Онищенко Г.Б. и др. Автоматизированный электропривод промышленных установок
Подождите немного. Документ загружается.
23.3. Расчет моментов сопротивления при обрабщ
.металлов давлением
Обработка металлов давлением производится прокат!
станами, кузпечно-прсесовыми и другими подобными мании
Расчет усилия при обработке металлов давлением про
дитея на основе теории пластичности [4-2], Необходимое у<
при обработке давлением определяется из уравнения
F=P S, И.'
где: Р
у
- среднее удельное давление. И/мм
2
. S - поверхИ
соприкосновения рабочего органа и металла, мм"
11ри прокатке P
t
= у п
а
•
<x
ft
где: у - учитывает влияние среднего нормального напряжен]
очаге деформации. Когда уши рением можно пренебречь, у
:
При прокатке полос со свободным уширением - у»
1,0
[4-3].
п
о
= п
н\ '
п
а '
п
о '
П
(т * коэффициенты, учитывающие
нне на давление прокатки ширины полосы, внешнего тр<
внешних зон и напряжения соответственно;
Оф - фактическое сопротивление линейному или npocrj
сжат ию (предел текучести в условиях прокатки).
Значение указанных коэффициентов и предел текучести
ведены в (4-2, 4-3].
Полное усилие определяется по формуле
JO . р
где: В,,рт- J. - средняя ширина прокатываемой пол<
(рис.23.2), / - горизонтальная проек-
ция дуги захвата.
Реакция на усилие, приложенное
от валка к прокатываемому металлу,
слагается из нормального Р
а
и
касательного т
а
(рис.23.3). Направ-
ление равнодействующей реакции
зависит от условий прокатки. При
простом процессе прокатки
равнодействующие силы будут на-
правлены параллельно линии, соединяющей центры обоих щ
ков.
Момент на валу двигателя, необходимый для привода валке
прокатного стана, слагается из 4-х величин [4-3j.
Рис 23.2, Схема прокатки
Л/ ——
4-
М
тр
f
М
м
4 М
I
Усилия при
:*аткс
где: Мпр - момент прокатки, тре-
буемый для преодоления сопротивления
деформации прокатываемого металла и
возникающих при этом сил
i
рения металла
по поверхности валков; M
WJI
- момент
добавочных сил трения, возникающий при
проходе металла между валками, и в
подшипниках валков, передаточном меха-
низме и других частях стана, но без учета
момента, требуемого на вращение валков
При холостом ходе: - момент холостого хода; М,
)ин
- ди-
ий момент; i - передаточное число редуктора,
ент прокатки при установившемся процессе иодсч»ггы-
по усилиям, действующим на валки, либо по эксперн-
;ЫМ
данным о расходе энергии при прокатке,
ый способ дает более точные результаты при прокатке
й проямоугольного сечения: листов, блюмов, слябов и
)рой метод применяют при
! сортового мегалла непря-
Х>го сечения, а также в случаях.
!ются опытные данные о расходе
аналогичных ептнов
Ление момента прокатки по
инм, действующим па валки
рис.23.4 следует, что момент
и для двух валков можно оп-
по формуле
Рис,НА Моменты при про-
НЯТКС
D
I: a-— sin/? - плечо приложения равнодействующей /';
2
i- коэффициент приложения плеча равнодействующей: (i -
бактеризующий точку приложения Р
стом потерь на трение в подшипниках валков
М
v
- Г{0
•
sin ft + il
t(
-nfl = 2
1>(а
+ p),
flc: p = ——- радиус круга трения цапф валка.
На основании экспериментальных данных [4-3] можно
пять прн горячей прокатке УН),45...0;5. прн холодной про
УН), 2...0,35
Момент трения в передаче определяется из уравнения
д/ - У "У* (
1
i П
mfi I),
где: ?', // - передаточное число и кпд механической перед
Момент холостою хода определяют но формуле
где G„ - нагрузка от массы данной детали
Момент холостого хода М
м
при расчетах [4-41 берется
ным 3...5% от номинальною
момента
гателя.
прокатного дви-
KDt-чм
< 2 3* ЗЬ?
Рис 23 5 Нримсрнш! кривая у
ix^
расхода аиср) им
Определенно момента прокатки
по удельному расходу энергии
Кривые удельного расхода
энергии \W - /(Л) (рис. 23.5) в
зависимости от удлинения (л)
строятся на основе экспери-
ментальных исследований, про-
веденных на конкретных прокат-
пых станах для конкретных видов заготовок.
