Обрезной однокривошипный закрытый пресс усилием 16 МН

Обрезной однокривошипный закрытый пресс усилием 16 МН

26

Министерство образования и науки Российской Федерации

Кафедра «Машины и технологии обработки материалов давлением»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

“Кузнечно-штамповочное оборудование”

Тема:

Обрезной однокривошипный закрытый пресс усилием 16 МН

Руководитель:

Автор проекта

Проект защищен

с оценкой:

«___»_________200г.

АННОТАЦИЯ

Копировал Формат А4

ВВЕДЕНИЕ

Технологические машины для разделительных операций применяют как для резки заготовок под последующую штамповку, так и для получения готовых изделий и полуфабрикатов из металлического листа; рулона; сортового проката круглого, прямоугольного, квадратного профилей; специального проката фигурного профиля и штампованных полуфабрикатов.

Большая часть прессов для разделительных операций в штампах имеет ряд общих признаков и отличается от универсальных прессов небольшой закрытой высотой и ее регулировкой, наличием в ряде случаев специальных устройств прижима заготовки и противодавления, средств автоматизации технологических процессов, средств подготовки материала под технологический процесс (правильные валки, смазочные устройства и т. п.).

Экономически эффективнее использовать непосредственно предназначенные для разделительных операций машины, лучше противодействующие динамическим нагрузкам. Применение таких машин взамен универсальных листоштамповочных прессов дает возможность резко снизить уровень шума и вибрации, повысить производительность труда, уменьшить затраты на изготовление, ремонт и обслуживание оборудования, повысить качество изделий.

1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА пресса однокривошипного простого действия двухстоечного ненаклоняемого КД2114А

Техническая характеристика пресса однокривошипного простого действия двухстоечного ненаклоняемого КД2114А приведена в таблице 1.

Таблица 1

Основные технологические параметры пресса однокривошипного простого действия двухстоечного ненаклоняемого КД2114А

2. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Пресс однокривошипный простого действия двухстоечный ненаклоняемый КД2114А:

От электродвигателя 1 крутящий момент передается через шкив 2 и клиноременную передачу 3 маховику 4, который находится в шарикоподшипниках 5 через муфту-тормоз 7 к главному валу 6. Главный вал опирается на роликовые подшипники 8. На валу установлена эксцентриковая втулка 9, входящая в зубчатое зацепление с шатуном 15 ( шатун регулируемой длины, регулировка осуществляется с помощью винта 11) с помощью гайки 10. Ползун 12 соединён с шатуном через сферическую головку. 13-планка выталкивателя, 14-упор выталкивателя, 16-призматические направляющие ползуна.

Рисунок 1 - Кинематическая схема пресса однокривошипного простого действия двухстоечного ненаклоняемого КД2114А.

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

Для расчета зададимся исходными данными:

Нахождение законов движения исполнительного механизма сводится к построению графиков:

Закон перемещения [2]:

Коэффициент шатуна для кривошипных универсальных простого действия с регулируемым ходом прессов находится в интервале , принимаем [3].

Радиус кривошипа рассчитывается по формуле (2):

.

Длина шатуна рассчитывается по формуле (3):

,

Принимаем .

Закон изменения скорости:

Закон изменения ускорения:

Графики приведены на рисунках 3, 4,5 Результаты расчетов в таблице 2.

Рисунок 3 - График перемещения

Рисунок 4 - График скорости

Рисунок 5 - график ускорения

4. РАСЧЁТ ГЛАВНОГО ВАЛА

4.1 Определение основных размеров главного вала

Определим исполнительные размеры главного вала:

Исходя из производственного опыта, примем .

.

.

.

.

Принимаем , .

Эксцентрицитет втулки определим по формуле [3]:

При выборе эксцетрикового вала необходимо проверить диаметр эксцентрика на условие отсутствия подрезки вала в месте перехода эксцентрика в коренные шейки:

Эскиз главного вала представлен на рисунке 6.

Рисунок 6- Эскиз главного вала

4.2 Статический расчет исполнительного механизма

Для эксцентриковых валов применяют улучшенную сталь 45

.

