. Принцип действия и классификация

Важным преимуществом технологических процессов с локальным очагом пластического деформирования является возможность изготовления изделий при использовании обычных КШМ небольшой мощности. Примерами такой об­ работки могут быть широко распространенные операции гибки, раскатки, валь­ цовки, разрезки, обжима, протяжки и др.

Принцип действия оборудования, предназначенного для деформирования заготовки с локальным очагом пластической деформации, основан на враща­ тельном, а в некоторых случаях на возвратно-поступательном движении рабоче­ го органа.

КШМ, у которых исполнительный механизм или рабочий орган совершает вращательное движение, относят к классу ротационных машин (рис. 21.1).

По технологическому назначению эти машины подразделяют на гибочные, правильные, дисковые ножницы, ковочные вальцы, ротационно-ковочные, ради- ально-обжимные, пружинонавивочные, сферодвижные и раскатные.

По конструктивному признаку в зависимости от исполнительного механиз­ ма их подразделяют на валковые, роликовые, дисковые, шпиндельные и криво- шипно-ползунные.

21.2. Гибочные машины

Ротационные машины подразделяют в зависимости от схемы расположения рабочих органов или их размеров. Так, гибочными машинами можно осуществлять гибку, используя три валка, расположение которых может быть симметричным

459