Прн расчете момента прокатки важно правильно подо'
-
кривую удельного расхода энергии с учетом марки стили, j
чальиого сечения заготовки, а также, чтобы используемая кр
была получена на аналогичном стане.
Момент прокатки и трения в валках определяют по форм
+ .=
1
т
4•
IО
7
-IsW-F• D,
где: AW - расход энергии на тонну заготовки, кВтчае/т;
сечение слитка после пропуска, \Г; D- диаметр валка, м.
Определение удельных yatiuu и моментов а кузнечио-
прессовых машинах
В кузнечно-прессовых машинах определение удельных
лий при обработке металлов зависит от вида обработки (оса
штамповка, прессование и т.д.).
едем определение удельного давления при штамповке и
нии. При штамповке удельное усилие с учетом сопро-
Бм заусенец определяется по формулам [4-5]:
"я Заусенец: , rr
m
(l,5 + 0,5^-),
т
V S
н штамповки: J>^
M
-0,375 —):
ое усилие определяется по формуле:
F = р . F 4- Р
•
F
Г
С
1
уй.1
' 7 '
х
JA»W
'
«>
: а
т
- напряжение текучести, Mlla: F
3
- площадь проекции
заусенца, м
2
; F
n
- площадь проекции поковки, м
?
; S- ши-
шка заусенечной канавки, мм; //. - толщина заусенца в
й момент штамповки, мм; d - диаметр поковки, мм.
прессовании улельное давление [4-5] можно определить
Mie:
7
и. 2 V F 21 Ар/
<1
. F 21
In h
/ D
\ sin у
1
+ cos/
i:
p
s
- коэффициент трения. 2y заходНый угол матрицы,
можно принимать 2у=120"; d, / - диаметр и длина калиб-
Э пояса матрицы, мм. F, /- плошадн поперечных сечений
сра и очка матрицы соответственно, мм
2
: L - высота заго-
кенноЙ по диаметру контейнера.
гдеиный статический момент в приводе с кривошип-
ннзмом определяется по формуле [4-6]:
(23.6)
р: F
c
- сила сопротивления, действующая на ползун, И;
i„
•
нос число от вала двигателя к кривошипному валу; tj„ -
дачи; m
t
- приведенное плечо сил сопротивления,
рис.23.6 следует, что величина М
с
зависит от положения
М
л
=
F,
sin(« 4 P)R,
F
f
= F
{
,
cos
д/
_ F sin (ST* p)R
cos//
лине!
sin(u + fJ)R
ni
. R . „ ,
=/? МПЙ t —sin2ff),
cos// 21
i
де: R - радиус кривошипа. I .j
шатуна; и - угол поворота крнвошм
вала (исходное положение обычж
ответствует нижней или верхней
твой точке положения шатуна), fi •
между шатуном и линией, провело!
через центр кривошипа и ползуна
Приведенный момент инс|
кривошипного механизма Определи
по формуле:
Г'нс.23.6. Схсмй кривошип-
||11-111пт>м11пн1 мс\;инпма
где: J
c
- момент инерции к|
шинного вала; т
щ
- масса ползуна:
У -ojJ] sina • -sin2cr
• v l у
скорость ползуна, си, - угловая скорость двигателя и к|
шипа.
Расчеты кривошипного механизма, в виду их сложности,
ком ен дуете я проводить на ЭВМ
На рис.23.7 представаена структурная схема механнче(
части электропривода с кривошиппо-шатунпым механизмом.
Рнс 23 ? Струи 1лриля слот мсханнчссксй масти электропривода с криоошниш
шатунным механизмом
определение моментом сопротивлении при рсчаннн
ивные Нагрузки от сил резания возникают в металло-
Sx станках, землеройных и других машинах Ниже рас-
|(0 определение сил и моментов резания для метадлоре-
ганков и землеройных машин.