По формуле (7) определяем относительный крутящий момент , [2]:

.

Относительное плечо идеального механизма рассчитывается по формуле (9), [2]:

Усилие деформации ,действующее по ползуну рассчитывается по формуле (10), [3]:

Для определения крутящего момента на главном валу воспользуемся формулой (11), [2]:

Рисунок 7 - График приведенного плеча силы

Рисунок 8 - График усилия деформации

Рисунок 9 - График крутящего момента

5. РАСЧЕТ УЗЛА ШАТУН - ПОЛЗУН

5.1 Расчет шатуна

Шатун является ответственным элементом пресса, посредством которого осуществляется передача усилия со стороны ползуна на коленчатый вал. Чугунные шатуны дополнительно рассчитываются в сечении I-I.

Сжимающее напряжение:

Рисунок 10 ? Эскиз шатуна

 и

Кроме сжимающих нагрузок шатун воспринимает изгибающий момент:

Напряжение от изгиба:

Момент сопротивления изгибу сечения:

и

Напряжение от изгиба:

Результирующее напряжение в сечении:

Для шатунов универсальных прессов: стальной винт (сталь 45) и чугунный шатун (СЧ 25) . Шатун удовлетворяет условию.

У шатунов регулируемой длины дополнительно проверяется резьба на смятие и изгиб.

Напряжение смятия резьбы:

Напряжение изгиба витков резьбы:

Для шатунов из чугуна СЧ 25 , . Шатун удовлетворяет условию.

Рисунок 10? резьба шатуна

5.2 Расчет ползуна

5.2.1 Расчет направляющих ползуна

Хорошая работа кривошипной машины во многом зависит от правильной конструкции узла, в котором крепится инструмент, от правильной конструкции ползуна и его направляющих.

, т. к. расчет ведется для случая .

Сила, приложенная со стороны ползуна к направляющим ( см. рисунок 11) [1 стр. 33]:

Рисунок 11 - Эскиз направляющих

.

Сочленение ползуна с шатуном посредством шаровой головки:

.

.

.

.

Удельные усилия на направляющие:

а) от силы :

.

б) от момента :

Суммарное удельное усилие:

.

Максимальное удельное усилие в основном определяет износ направляющих, поэтому это усилие необходимо сравнивать с допускаемым удельным усилием. Перекос ползуна зависит от величины . Чем больше эта составляющая удельного усилия, тем больше износ по краям направляющих и тем больше возможный перекос ползуна.

Наибольшее допускаемое удельное усилие для бронзовых планок (Бр. О5Ц5С5) составляет , условие выполняется.

.

? условие выполняется.

5.2.2 Расчет ползуна

Хотя в быстроходных кривошипных прессах ползун испытывает удар при соприкосновении с заготовкой, но, как показывают расчеты, усилие не превышает . В связи с этим расчет ползунов однокривошипных прессов ведут на усилие .

Сжимающие напряжения в опасном сечении ползуна под шатуном равны [1 стр.35]:

Рисунок 12 ? Опасное сечение ползуна

.

.

В качестве материала для ползуна используется сталь 35Л . Ползун удовлетворяет требованиям прочности.

В ползуне пресса предусмотрен разрушающийся предохранитель чашечного типа поэтому необходимо произвести его расчёт.

5.2.3 Расчет предохранителя

В начале расчёта зададимся диаметрами предохранителя:

и

Толщина пластины чашечного предохранителя вычисляется по формуле [2]:

6. РАСЧЁТ ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ ПРИВОДОМ ПРЕССА

Выбор оптимального варианта затрат энергии приводом пресса является одним из важнейших элементов расчета прессов.

На рисунке 13 представлен график усилия штамповки в зависимости от хода ползуна. Исходя из него, может быть определена полезная работа:

Рисунок 13 - График усилия штамповки в зависимости от хода ползуна

Полезная работа Апп = F , где F - площадь графика.

.

В соответствии с кривой (рис.13) и кривой перемещения ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа (рис.3) строится кривая усилия зависимости штамповки от угла поворота кривошипа (рис.14), для удобства подсчёта переведём градусы в радианы.

