Расчет валковой подачи

 
 

МОСКВА 2010

 

Рис.1. Эскиз  детали

 
 
 

Исходные  данные:

 

Сталь 08кп

D = 60 (мм) – диаметр детали

d = 30 (мм) – диаметр внутреннего отверстия

S = 1,5 (мм) – толщина материала

 

Установочные  размеры передачи:

А = 55 мм

В = 185 мм

С = 750 мм

 

Определение размеров непрерывной  заготовки

Рис.2. Раскрой  заготовки

 

По таблице 139 /Романовский/ определяем ширину перемычки  для материала толщиной 1,5мм

из условия, что работаем с боковым прижимом:

 

a = 1,4 (мм) – перемычка между вырезами деталей

b = 1,4 (мм) – боковая перемычка

 

Номинальную ширину полосы определяем по таблице 142 /Романовский/:

 

B = D + 2×b

B = 60 + 2×1,4 = 62,8 мм

 

Шаг подачи устанавливается по формуле:

 

H = D + a

H = 60 + 1,4 = 61,4 мм

 

Расчет  технологического усилия штамповки

 

1. Определяем  усилие пробиваемого отверстия  по формуле (табл.5) /В.П. Романовский/:

 

P_пр = L×S×σср×k,

 

где k – коэффициент, учитывающий неоднородность материала и притупление режущих кромок,

       k = 1,2

L – периметр среза,

       L = π×d,

       L = π×30 = 94,2 (мм),

S – толщина материала;

σср – сопротивление стали срезу;

      σср = 0,9×σB  для стали 08кп σB = 300 (МПа)

      σср = 270 (МПа)

 

P_пр = 94,2×1,5×270×1,2 = 45,8 (кН).

 

2. Определяем  усилие вырубки детали по формуле  (табл.5) /Романовский/:

 

P_выр = L×S×σср×k,

 

где k – коэффициент, учитывающий неоднородность материала и притупление режущих кромок,

       k = 1,2

L – периметр среза,

       L = π×D,

       L = π×60 = 188,4 (мм),

S – толщина материала;

σср – сопротивление стали срезу;

      σср = 0,9×σB  для стали 08кп σB = 300 (МПа)

      σср = 270 (МПа)

 

P_выр =188,4×1,5×270×1,2 = 91,6 (кН).

 

3. Определяем  усилие, необходимое для снятия  полосы с пуансона, по формуле  /Романовский/:

 

P_сн = k_сн×P,

 

где k_сн – коэффициент, учитывающий неоднородность материала и притупление режущих кромок, k = 0,12

 

P – полное усилие вырубки и пробивки

 

P_сн = k_сн×(P_пр + P_выр) ,

 

P_сн = 0,12×(45,8 + 91,6) = 16,5 (кН).

4. . Определяем  усилие, необходимое для проталкивания отхода через матрицу,

по формуле /Романовский/:

P_прот = k_пр×P×n,

 

где k_пр – коэффициент, равный 0,05−0,10, при вырубки на провал,   k_прот = 0,08;

    P – полное усилие вырубки и пробивки;

      n – количество деталей, находящихся в шейке матрицы,  n = 2.

 

P_прот = k_пр×(P_пр + P_выр)×n ,

 

P_прот = 0,08×(45,8 + 91,6)×2 = 22 (кН).

 

5. Определяем  технологическое усилие штамповки:

 

P_т = P_пр + P_выр + P_сн + P_прот ,

 

Р_т = 45,8 + 91,6+16,5 + 22 = 175,9 (кН).

 

6. Определяем  номинальное усилие:

Р_н = 1,25×Р_т,

 

Р_н = 1,25×175,9 = 219,87 (кН).

 

Выбор валковой подачи и  пресса

 

  Исходя  из полученного усилия штамповки, размеров непрерывной заготовки и шага подачи, используя данные таблицы 3, подбираем типовую валковую подачу:

 

  Тип валковой подачи:        ВП30

 
 

Пользуясь  каталогом  «Кузнечно – прессовое оборудование», выбираем пресс:

 
 

Зная число  ходов пресса и шаг подачи заготовки, определяем скорость подачи валка:

 

V = H×n,

V = 0,061×180 = 10,98 (м/мин) .

Так как полученная скорость подачи меньше скорости подачи выбранного типа валковой подачи, то в дальнейших расчетах используем значение скорости подачи 10,98 м/мин.

 

Расчет  валковой подачи в  программе «Подача»

   

    Группа:       9131     Фамилия:Belyakov   

  Номер варианта:1-2a       

 Установочные  размеры подачи:

  A= .055 B= .185 C= .750

  Параметры  валковой подачи:

 шаг подачи  по раскрою h= .614{m}

  скорость подачи v=11.{m/min}

  диаметр нижнего  валка dv= .100{m}

  ширина нижнего  валка lv= .102{m}

  передаточное  число z=2.

