Живов Л.И., Овчинников А.Г., Складчиков Е.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование
Подождите немного. Документ загружается.
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
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ
В^^БЫ
•'
ИЛА
деФОРмировАНия
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
пост 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-
if' ' ••
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОРШНЯ КОМПР
ЦИЛ
СИЛА ДЕФОРМИРОВАНИЯ
Рис. 24.29. Результаты моделирования одного цикла работы молота МБ412
Таблица 24.13. Энергетический баланс работы молота
модели МБ412
Элемент
Электрическая сеть
Двигатель асинхронный
Ременная передача
Зубчатая передача
Подшипниковая опора кривошипа
Кривошипная головка шатуна
Поршневая головка шатуна
Потери
энергии, Дж
5185,60
788,76
117,70
230,34
155,00
152,57
12,11
Потери
энергии,%
100
15,21
2,27
4,44
2,99
2,94
0,23
551
Раздел
VLЛВТОМАТИЗАЦИЯПРОЕКТИРОВАНИЯКШМ
Окончание
табл.
24.13
Элемент
Компрессорный цилиндр
В том числе:
уплотнение поршня
уплотнение штока
стенки корпуса
компенсационные отверстия для верхней
полости
то же для нижней полости
Рабочий цилиндр
В том числе:
уплотнение поршня
уплотнение штока
стенки корпуса
Технологическая сила
Фундамент
Невязка баланса
Потери
энергии, Дж
3882,52
230,33
39,68
3414,53
562,09
353,91
714,93
386,33
84,86
1186,22
471,87
59,93
29,73
Потери
энергии,%
74,87
4,44
0,77
65,85
10,84
6,82
13,79
7,45
1,64
22,87
9,10
1,16
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
Ф€Йл
ВА^
Изменять
С^но
Команды
0 2
0 2
ШВШ!
ДАВЛ В ВЕР):НЕИ ПОЛОСТИ КОМПР ЦИЛ
ДАВЛ В НИЖНЕЙ П0Л0СВ1 КГ'МПР.ЦИЛ.
|[-0.2
1-0.2
ДАВЛ. 8
ВЕРХНЕЙ ПОЛОСТИ КОМПРЦИЛ
-ДАВЛ. 8
НИЖНЕЙ ПОЛОСТИ КОМПР.ЦИЛ. -Н—-
I
!
\
I
I
jTni^jWorklfZoQml
'а2,5|
[ПЕРЕМЕЩЕНИЕ
ПС^ШНЯ
КОМПР
ЦИЛ
ttjo,02
•1^Л£*Й311ВЙШШ1
ШИЩх
МЬ412
:
Dynamic
тШ^
^^j
ШттЩ.
-Ш^
_Кт0Щф
:ШтШ%
iiOJ
0,2._
1ДАВЛ,
В
ВЕРХНЕЙ ПОЛОСТИ РАБОЧЕГО ЦИЛ
'^у.вл.
В
НИЖНЕЙ
ПОЛОСТИ
РАБОЧЕГО
ЦИЛ.
3
-0.2
-0.2
ДАВЛ,
в
НИ?+(НЕЙ
ПОЛОСТИ
РАБОЧЕГО ЦИЛ.
ДАВЛ,
В ВЕРХНЕЙ
ПОЛОСТИ
РАБОЧЕГО
ЦИЛ,
1пД|УУог{<1П:оот|"
-0.05!
Л>^^12^М^ВШВ^^
[ПЕРЕМЕЩЕНИЕ БАБЬ||
-' (0.3
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