Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

.pdf
Скачиваний:
500
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
42 Мб
Скачать
☆

Раздел VL АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШМ

Как указывалось в гл. 20, верхняя полость компрессорного цилиндра соеди­ няется с атмосферой при верхнем и нижнем положениях его поршня, нижняя - только при верхнем положении. Эти соединения осуществляются совмещением соответствующих отверстий (компенсационных отверстий верхней и нижней полостей), выполненных в стенках полого поршня, полого штока и цилиндра. В математической модели соединение верхней полости компрессорного цилин­ дра с атмосферой воспроизводится введением в топологию молота трехходового двухпозиционного пневматического распределителя (элемент КЛВ, модель RP32PN), сообщающего верхнюю полость с атмосферой (элемент АТМВ, мо­ дель RTPN), и управляющего его работой конечного выключателя (элемент ВКВ, модель KV). Соединение нижней полости компрессорного цилиндра с атмосферой воспроизводится введением в топологию молота трехходового двухпозиционного пневматического распределителя (элемент КЛН, модель RP32PN), сообщающего нижнюю полость с атмосферой (элемент АТМН, мо­ дель RTPN), и управляющего его работой конечного выключателя (элемент ВКН, модель KV).

Переключение распределителей с помощью моделей конечных выключате­ лей ВКВ и ВКН происходит при заданных положениях поршня компрессорного цилиндра. Модели пневматического тройника TRPN (элементы КРВ и КРН) кроме соединения верхней полости компрессорного цилиндра с верхней поло­ стью рабочего цилиндра и атмосферой, а также нижней полости компрессорного цилиндра с нижней полостью рабочего цилиндра и атмосферой определяют пропускную способность верхнего и нижнего кранов. Степень открытия кранов, определяющая энергию ударов молота, задают диаметрами условных проходов моделей тройников.

Образование буферного пространства рабочего цилиндра воспроизводит­ ся введением в топологию молота модели трехходового двухпозиционного пневматического распределителя (элемент КЛБ, модель RP32PN), который отсекает верхнюю полость цилиндра от канала, связывающего ее с верхней полостью компрессорного цилиндра. Закрытие распределителя происходит при достижении поршнем рабочего цилиндра соответствующего положения с помощью модели KV конечного выключателя ВКБ. На рис. 24.29 показаны результаты моделирования одного цикла работы молота в режиме автомати­ ческих ударов с энергией удара 1,077 кДж.

Индикаторные диаграммы компрессорного и рабочего цилиндров (рис. 24.30) построены на базе исходных, полученных при моделировании графиков.

Баланс затрат энергии молота МБ412, определенный при моделировании, приведен в табл. 24.13. Расчет выполнен аналогично расчету баланса энергоза­ трат и КПД кривошипного пресса К460. Согласно данным таблицы, КПД молота МБ412 для условий моделирования составил 9,1 %. Наибольшие потери имеют

550

Глава 24. Проектирование кузнечно-штамповочных машин

П Е Р Е М Е Щ Е Н ИЕ В^^БЫ

•' ИЛА д е Ф О Р м и р о в А Н и я

ДАВ.п е ВЕРХНЕЙ попости тыпр цип Дй,ВП б пИ>ГмЕЙ полости КОУПР ЦИП ДАВЯ Б БгРКНЕЙ ПОЛОСТИ РАбО'-!еГО ЦИЛ Д«В-П в ЧИЖ'-^ЕЙ ПС п о с т РАБОЧЕГО ЦИ.П по!->-э поли"гр &еержЕГ1полиог?1ПРцип П.Л ЕРИ ТЕПЛ^ ЧЕРЕЗ С1ЕНКУ КОМПР ЦИЛ ЭНЕрГ'иЧДВИГй,7ЕПЯ

СКОРОСТЬ БАБЫ

МО VEHT ДВИГАТЕЛЯ

РЕГЕМЕЩЕНГС ПОРШНЯ VОМПР ЦИЛ

Д*.п п г Г^ЕРЛНЕЙ ПОПОСТИ РАБОЧЕГО ЦИЛ / ДйВЛ В ББР;<НЕЙ ПОЛОСТИ КОМПРЦИЛ-

i f '