feitmie сия резания при обработке конструктивных мате-
риалов
J процессе обработки металлов резанием заг отовка и режу-
^щетрумент перемешаются относительно друг друга. Одно
Аение, определяющее скорость отделения стружки, назы-
1авиым движением, второе, обеспечивающее непрерыв-
!ние режущей кромки инструмента и новые слон метал-
ваетсн движением подачи. При обработке на продольно-
>ных станках главным движением является перемещение
а токарных - вращение дс
Гали,
а движением подачи -
кулярное к главному движению передвижение резца. В
kc Обработки детали па режущую кромку резца (рис.23.8)
Mttt усилие /\ обусловленное сопротивлением металла рс-
~~
го усилие разлагается на гри составляющие:
действующая в плоскости резания в направлениях глав-
Цшжения и определяющая нагрузку на станок и резец:
1 • направлена перпендикулярно обрабатываемой плоско-
>вки;
- дейст вующая параллельно направлению подачи.
Щ
а
> >s в)
j. Распределение усилия при токзрИоВ la) и crpuiajibiiuft (G| обработке мешлн
Ь общем случае приближенно силу резания /•". можно опре-
Ь по формуле
F
:
«
/>.
-fnS,
е: Р. - удельная сила резания. И/мм
2
; I - глубина резания,
сстояние между обрабатываемой и обработанной поверх-
ностыо, измеренное и перпендикулярном направлении к нос
ней; S - подача, мм - перемещение инструмента относите
обрабатываемой детали за один оборот (ход обрабатываемо
готовки (резца)).
Величина удельной силы резания Р
у
зависит от элеме»!
режима резания (глубины резания, подачи, скорости и ус.п<^
обработки, физико-механических свойств обрабатываемого
риала и других факторов).
В (4-7J предложено использовать для определения сил
ння упрощенные обобщенные формулы.
Влияние ряда факторов, не учитываемых этими формул
отражается введением поправочных коэффициентов. При ра
проходными резцами рекомендуется следующие формулы.
F, = 10С
г
.
• г
Ш
•
V
•
К р. (2
F, = -V*"(23.'
(23
где: Ср., С'др ,C
pt
- коэффициенты, зависящие от физ
механических свойств обрабатываемого материала, матерт
резца, геометрических параметров режущей части инструмен
условий обработки. Х^,Х
ри
, AT ^, ,Y
px
- показатели
пени, зависящие от тех же факторов; V
s
- коэффициент, уч
вающий зависимость от скорости резания; V - скорость рези
м/мин; N
г
,N. N- показатели степени; К
/lt
К
ру
,К^ - по
ночные коэффиш1енгы, равные произведению коэффиииси
учитывающих влияние качества обрабатываемого материал
резца геометрических параметров и износа |
К
/Ш
(х.y,z) и других конкретных факторов, не учитываемых
эффициентами С
yI
,C
py
,C^ .
На практике, для построения нагрузочной диаграммы,
приведенной выше формуле, находят силу резания F., а зна
ние F и F
(
находят из соотношения |4
:
F
}
(0,3...0.5)/\. F, - (0,2...0,3)/%. значения коэффициентов
и показателей степени X
)>t
Y
p
/Z
p
см в [4-7]
>и расчете моментов сопротивления на валу двигателя
lb движения продольно-строгальных станков кроме силы
^учитывается сила трения стола о направляющие.
; G
lVfm
.G
l1tl
- вес изделия и стола, Н; F - вертикальная со-
Ьдая силы резания, Н;//^0,05... 0.08 - коэффициент трения
гравляющие.
пиарная сила определяется по формуле
>рость резания определяется по справочникам режима pe-
rn по формуле:
V
=
с, к
с
к
л
к
. м/мин
Т
ш
-Г'
С
у
,
Л'*,,,Yy
- коэффициент и показатели степени, зави-
>т физико-механических свойств и структуры обрабаты-
матернала и материала режущей части резца, а также от
обработки'. А',. А'; - поправочные коэффициенты, учиты-
|е влияние факторов, не учтенных и /»; К
с
- ко-
шт. учи тывающий род работ: для токарных станков ,
)гальных Kf"0,75, для долбежных - К
(
~{0.,5...0,б); m - no-
omoe ите л ьнон стойкости, показывающий насколько ин-
ю изменяется стойкость с изменением скорости резания;
5работке стали и чугуна /я=0Д...0,2; Л'
;
~0.15...0Д:
..0.8.