В соответствии с графиком (рис.14) и графиком приведенного крутящего момента (рис.7) строится кривая крутящих моментов на рабочем валу в зависимости от угла поворота кривошипа (рис.15).

Рисунок 14 - График усилия штамповки в зависимости от угла поворота кривошипа

По графику крутящего момента определяется работа, затраченная на трение в кривошипно-шатунном механизме:

.

Рисунок 15- График крутящих моментов в зависимости от угла поворота кривошипа

Полная технологическая работа пресса без учета работы выталкивания:

.

Работа холостого хода:

.

Работа на включение муфты:

Мощность электродвигателя определяется по формуле:

Время цикла определяется по формуле:

.

кВт

Выбираем электродвигатель с и частотой вращения 1370 тип 4АА63В4.

Момент инерции маховика определяется по формуле [2]:

Коэффициент неравномерности определим:

Коэффициент формы графика находим по формуле:

По рассчитанному моменту инерции маховика определяют его размеры:

Диаметр маховика определим по формуле:

Массу маховика определим по формуле:

6. РАСЧЁТ КЛИНОРЕМЁННОЙ ПЕРЕДАЧИ [5]

Большинство прессов имеет клиноременные передачи. Широкое использование клиноременных передач обусловлено их преимуществами по сравнению с ранее применявшимися плоскоременными передачами. Они обеспечивают меньшее межосевое расстояние между валами, большую тяговую способность и безопасность при обрыве ремня, увеличивают диапазон передаточных чисел, уменьшают силы натяжения ремней и силы, действующие на валы и опоры.

Расчет клиноременной передачи производится в следующей последовательности:

Мощность, передаваемая ремнями:.

Число оборотов электродвигателя:.

Задаются диаметры шкивов:, .[3 с.15 табл. 3.3]

Передаточное число:

.

Определяется скорость ремней:

.

Межцентровое расстояние определяется из формулы:

и

.

Определяется длина ремней:

.

Число изгибов ремня определяется по формуле (42) и не должно превышать 40:

, условие выполняется.

По мощности, передаваемой ремнями, определяем сечение ремня - сечение А.

По ГОСТ 1284-79 определяем длину ремня, округляя расчетную длину до ближайшей величины: .

Угол обхвата на шкиве электродвигателя находят по формуле:

.

Коэффициент угла обхвата:

Число ремней в передаче определяют по формуле:

.

Принимается 1 ремень.

Рисунок 16 - Сечение ремня

Усилие, действующее на вал оси клиноременной передачи, равно [7 с. 198]:

.

7. РАСЧЕТ УЗЛА МУФТА-ТОРМОЗ [4]

7.1 Расчет муфты

Из конструкций фрикционных муфт наиболее распространены дисковые муфты.

Дисковые муфты бывают одно-, двух- и многодисковые. В настоящее время наиболее распространены муфты с фрикционными вставками [3].

Момент, передаваемый муфтой, рассчитывается по формуле (15):

.

Исходя из рассчитанного момента, передаваемого муфтой пресса, определим допускаемое усилие по ползуну:

.

Согласно нормам машиностроения передаваемый момент должен быть равен [1].

В качестве материала фрикционных вставок выбираем 143-66.

По таблице 14: давление , коэффициент взаимного перекрытия , относительная ширина кольца трения .

По рисунку 100: коэффициент трения .

По таблице 12: коэффициент формы .

Приведенный коэффициент трения:

.

Определим средний радиус трения:

.

Определим наружный и внутренний радиусы накладок:

и

Полученные значения округляем до ближайших целых чисел. Далее уточняем параметры и по формулам:

и

Определим суммарную площадь трения:

Число вставок определим из формулы:

Толщина ведомого диска зависит от типа фрикционных элементов.

Для муфт с накладками толщина диска должна обеспечивать необходимую его жёсткость. Практика прессостроения показала, что жёсткость диска получается вполне удовлетворительной, если выдерживается условие:

Определяем габаритные размеры пневмоцилиндра:

Принимаем расчетное рабочее давление , давление .

Определяем площадь поршня пневмоцилиндра:

.

