Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Прес однокривошипний одностійковий зусиллям 25 т.с.

Вступ

Прес однокривошипний, відкритий з литою станиною, швидкохідного універсального типу зусиллям 25 т.с. і призначений для виконання операцій холодного штампування, таких як вирубка - пробивка, витяжка й інших холодноштамповочних операцій. Прес відноситься до групи механічних, кривошипних пресів, що має виконавчий кривошипно-шатунний механізм. Прес має верхній привід - тобто верхнє розташування колінчатого вала, що розташований паралельно фронту.

Повзун преса переміщається у вертикальній площині. Станина виготовлена з чавуна і має С-образну форму. Тип виконання станини – лита не нахиляєма . Для роботи “на провал" у столі преса і під штамповій плиті передбачені отвори, а в нижній частині столу - різьбові отвори для кріплення пневматичної подушки.

Привід преса здійснюється від електродвигуна через клинопасову передачу до маховика, з'єднаного з ексцентриковим валом за допомогою муфти з поворотною шпонкою і стрічковим гальмом. Електродвигун асинхронний АОС2-51-6 потужністю 7 кВт з частотою обертання 750 хв^-1.

Двигун вибирався з наступних міркувань: щоб забезпечити необхідне число ходів повзуна; щоб тривалість включення була тим більше, чим більше момент інерції маховика; щоб було підвищене ковзання.

1. Обґрунтування проекту

Прес працює в режимах одиночних і безупинних ходів, при оснащенні автоматичними подачами і, у цих випадках, може використовуватися в автоматичних і потокових лініях.

Розміри штампуємого на пресі виробу, визначаються розмірами штампового простору, величиною ходу повзуна і припустимим зусиллям на ньому.

Від точності напрямку повзуна в сильному ступені залежить точність деталей, одержуваних біля операцій штампування, а також знос і довговічність інструмента, призначеного дня розділових операцій.

Для підвищення точності штампування і більш стійкого переміщення в напрямних прагнуть максимально збільшити довжину напрямних повзуна. У відкритих пресів для збільшення довжини напрямних іноді використовують повзуни рамного типу, При розрахунку однокривошипних пресів приймається, що рівнодіюча зусиль, що діють на повзун з боку штампа, збігається з віссю повзуна.

При проектуванні муфт випливає, по можливості, зменшувати момент інерції відомої частини, щоб знизити споживання енергії на розгін і зв'язаний з цим знос шпонки. Гальмо повинне поглинати енергію муфти після її вимикання й утримувати виконавчий механізм разом з частиною приводу в положенні, що відповідає верхньому положенню повзуна. Продовження руху повзуна і після повернення у верхнє чи положення випадкове опускання повзуна через слабке затягування гальма грозить важкими наслідками для обслуговуючого персоналу, тому основна вимога до конструкції гальма - висока надійність.

Станина це вузол преса, через який замикається зусилля штампування. Станина служить для фіксації і кріплення всіх інших вузлів Станини відкритого типу піддаються позацентровому розтягуванню. Це веде до перекосу напрямних повзуна щодо столу.

2. Кінематика

2.1. Кінематика.

Кінематична схема.

2.2. Визначення переміщення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала S(a) з побудовою графіка

де R – радіус кривошипа преса, визначається як:

де R_В – радіус колінчатого вала,

де R_Е – радіус ексцентрикової втулки,

де S_max та S_min – максимальний та мінімальний хід повзуна, S_max = 65 мм,

S_min = 25 мм.

мм

a - кут повороту головного вала преса, a = 0...90°

l - відносна довжина шатуна

приймаємо , тоді довжина шатуна:

мм. Приймаємо L = 310 мм

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.1 і по цим даним будуємо графік залежності S(a) (мал. 2.1).

2.3. Визначення швидкості переміщення шатуна, в залежності від кута повороту головного вала V(a) з побудовою графіка.

де - кутова швидкість кривошипа, визначається як:

де - частота обертання кривошипа, хв^-1(із завдання) с^-1

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.1 і по цим даним будуємо графік залежності V(a) (мал. 2.2).