^стойкость резца в мин, время работы резца до допустимой
сы износа. Стандартное значение Т= 60 мин
Расчет сил сопротивлений механизмов подачи
урн расчете усилий, действующих на механизм подач токар-
J. некоторых других станков, кроме собственного усилия ио-
(J', учитывается также усилие трения, возникающее в на-
Юши.ч суппорта от действия усилии F
:
, F, и веса G. Сум-
i
усилие; необходимое для перемещения суппорта с резцом
Краплении подачи [4-9], определяют по формуле
F
n
=KF
t
i-u(F
:
+F
y
+G),
где: К - коэффициент запаса, равн&й 1,2 ...1,5; G - вес пере-
щхся деталей станка, связанных с подачей: р - коэффи-
)ения в направляющих Суппорта, равный 0,5...0,8 [4-81.
При определении усилий, действующих на механизм
продольно-строгальных и других станков подобного типа,
тывается только вес перемещающихся деталей, т.к. подачи
ществляется при холостом ходе.
При трогании усилие подачи определяется по формуле
Fm +
где и.
пп
- коэффициент трения, обычно выше (в 1,5 2 р
чем при рабочих скоростях подачи; /i - удельное усилие при)
пня, равное 0,5П/см" [4-9]; ~ площадь прилегания втаи
трущихся поверхностей механизма подачи, см .
Момент на валу электродвигателя для механизмов глав
движения и подачи можно определить по формуле:
•О) rj
lf
|де: Ft - усилие резания или подачи, Н; V - скорость ре м
или подачи, м/с.
Для привода главного движения момент определяется
F d
формуле: А/ = ——, а для механизма подачи по формуле.
Щщ
,, F„d tg{.a
+
tp)
М, = — .
где: F
:
, Fо - усилие резания и подачи соответственно, Н;
диаметр обрабатываемой детали и средний диаметр ходо;
винта, м;«.
<р
- угол наклона резьбы и трения ходового винта,
Определение усилий резания дли гемлеройнон машин
При резании или копании грунта ковшом экскаватора
другими землеройными машинами сопротивление грунта р
нию можно определить по формуле (4-10].
F, = КВК
где: h - толщина стружки в м; В - ширина ковша по внут
ним стенкам в м; К- коэффициент сопротивления в 11/м
Удельное сопротивление резанию зависит от формы ков
вида грунта и других факторов.
Среднее усилие резания для экскаватора ввиду неравно:
ности глубины копания иногда определяется по формуле:
F
hi
?
где: V=Bh
ci
J - объем породы в ковше, м ;
коэффициент разрыхления породы (принимается
|5
К
/-длина линии резания или высоты карьера, м.
Учение коэффициента удельного сопротивления К для от-
ix видов грунтов приведено в [4-1IJ
[[•I II) предложена уточненная эмпирическая формула для
жия силы резания (копания жскааатора):
F = 10С7/
о;
(1 + 2,62f)(l
+•
0,0075tf) Z,
С - коэффициент, зависящий от плотности грунта; А -
ЖИЯ, обычно принимается 35-40°. /.- коэффициент, зави-
глубины резания и ширины ковша
[ри 0см и ширине ковша от 0.25 до 1.5м /^0,13.. 0,8. при
И и тех же значениях ширины ковша /~0.72. 0.85 Момент
резания определяется по формуле:
FV
А/ - ,
wrtn
^ V - скорость резания (0.5...
1
)м/с (для ковшей емкостью
' и более).
фсдсление моментов сопротивления от сил тяжести
юлее распространенными активными моментами сопро-
|йия являются моменты созда-
снлой тяжести (в том числе
Окении по наклонной плос-
феделсние сопротивления, соз-
>го силой
т
яжести, зависит от
)подъемпой лебедки (одно-
ил и двухкопцевой).
1Я одноконцевой лебедки (рис.
;чет производится по формуле
£
т
?
М =
2/
Рис.23.9 Счкманшруэяиод-
НЦЬЧШИЫЮП
леб&Ш!
(23.12)
О
п
~ вес груза и крюка с канатом, Н; Щ- диаметр бнра-
кдки в м: / - передаточное число полиспаста и редуктора.
Ирреальных условиях электропривод преодолевает одновре-
В активные и реактивные моменты^опротивления, напри-
|при подъеме груза преодолевается момент, определяемый
сеСтн, и момент фения в подшипниках лебедки, блоков
>ра, а при передвижении по наклонной плоскости сопро-
frlHe от сил трения и уклона.