  длина рычага  м-ма привода lp= .140{m}

  КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

  Рабочий угол  валка:       12.280000000000000рад

  Требуемый  угол качания bettap=       6.244719670613606рад

  Число ходов  пресса в мин         17

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│  t  │ alfa│ bfa │ fi  │  s  │  wr  │  wb  │  vl  │  epsr  │  epsv  │  alen  │

├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤

│ .141│ .251│1.055│1.901│ .095│  .459│  .918│  .046│   4.081│   8.162│    .408│

│ .282│ .503│1.155│2.101│ .105│ .926│ 1.853│ .093│   2.580│   5.159│    .258│

│ .423│ .754│1.307│2.405│ .120│ 1.186│ 2.371│  .119│   1.232│   2.464│    .123│

│ .564│1.005│1.484│2.759│ .138│ 1.301│ 2.602│  .130│    .443│    .886│    .044│

│ .706│1.257│1.671│3.132│ .157│ 1.331│ 2.662│ .133│    .000│    .000│    .000│

│ .847│1.508│1.858│3.506│ .175│ 1.313│ 2.627│  .131│   -.250│   -.501│   -.025│

│ .988│1.759│2.040│3.870│ .194│ 1.264│ 2.529│  .126│   -.462│   -.924│   -.046│

│1.129│2.011│2.213│4.217│ .211│ 1.190│ 2.380│  .119│  -.616│ -1.232│   -.062│

│1.270│2.262│2.374│4.539│ .227│ 1.085│ 2.170│  .109│   -.885│  -1.771│   -.089│

│1.411│2.513│2.517│4.825│ .241│  .930│ 1.861│  .093│  -1.348│  -2.695│   -.135│

│1.552│2.765│2.633│5.057│ .253│  .695│ 1.391│  .070│  -2.002│  -4.004│   -.200│

│1.693│3.016│2.709│5.209│ .260│  .359│  .717│  .036│  -2.772│  -5.544│   -.277│

│1.834│3.267│2.731│5.252│ .000│ -.060│  .000│  .000│  -3.042│    .000│    .000│

│1.975│3.519│2.692│5.176│ .000│ -.470│  .000│  .000│  -2.580│    .000│    .000│

│2.117│3.770│2.603│4.996│ .000│ -.782│  .000│  .000│  -1.848│    .000│    .000│

│2.258│4.021│2.476│4.743│ .000│ -.997│  .000│  .000│  -1.232│    .000│    .000│

│2.399│4.273│2.325│4.440│ .000│-1.141│  .000│  .000│   -.847│    .000│    .000│

│2.540│4.524│2.156│4.103│ .000│-1.241│  .000│  .000│   -.578│    .000│    .000│

│2.681│4.775│1.975│3.741│ .000│-1.313│  .000│  .000│   -.385│    .000│    .000│

│2.822│5.027│1.787│3.364│ .000│-1.353│  .000│  .000│   -.173│    .000│    .000│

│2.963│5.278│1.595│2.981│ .000│-1.354│ .000│ .000│    .212│    .000│    .000│

│3.104│5.529│1.407│2.606│ .000│-1.289│  .000│  .000│    .809│    .000│    .000│

│3.245│5.781│1.236│2.263│ .000│-1.111│  .000│  .000│   1.848│    .000│    .000│

│3.387│6.032│1.102│1.995│ .000│ -.750│ .000│ .000│   3.369│    .000│    .000│

│3.528│6.283│1.034│1.859│ .000│ -.179│  .000│  .000│   4.601│    .000│    .000│

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

  СИЛОВОЙ   РАСЧЕТ

  Усилие прижима  валков N=    561.000000{H}

  Тяговое усилие  подачи Pт=     224.400000{H}

  Минимальные  конструктивные размеры муфты  обгона:

  число роликов:  5 шт.

  радиус ролика:   1.365342E-04{m}

  ширина ролика:   5.461368E-04{m}

  радиус муфты  по контактной поверхности:   1.092274E-03{m}

  Параметры  тормоза валков:

  Расчетный  тормозной момент Mт=       3.041218{H*m}

  Усилие пружины  тормоза Q=     289.639800{H}

  Удельное давление  на диске q=   40975.680000{Па}

 
 
 

Определение рабочих углов  валка, качания рычага

и радиуса кривошипа подачи

 

Определяем рабочий  угол валка, обеспечивающий заданный шаг  подачи:

φ_В = 2×H /d_B ,

где H – шаг подачи, мм;

       d_B – диаметр валка, мм;

φ_В = 2×100 /100 = 2 рад.

 

С учетом угла заклинивания муфты обгона и передаточного  отношения зубчатых колес, определяем угол качания рычага механизма привода, обеспечивающий заданный шаг подачи привода:

β_P = (φ_В / i) + α_З ,

 

где i – передаточное отношение зубчатой передачи от вала рычага к валу валка, i = 2;

       α_З = 6°…8°– угол заклинивания муфты обгона, α_З = 7°,

 
 

β_P = (2 / 2) + (7°×3,14 / 180°) = 1,12 рад .

 

Максимальный  радиус кривошипа подачи:

 

Rmax = Lp×sin(β_P / 2),

где Lp - длина рычага механизма.