2.4. Визначення прискорення повзуна, в залежності від кута повороту головного вала j(a) з побудовою графіка.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.1 і по цим даним будуємо графік залежності j(a) (мал. 2.3).

a, град	S×, м	V, м/с	J, с^-2
0	0	0	-5,69
5	1,003· 10^-3	0,071	-5,66
10	1,33· 10^-3	0,141	-5,58
15	1,88· 10^-3	0,207	-5,44
20	2,64· 10^-3	0,271	-5,24
25	3,62· 10^-3	0,329	-5,01
30	4,80· 10^-3	0,381	-4,72
35	6,18· 10^-3	0,426	-4,39
40	7,76· 10^-3	0,463	-4,03
45	9,52· 10^-3	0,493	-3,62
50	11,45· 10^-3	0,514	-3,19
55	13,55· 10^-3	0,526	-2,75
60	15,8· 10^-3	0,530	-2,28
65	18,19· 10^-3	0,526	-1,80
70	20,7· 10^-3	0,515	-1,32
75	23,31· 10^-3	0,496	-0,84
80	26,02· 10^-3	0,472	-0,36
85	28,79· 10^-3	0,442	0,11
90	31,61· 10^-3	0,408	0,56

S, м · 10^-3

a, град

Мал. 2.1. Графік залежності переміщення повзуна від кута повороту головного вала.

V, м

a, град

Мал. 2.2. Графік залежності швидкості переміщення повзуна від кута повороту головного вала.

j, м

a, град

Мал. 2.2. Графік залежності прискорення повзуна від кута повороту головного вала.

3. Зусилля та моменти які діють в кривошипно-повзунному механізмі

3.1. Визначення зусиль в кривошипно-повзунному механізмі.

Будуємо графік P(S) виходячи з робочого хода повзуна S_р = 6 мм (з умови) та номінального зусилля преса Р_н = 25 тс (мал. 3.1.). Шляхом суміщення графіків на мал. 2.1. та на мал. 3.1. знаходимо діапазон значень робочого кута повороту: a_р = 36...42°. Для цих значень кута повороту знаходимо значення зусилля Р та заносимо їх до табл.3.1.

S, мм

Мал. 3.1. Діаграма залежності зусилля на повзуні преса від його переміщення

Зусилля на повзуні при робочому ході, в залежності від кута повороту кривошипа

Таблиця 3.1

a, град	36	37	38	39	40	41	42
Р, тс	0	25	25	25	18	10	0

Р, тс

a, град

Мал. 3.2. Графік залежності зусилля на повзуні преса від кута повороту головного вала.

3.2. Визначення моменту на кривошипі.

Для визначення моменту на кривошипі необхідно спочатку визначити розміри колінчатого вала:

мм; приймаємо мм

мм приймаємо мм

мм

мм; приймаємо мм.

Момент на кривошипі визначається як:

де Р – поточне значення зусилля, беремо з табл.. 3.1;

m_к – приведене плече на кривошипі ідеального кривошипно-шатунного

механізму:

- приведене плече моменту тертя в опорі А :

де f – коефіцієнт тертя в опорах, приймаємо f = 0.06;

r_A – радіус шатунної шейки (в опорі А): м;

r_В – радіус шатунної шейки (в опорі В): м – беремо з початкових умов.

Результати розрахунків та заносимо до табл. 3.2

3.3. Визначення моменту на валу.

де Р – поточне значення зусилля, беремо з табл. 3.1;

m_в – приведене плече моменту на валу:

- приведене плече на кривошипі ідеального кривошипно-шатунного механізму, беремо з табл. 3.2;

- приведене плече моменту тертя в опорах

де r_A – радіус шатунної шейки (в опорі А): м;

м;

Результати розрахунку m_в заносимо в табл. 3.2., будуємо графік m_в = f(a) (мал. 3.3). Взявши з цього графіка значення m_в для a_р = 36...42° та перемноживши їх на відповідні значення Р, отримаємо значення М_в (табл. 3.3) та будуємо графік М_в = f(a) (мал. 3.4).

Таблиця 3.2

a, град	, м	, м	, м
0	0	4,75×10^-3	7,45×10^-3
5	3,14×10^-3	8,89×10^-3	11,59×10^-3
10	6,25×10^-3	14×10^-3	16,7×10^-3
15	9,31×10^-3	19,06×10^-3	21,76×10^-3
20	12,26×10^-3	24,01×10^-3	26,71×10^-3
25	15,1×10^-3	29,85×10^-3	32,55×10^-3
30	17,79×10^-3	32,54×10^-3	35,24×10^-3
35	20,32×10^-3	37,07×10^-3	39,77×10^-3
40	22,65×10^-3	40,4×10^-3	43,1×10^-3
45	24,76×10^-3	44,51×10^-3	47,21×10^-3
50	26,66×10^-3	48,41×10^-3	51,11×10^-3
55	28,3×10^-3	51,05×10^-3	53,75×10^-3
60	29,69×10^-3	54,44×10^-3	57,14×10^-3
65	30,82×10^-3	56,57×10^-3	59,27×10^-3
70	31,69×10^-3	58,44×10^-3	61,14×10^-3
75	32,28×10^-3	60,03×10^-3	62,73×10^-3
80	32,61×10^-3	61,36×10^-3	64,06×10^-3
85	32,68×10^-3	62,43×10^-3	65,13×10^-3
90	32,5×10^-3	63,25×10^-3	65,95×10^-3

3 m_в, мм

a, град

Мал. 3.3. Графік залежності приведеного плеча моменту на валу від кута повороту вала.