'

••

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ П О Р Ш Н Я КОМПР Ц И Л

СИЛА ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Рис. 24.29. Результаты моделирования одного цикла работы молота МБ412

Таблица 24.13. Энергетический баланс работы молота

модели МБ412

Элемент

Потери

Потери

энергии, Дж

энергии,%

 

Электрическая сеть

5185,60

100

Двигатель асинхронный

788,76

15,21

Ременная передача

117,70

2,27

Зубчатая передача

230,34

4,44

Подшипниковая опора кривошипа

155,00

2,99

Кривошипная головка шатуна

152,57

2,94

Поршневая головка шатуна

12,11

0,23

551

Раздел VLЛВТОМАТИЗАЦИЯПРОЕКТИРОВАНИЯКШМ

Окончание табл. 24.13

Элемент

Потери

Потери

энергии, Дж

энергии,%

 

Компрессорный цилиндр

3882,52

74,87

В том числе:

 

 

уплотнение поршня

230,33

4,44

уплотнение штока

39,68

0,77

стенки корпуса

3414,53

65,85

компенсационные отверстия для верхней

562,09

10,84

полости

 

 

то же для нижней полости

353,91

6,82

Рабочий цилиндр

714,93

13,79

В том числе:

 

 

уплотнение поршня

386,33

7,45

уплотнение штока

84,86

1,64

стенки корпуса

1186,22

22,87

Технологическая сила

471,87

9,10

Фундамент

59,93

1,16

Невязка баланса

29,73

0,57

Примечания: 1.В уплотнениях источником потерь является трение, а в стенках корпуса - теплопроводность. 2. Через компенсационные отверстия для верхней полости компрессорного цилиндра энергия поступает, а через отверстия для нижней полости - теряется.

место в компрессорном цилиндре (74,87 %), причем в основном через стенки корпуса (65,85 %).

Энергетические и другие показатели приводного пневматического молота можно улучшать многовариантным анализом, изменяя параметры элементов молота (например, диаметры цилиндров), а также структурным поиском, свя­ занным с изменением функциональной схемы и конструкции молота. Выбор конструктивного варианта, варьируемых параметров, диапазона их изменения является прерогативой проектировщика.

552

МЬ412 : Dynamic

ШВШ!

Ф€Йл ВА^ Изменять

С^но Команды

0 2

 

0 2

ДАВЛ. 8 ВЕРХНЕЙ ПОЛОСТИ КОМПРЦИЛ

 

ДАВЛ В ВЕР):НЕИ ПОЛОСТИ КОМПР ЦИЛ ДАВЛ В НИЖНЕЙ П0Л0СВ1 КГ'МПР.ЦИЛ.

-ДАВЛ. 8 НИЖНЕЙ ПОЛОСТИ КОМПР.ЦИЛ. - Н — -

 

 

I

 

! \

I I

|[-0.2

 

 

1-0.2

'а2,5| [ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПС^ШНЯ КОМПР ЦИЛ ttjo,02

 

jTni^jWorklfZoQml

•1^Л£*Й311ВЙШШ1

ШИЩх

МЬ412 : Dynamic

 

:ШтШ%

тШ^ ^^j ШттЩ. -Ш^ _Кт0Щф

 

 

iiOJ 0,2._

ДАВЛ, в НИ?+(НЕЙ ПОЛОСТИ РАБОЧЕГО ЦИЛ.

1ДАВЛ, В ВЕРХНЕЙ ПОЛОСТИ РАБОЧЕГО ЦИЛ3

'^у.вл. В НИЖНЕЙ ПОЛОСТИ РАБОЧЕГО ЦИЛ.

ДАВЛ, В ВЕРХНЕЙ ПОЛОСТИ РАБОЧЕГО ЦИЛ,

-0.2 -0.2

-0.05!

[ПЕРЕМЕЩЕНИЕ БАБЬ|| -' (0.3

1пД|УУог{<1П:оот|" Л>^^12^М^ВШВ^^

Рис. 24.30. Индикаторные диаграммы компрессорного {а) и рабочего (б) цилиндров молота МБ412

Список рекомендуемой литературы

Бочаров Ю.А. Винтовые прессы. - М.: Машиностроение, 1976. - 247 с.

Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. - М.: Машиностроение, 1972. - 672 с. Живов Л.И., Овчинников А.Г. Кузнечно-штамповочное оборудование. Молоты. Вин­ товые прессы. Ротационные и электрофизические машины. - 2-е изд., перераб. и доп. -

Киев.: Вища шк. Головное изд-во, 1985. - 279 с.

Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высш. шк., 2000. - 216 с.

Кобелев А.Г., Троицкий В.П., Мохов А.И. Оборудование кузнечно-штамповочных цехов В 2 ч. Ч. 2. Молоты. Машины специального назначения: Учеб. для вузов. - Волго­ град: Изд-во ВолгГТУ, 2001. - 288 с.

Корнилов В.В., Синицкий В.М. Гидропривод в кузнечно-штамповочном оборудова­ нии: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Н.В. Пасечника. - М.: Машиностроение, 2002. - 224 с.

Машиностроение. Энциклопедия: В 40 т. Т. III-2. Технология заготовительных производств / Под ред. В.Ф. Мануйлова. - М.: Машиностроение, 1986. - 736 с.

Машиностроение. Энциклопедия: В 40 т. Т. IV-4. Машины и оборудование кузнеч- но-штамповочного и литейного производства / Под ред. Ю.А. Бочарова, И.В. Матвеенко. - М.: Машиностроение, 2005. - 926 с.

Мохов А.И., Кобелев А.Г., Троицкий В.П. Оборудование кузнечно-штамповочных цехов: В 2 ч. Ч. 1. Прессы: Учеб. для вузов. - Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2000. - 410 с.

Норенков И.П. Системы автоматического проектирования: В 5 кн. Кн. 1. Принципы построения и структура. - М.: Высш. шк., 1986. - 127 с.

Пшенишнюк А.С, Кривда Л.Т. Процесс штамповки обкатыванием, специализиро­ ванное оборудование и методика проектировочных и технологических расчетов // Куз­ нечно-штамповочное производство. - 1985. - № 5.

Сафонов А.В., Сидоркевич В.Ф. Винтовые прессы с муфтовым приводом для горячей штамповки: Обзорная информация / ВНИИТЭМП. - М.: 1988. - 52 с. (Сер. 3. Вып. 1).

Кривошипный горячештамповочный пресс с вращающимся инструментом // Кузнеч­ но-штамповочное производство / В.Н. Субич, В.А. Степанов, В.И. Горожанкин. 1999. - № 8 . - С . 30-31.

Харизоменов И.В. Электрооборудование кузнечно-штамповочных машин. - М.: Высш. шк., 1970.-188 с.

554

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

3

Введение

4

81.

Принцип действия и классификация кузнечно-штамповочных машин

4

82.

Параметры кузнечно-штамповочных машин

8

83.

Краткий исторический очерк

9

 

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

12

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

12

1.1.

Принцип действия

12

1.2.

Классификация кривошипных прессов

16

1.3.

Основные признаки для конструктивного подразделения кривошипных прессов . . .

19

1.4.

Универсальные листоштамповочные прессы простого действия

20

1.5.

Вытяжные прессы двойного и тройного действия

25

1.6.

Прессы тройного действия для чистовой вырубки

30

1.7.

Листоштамповочные прессы-автоматы

32

1.8.

Общие тенденции в развитии листоштамповочных прессов

38

1.9.

Гибочные прессы и автоматы

42

1.10. Кривошипные горячештамповочные прессы

43

1.11. Обрезные прессы

49

1.12. Чеканочные прессы и прессы для выдавливания

50

1.13. Горизонтально-ковочные машины

53

1.14. Прессы-автоматы для объемной штамповки

58

1.15. Прессы-автоматы для прессования деталей из металлических порошков . . . .

63

1.16. Ножницы

66

Глава 2. Кинематические свойства и проектирование исполнительных

 

 

механизмов

68

2.1.

Прессы с кривошипно-коромысловым механизмом

68

2.2.

Прессы с кривошипно-ползунным механизмом

71

2.3.

Прессы с кривошипно-коленным механизмом

76

2.4.

