Живов Л.И., Овчинников А.Г., Складчиков Е.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.

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

В современных конструкциях фрикционных молотов с доской энергию уда-

ра регулируют высотой подъема падающих частей. Схема управления позволяет

осуществлять ее без остановки (рис. 20.7).

В исходном 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:

m^=\yQ-\,\G-

(20.5)

т-

-IIG,

(20.6)

МЛ

где

- скорость роликов; \i - коэффициент трения; Q - сила прижима ролика

к доске.

Протяженность второго участка определяют вычитанием длин первого и

третьего участков из общей высоты подъема падающих частей. Она составляет

1,5 м, а в некоторых случаях и более.

Наибольшее распространение получили

молоты с МПЧ

500...

1500 кг, а в исключи-

тельных случаях - до 2500 кг. Масса шабота

равна 20-кратной МПЧ.

При расчете фрикционных молотов с

доской необходимо установить мощность

электропривода с маховиком. Методика рас-

чета такого привода подробно изложена в

литературе. Здесь же приведем рекоменда-

ции по определению зависимости крутящего

момента от продолжительности подъема ба-

бы или угла поворота нажимных роликов

(рис.

20.8).

^i(oci)

^2(а2)

*дв.х(^дв.х)

t{a)

Рис.

20.8. Зависимость крутяще-

го момента от продолжительнос-

ти подъема бабы

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

\iQ-Q

где

- 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,

/>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

В гидравлических 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.

В молотах 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

...6 м/с.

Для обеспечения таких скоростей высота падения бабы должна быть

1,35...2,2

м.

В связи 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

с МПЧ 500...2000 кг. Поэтому у молотов с длинным

ходом эффективная энергия удара может составлять

9...40кДж.

Гидравлические штамповочные молоты прос-

того действия успешно конкурируют с механичес-

кими, так как они более экономичны и надежны

в работе. Их эффективный КПД достигает 0,75.

Молоты простого действия применяют также для

листовой штамповки.

Молоты двойного действия имеют насосно-акку-

муляторный привод (рис. 20.11), основными элемен-

тами которого являются рабочий цилиндр 2, шток

Рис.

20.11.

Схема гидрав- с поршнем 7, насос 5, сливной бак б, аккумулятор 4,

лического молота двойного распределительные устройства 3, предохранитель-

действия ный клапан 7 и соединительные трубопроводы.

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

разгона):

P,-P2^0,9G-P,^

dt^

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 IV. МОЛОТЫ

Большинство молотов относят к универсальному кузнечно-штамповочному

оборудованию. В связи с этим возникла необходимость, регулирования энергии

удара, создания механизирующих и автоматизирующих устройств, а также сис-

тем управления процессом штамповки.

Тенденции в развитии приводных молотов направлены на создание мате-

риалов, обладающих высокой долговечностью. Это относится к элементам,

обеспечивающим гибкую связь между бабой и приводом. Большое внимание

следует также уделять системам управления приводных молотов.

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