Диаметр поршня будет равен:

Находим полный ход поршня:

Для регулируемых муфт величина износа .

.

Рассчитываем рабочее усилие затяжки одной пружины:

.

Принимаем пружины с усилием сжатия .

Муфту проверяют по показателю износа и удельному усилию на трущихся поверхностях:

Коэффициент износа:

,

усл. выполняется.

Рисунок 17- Допускаемое усилие на обкладках муфты

7.2 Расчет тормоза

Тормоз предназначен для выключения, остановки привода и исполнительного механизма после выключения муфты.

Расчет тормоза сводится к определению тормозного момента и выбору силовых элементов, которые будут обеспечивать получение требуемого момента. При этом также определяют показатель износа и удельное давление на обкладках [2].

Тормозной момент определяется по формуле:

.

В качестве материала фрикционных накладок выбираем 143-66.

По таблице 19: давление , коэффициент взаимного перекрытия , относительная ширина кольца трения .

По рисунку 100: коэффициент трения .

По таблице 12: коэффициент формы .

Приведенный коэффициент трения:

.

Так как муфта сблокирована с тормозом наружный и внутренний радиусы накладок принимаем равными соответствующим радиусам накладок муфты:

и

Число вставок определим из формулы:

Толщина ведомого диска зависит от типа фрикционных элементов.

Практика прессостроения показала, что жёсткость диска получается вполне удовлетворительной, если выдерживается условие:

Приведённый радиус трения найдём по формуле:

Рабочее усилие одной пружины:

Расчётным усилием пружины тормоза является усилие сжатия пружины:

Определяем габаритные размеры пневмоцилиндра:

Принимаем расчетное рабочее давление , давление .

Определяем площадь поршня пневмоцилиндра:

.

Диаметр поршня по ф. 22 будет равен:

Находим полный ход поршня:

Величина износа .

.

Коэффициент износа, по ф. 33:

,

усл. выполняется.

7. РАСЧЁТ СТАНИНЫ

Станины открытого типа любого конструктивного варианта подвергаются внецентренному растяжению, в силу чего возникает перекос направляющих ползуна по отношению к столу. Основная цель при проектировании - уменьшить этот перекос, поэтому размеры станин выбирают на базе имеющегося опыта так, чтобы расчётные напряжения в опасных сечениях не превосходили определённого, весьма низкого предела.[2]

Начинают расчёт с сечения II-II как наиболее опасного.

Рисунок 18- Схема станины

Для чугунных литых станин минимальная площадь устанавливается по эмпирическим соотношениям:

Высота берётся в зависимости от величины вылета по формуле:

Ширина сечения берётся по соотношению:

Рисунок 19- Расчётное сечение II-II станины

Центр тяжести сечения станины:

y=

Моменты инерции фигур сечения:

1:

2:

3:

4:

Для литых станин из СЧ 25 допускаемое напряжение в растянутых волокнах не должно превышать 12-15 МПа [1 с. 97]. Условие выполняется.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для машиностроительных вузов/ А.Н. Банкетов, Ю.А. Бочаров, Н.С. Добринский и др.; Под ред. А.Н. Банкетова, Е.Н. Ланского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 576 с., ил.

2. Ланской Е.Н., Банкетов А.Н. Элементы расчёта деталей и узлов кривошипных прессов. - М.: Машиностроение, 1996. - 376с.

3. Кузнечно-штамповочное оборудование. Учебное пособие по курсовому проектированию/ Составитель В.И. Трусковский. -, 2004. - 50 с.

4. Власов В.И. Системы включения кривошипных прессов. Расчет и проектирование. М.: Машиностроение, 1969.- - 272 с.

5. Кривошипные кузнечно-прессовые машины/ В.И. Власов, А.Я. Борзыкин, И.К. Букин-Батырев и др. Под ред. В.И. Власова. - М.: Машиностроение, 1982. 424 с., ил.

6. Ровинский Г.Н., Злотников С. Л. Листоштамповочные механические прессы.-М.: Машиностроение, 1968.-376 с.

7. Трусковский В.И., Барков Л.А. Прессы-автоматы для обработки порошковых материалов-1994.-304 с.