Проектирование исполнительных механизмов вытяжных прессов

 

 

двойного действия

80

2.5.

Проектирование кулачкового механизма кривошипных прессов

83

555

 

Оглавление

 

Глава 3. Силовой расчет и условие прочности кривошипных прессов

85

3.1.

Основы силового расчета

85

3.2.

Расчет сил и крутящего момента в кривошипно-ползунном механизме

87

3.3.

Силы и крутящий момент в кривошипно-коленном механизме

 

 

чеканочного пресса

94

3.4. Силовой расчет балок и валов на упругом основании

97

3.5.

Расчет коленчатого вала на усталостную прочность

105

3.6.

Расчет зубчатых передач на усталостную прочность

113

3.7.

Коэффициент долговечности

118

3.8. Условие прочности и номинальное усилие кривошипного пресса

119

3.9.

Жесткость кривошипного пресса

122

Глава 4. Расчет энергетических параметров кривошипных прессов

124

4.1.

Энергетические возможности кривошипных прессов

124

4.2.

Графики деформирующей силы

126

4.3.

Нагрузочные графики кривошипных прессов

130

4.4. Расход энергии в приводе кривошипного пресса

132

4.5.

Выбор электродвигателя и маховика

135

4.6.

Коэффициенты полезного действия кривошипного пресса

140

4.7.

График работоспособности кривошипного пресса

141

Глава 5. Типовые конструкции узлов и систем кривошипных прессов

142

5.1.

Станины

142

5.2.

Узлы и детали привода

148

5.3.

Узлы и детали главного исполнительного механизма

166

5.4.

Трение в подшипниках и направляющих. Смазывание

175

5.5.

Системы управления кривошипными прессами

181

5.6.

Техника безопасности

185

 

Раздел П. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

187

Глава 6. Типовые конструкции гидравлических прессов

187

6.1.

Принцип действия и классификация

187

6.2.

Прессы для ковки

194

6.3.

Прессы для объемной штамповки

199

6.4.

Прессы для листовой штамповки

208

6.5.

Прессы для разделки и ломки проката

210

6.6.

Прессы для переработки пластмасс и неметаллических материалов

211

6.7.

Типовые приводы гидравлических прессов

213

Глава 7. Рабочая жидкость и основные уравнения гидродинамики

223

7.1.

Характеристика рабочих жидкостей

223

7.2.

Основные понятия и уравнения гидродинамики

225

7.3.

Уравнение Бернулли для течения жидкости в трубопроводе

229

556

 

Оглавление

 

7.4.

Гидравлические сопротивления в трубопроводах

231

7.5.

Ударные явления в гидроприводе прессовых установок

233

Глава 8. Типовые конструкции узлов гидропривода

238

8.1.

Насосы

238

8.2.

Мультипликаторы

254

8.3.

Распределительные и регулирующие устройства

256

8.4.

Вспомогательные устройства

264

8.5.

Уплотнительные устройства

268

8.6.

Трубопроводы и арматура

272

Глава 9. Расчет насосного привода гидравлического пресса

274

9.1.

Динамический расчет насосно-аккумуляторного привода

274

9.2.Расчет энергетических параметров насосно-аккумуляторного привода . . . . 285

9.3.Предварительный расчет основных параметров насосно-аккумуляторного

привода

294

9.4.Расчет энергии, поглощаемой компенсаторами гидравлического удара . . . . 297

Глава 10. Типовые конструкции узлов гидравлического пресса

299

10.1. Станины

299

10.2. Подвижные поперечины

305

10.3. Рабочие и возвратные цилиндры

307

10.4. Стол

309

10.5. Расчет на прочность основных деталей пресса

310

Глава 11. Прессы с вращающимся инструментом

318

11.1. Общие сведения о прессах с орбитально-вращающимся рабочим инстру­

 

ментом

318

11.2. Привод раскатной головки

321

11.3. Гидравлический пресс с орбитально-вращающейся раскатной головкой . . .