 

Rmax = 140×sin (1,12 / 2) = 1,36 (мм)

 
 

Определение усилия прижима и  максимального тягового усилия подачи

 

  Тяговое усилие Р_т подачи создается за счет сил трения Т, которые, в свою очередь, зависят от усилия N_пр прижима валков:

Р_т = 4×Т = 4×μ×N_пр,

 

где Т – сила трения на поверхности ленты, Н;

      μ = 0,1 – коэффициент трения;

      N_пр – усилия прижима валков, в результате расчета программой «Подача»:

 

N_пр = 561 (Н),

 

Рт = 4×0,1×561 = 224,4 (Н).

 
 

Расчет  муфты обгона

 

Момент, передаваемый муфтой обгона:

 

Мт = Р_т × (d_B / 2),

 

М_т = 224,4 × (0,100 / 2) = 11,2 (Н×м).

Момент муфты  равен:

М_м = μ×N×Rм×Zp,

 

где μ = 1 – коэффициент трения;

       N – нормальная сила, действующая на ролики муфты;

       Rм – радиус муфты по контактной поверхности обоймы муфты;

 

Rм = 1,09 (мм),

 

       Zp – число роликов муфты

Zp = 5.

 

  Сила N определяется по условию прочности на контактной поверхности роликов и обоймы муфты:

  

,

  

,

 

где [σ] =12*10⁴ - допускаемое напряжение смятия для подшипниковой стали, Н/см²;

       Е = 2,2*10⁷ – модуль упругости стали, Н/см²;

       b_p и r_p – ширина и радиус ролика, см.

Рекомендуемые соотношения:

b_p = 0,55*10^-2 (см)

r_p = 0,14*10^-2 (см)

 

,

(Н)

 

Момент муфты  равен:

М_м = μ×N×Rм×Zp

 

М_м = 1×0,03×1,09×10^-3×5 = 0,16×10^-3 (Н×м)

 
 

Расчет  тормоза валков

 

  Рассчитывается  усилие пружины для создания на диске  тормозного момента, обеспечивающего  отсутствие движения валка по инерции  на участке замедления ведущего звена  муфты обгона.

  Рекомендуемые размеры тормозного диска: d_н < d_вн, d_вн = d_н / 3.

  Расчетный тормозной момент:

  Мт = k×J_пр×ε_max,

  где k =1,5…2,5 – коэффициент запаса; k = 2.

      ε_max – максимальное угловое ускорение нижнего валка, 1 / с²;

  ε_max = 8,2 (1/с²).

   J_пр = J_в×i_з + J_н – приведенный момент инерции валков;

i_з = 2 – передаточное отношение зубчатой передачи между верхним и нижним валком;

   J_н = d_в⁴ × ρ × b – момент инерции нижнего и верхнего валков, Н·см·с²;

       ρ = 8×10^-5 – плотность материала валков, Н·с² / см⁴;

       b = 10,2 – длина нижнего валка, см;

       dв = 10 – диаметр нижнего валка, см;

 

   J_н = 10⁴×8×10^-5×10,2 = 8,2 (Н·см·с²).

 

   J_в = J_н     J_пр = J_в×i_з + J_н

 

   Jпр = 8,2×2 + 8,2 = 24,6 (Н·см·с²).

 

Расчетный тормозной момент:

Мт = k×J_пр×ε_max.

 

Мт = 2×0,24×8,2  = 3,9 (Н·м).

 

Усилие пружины  тормоза для обеспечения расчетного тормозного момента:

 

Q = (2×Мт) / (μ×d_ср)

 

где μ = 0,35 – коэффициент трения фрикционного материала по стали;

   d_ср – средний диаметр поверхности трения.

 

d_н = 100 (мм)

d_вн = d_н / 3 = 33,3 (мм)

d_ср = (d_н + d_вн) / 2 = 66,65 (мм)

 

Усилие пружины  тормоза:

(Н).

 

Удельное давление на фрикционный материал:

 

 
 

(Н).

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Построение  графиков

 

Строим графики  функций по результатам расчета  программы «Подача».

 

Рис.3. График зависимости угла поворота рычага от угла поворота кривошипа

 
 

 

Рис.4. График зависимости угла поворота рычага от времени

 

Рис.5. График зависимости рабочего угла валка  от времени

 
 

 

Рис.6. График зависимости перемещения ленты  от времени

 
 
 
 
 
 

Рис.7. График зависимости угловой скорости рычага от времени

 
 

 

Рис.8. График зависимости угловой скорости валка от времени

 
 
 
 
 
 

 

Рис.9. График зависимости скорости перемещения  ленты от времени

 
 

 

Рис.10. График зависимости углового ускорения  рычага от времени

 
 
 
 
 
 

 

Рис.11. График зависимости углового ускорения  валка от времени

 
 

 

Рис.12. График зависимости ускорения ленты  от времени

 
 

Вывод: Содержанием курсовой работы является расчет силовых и кинематических параметров типовой валковой подачи применительно к штамповке детали с заданными ее размерами и установочными  размерами передачи. В процессе выполнения курсовой работы был сделан раскрой заготовки и рассчитано технологическое усилие штамповки, а также подобрана типовая валковая передача, выбран пресс, произведен расчет и построены графики. Проанализировав, можно сказать, что будет обеспечена нормальная работа подачи и пресса, а также штамповка заданной детали в целом.