Момент на валу

Таблиця 3.3

a, град	36	37	38	39	40	41	42
М_в, тс×м	0	0,691	0,699	0,711	0,458	0,246	0
Р, тс×м	0	0,15	0,15	0,15	0,096	0,051	0

М_в, тс×м

a, град

Мал. 3.4. Графік залежності моменту на головному валу від кута його повороту

4. Енергетика процесу

4.1. Визначення сумарної циклової роботи

Сумарна циклова робота:

де А_о – затрати енергії які відповідають робочій фазі циклу:

де А_д – затрати енергії на пластичне деформування; визначаємо як площу

графіка М_в = f(a) (див. мал. 3.4):

де - масштабний коефіцієнт, .

- площа графіка у масштабі,

А_f – утрати енергії на подолання сил та моментів тертя за період робочого ходу; визначаємо як площу графіка М_в = f(a) (див. мал. 3.4.):

де - масштабний коефіцієнт, .

- площа графіка у масштабі,

- затрати енергії на пружнє деформування “прес-заготівка”, так як значно жорсткіше преса, то збільшується тільки жорсткість преса. Враховуючи, що в може ввійти повністю, частково або взагалі не ввійти, то практично ми отримуємо таке:

де - показник, який залежить від виду технологічної операції, для вирубки:

; приймаємо .

- розрахункова величина

де С – жорсткість системи для універсальних процесів:

- утрати енергії в передачі:

- ККД клинопасової передачі,

- затрати енергії на холостому ходу:

- циклові затрати енергії на розгін відомих частин та затрати в муфті при

включенні:

4.2. Вибір електродвигуна.

Середня потужність за цикл

де n – кількість ходів в хвилину, n = 100 хв^-1;

q – коефіцієнт використання ходів в хвилину, для неперервних q = 1;

К_н - коефіцієнт використання ходів в хвилину, для неперервних К_н = 1,5.

кВт

По отриманній потужності вибираємо асинхронний двигун з короткозамкненим ротором серії АОС2-51-6, потужністю кВт та частотою обертання хв^-1.

4.3. Визначення параметрів маховика.

4.3.1 Момент інерції маховика.

де А_изб – надлишкова енергія за цикл:

де - надлишкова енергія робочого цикла:

К_н - коефіцієнт використання ходів в хвилину, для неперервних К_н = 1,5.

t_p – час робочого циклу:

n_исп – число використаних ходів за хвилину, хв^-1;

т×м.

- надлишкова енергія розгону виконуючих механізмів:

де - час розгону, приймаємо

т×м.

А_изб = 76,43 + 19 = 95,42 т×м.

d - коефіцієнт нерівномірності руху:

де - кутові швидкості:

де S_min та S_max – мінімальне та максимальне ковзання ротора двигуна:

де S_н – номінальне ковзання двигуна:

u - передаточне відношення, u = 11,6

4.3.2. Діаметр маховика

Для визначення діаметра маховика, розрахуємо шківи клинопасової передачі.

Крутний момент на валу двигуна:

По отриманному значенню моменту, по довіднику, приймаємо шків електродвигуна: мм.

Діаметр маховика:

де e - коефіцієнт ковзання пасів, e = 0,02

мм

Приймаємо діаметр маховика мм

5. Допустиме зусилля на повзуні

^{(розрахунок
кривошипного вала)}

5.1. Графік допустимих зусиль на повзуні преса по міцності вала.

Допустимі зусилля на повзуні преса визначаються по формулі:

де d_о – діаметр опорної шийки вала, d_о = 140 мм.

s_-1 – межа витривалості матеріалу вала (сталь 40Х, закалена при температурі 180...200°С) при згині з симетричним циклом навантаження, s_-1 = 36000 т/м²;

n₃ – коефіцієнт запасу міцності, приймаємо n₃ = 1,3;

k₃ – коефіцієнт еквівалентного навантаження, приймаємо k₃ = 0,8;

l₀ – довжина опорної шейки вала, l₀ = 140 мм;

- коефіцієнти яеі враховують вплив розмірів, концентраторів напружень та шорсткість вала на межу витривалості відповідно при згині та при крученні: ;

де l - коефіцієнт довжини шатуна з урахуванням ексцентриситету втулки:

Прес однокривошипний одностійковий зусиллям 25 т.с.