324

11.4. Прессы с соосно-вращающимся штамподержателем

327

Раздел III. ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

332

Глава 12. Общие сведения о винтовых прессах

332

12.1. Принцип действия и классификация

332

12.2. Определение силовых параметров

334

Глава 13. Винтовые фрикционные прессы

336

13.1. Двухдисковые прессы

336

13.2. Динамический расчет двухдискового пресса

340

13.3. Винтовые прессы с муфтой включения

345

Глава 14. Электровинтовые и гидровинтовые прессы

348

14.1. Электровинтовой пресс с дуговым статором

348

 

557

Оглавление

 

14.2. Параметры привода электровинтового пресса с дуговым статором

353

14.3. Гидровинтовой пресс

355

Раздел IV. МОЛОТЫ

359

Глава 15. Общие сведения о молотах

359

15.1. Принцип действия и классификация

359

15.2. Циклы подвижных частей

362

15.3. Коэффициент полезного действия удара

364

Глава 16. Типовые конструкции паровоздушных молотов

366

16.1. Типы молотов и их применение

366

16.2. Требования к конструкции ковочных и штамповочных молотов

367

16.3. Станины

372

16.4. Шабот

375

16.5. Рабочий цилиндр с предохранительным устройством

375

16.6. Падающие части

378

16.7. Механизмы парораспределения и управления

381

16.8. Система смазывания

386

16.9. Фундаменты

386

Глава 17. Термомеханический расчет паровоздушных молотов

391

17.1. Термомеханическая система тепловой машины

391

17.2. Энергоносители паровоздушных и газовых молотов

393

17.3. Циклы молотовых установок

397

17.4. Методы термомеханического расчета паровоздушных молотов

402

17.5. Предполагаемое изменение параметров пара

404

17.6. Основные размеры цилиндра молота

406

17.7. Холостые качания падающих частей штамповочного молота

407

17.8. Рабочие ходы штамповочного молота

411

17.9. Скорости движения и число ударов молота

414

17.10. Коэффициент полезного действия паровоздушного молота

416

17.11. Расчет молота при работе на сжатом воздухе или перегретом паре

417

Глава 18. Бесшаботные паровоздушные молоты

419

18.1. Типовые конструктивные схемы

419

18.2. Особенности термомеханического расчета бесшаботных паровоздушных

 

молотов

421

Глава 19. Высокоскоростные молоты

423

19.1. Общие сведения

423

19.2. Высокоскоростные газовые молоты

424

19.3. Высокоскоростные взрывные молоты

435

Глава 20. Приводные молоты

438

20.1. Общие сведения

438

20.2. Пневматические молоты

439

558

Оглавление

 

20.3. Механические молоты

449

20.4. Гидравлические молоты

456

20.5. Тенденции в развитии приводных молотов

457

Раздел V. РОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ

459

Глава 21. Типовые конструкции и элементы расчета ротационных

валковых

машин

459

21.1. Принцип действия и классификация

459

21.2. Гибочные машины

459

21.3. Правильные машины

464

21.4. Дисковые ножницы

467

21.5. Ковочные вальцы

468

21.6. Элементы расчета ротационно-валковых машин

470

Глава 22. Ротационно-ковочные и радиально-обжимные машины

472

22.1. Общие сведения

472

22.2. Ротационно-ковочные машины

473

22.3. Радиально-обжимные машины

477

Раздел VI. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНЫХ МАШИН

481

Глава 23. Принципы и содержание автоматизированного проектирования

кузнечно-ш[тамповочных машин

481

23.1. Место автоматизации в общей системе проектирования

481

23.2. Общие закономерности проектирования

482

23.3.Особенности кузнечно-штамповочных машин как объектов проектирования . . . 485

23.4.Математическое обеспечение автоматизированного проектирования кузнеч­

но-штамповочных машин

 

487

23.5. Методы и средства синтеза математических моделей кузнечно-штамповочных

 

машин

.

490

23.6. Программный комплекс ПА9 анализа динамических систем

490

23.7. Особенности проектирования кузнечно-штамповочных машин с использова­

 

нием программных комплексов анализа динамических систем

503

Глава 24. Проектирование кузнечно-штамповочных машин

504

24.1. Кривошипные прессы

 

504

24.2. Электровинтовые прессы

 

544

24.3. Приводные пневматические молоты

 

548

Список рекомендуемой литературы

 

554

559