Учебное пособие для студентов специальности 12. 04 "Машинь! и технология обработки металлов давлением"

Воздух. При работе на воздухе изменение состояния воздуха при рабочих процессах определяется адиабатой (3.107) с показателем степени п = 1,4 .
Это говорит о том, что применение в ПВМ пара или воздуха отражается на работе молотов. Периодн расширения и сжатия для пара и воздуха протека- ют по-разному.
Если в начальной стадии расширения применяют сухой наснвденннй пар и подогретнй воздух и расширение пара происходит по адиабате, заменяемой кривой рУ = Сот1, то 1 кг сухого наснвденного пара произведет работу, зна- чительно превнвдаювдую работу 1 кг сжатого воздуха [41]. Это объясняется тем, что удельньш объем сухого наснвденного пара в его начальном состоянии больше удельного объема сжатого воздуха и, кроме того, при данной степени расширения конечное давление пара получается внше давления воздуха.

2. 
   Теоретическая индикаторная диаграмма и режим работн молота
   

Работа пара в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра сопровож- дается определенньши рабочими процессами (противоположньши), которне в первом приближении можно изобразить теоретической индикаторной диаграм- мой. Диаграмма является абстрактной, составленной из предположения мгно- венного открнтия (закрнтия) окон золотниковой втулки, чего в реальннх меха- низмах никогда не бнвает. Это ясно из рис. 3.4 , где показана не только теоре- тическая индикаторная диаграмма, но и положение золотника в золотниковой

37

Рис. 3.4. График распределения рабочих периодов пара и теоретическая
индикаторная диаграмма при автоматическом управлении молотом

38

втулке, соответствуюшее определенньш периодам работн пара при ходе под- вижнмх частей вверх или вниз. Чтобн понять суть диаграммн_;введем обозначе- ния [41] :
Н_т - наибольший ход поршня при отсутствии поковки, м;
Ғ - верхняя плогцадь поршня, м;
аҒ - нижняя кольцевая плошадь поршня, м;
(1-а)Ғ - плошадь сечения истока, м;
Р - давление свежего пара, кН/м², Р = 700...900 кНУм²;
Р^ - давление отработавшего пара, кН/м², Р_} = 1,1Ро;
Ро - давление наружной атмосферн, Р₀= 100 кН/м²;
<РиН_т - полная внсота нижнего вредного пространства (с учетом объема канала и трубопровода), <Ри~0,09 ;
сроН_т - полная внсота верхнего вредного пространства (с учетом объема канала и трубопровода), ср₀ ~ 0,12 ;
уН_т - участок впуска свежего пара;
рн_т - участок работн пара расширением (сжатием);
(1-у-/3)Н_т - работа пара внпуском.
Последние три обозначения характеризуют работу нижнего пара. Для верхнего пара те же обозначения,но со “штрихом” (/' Р).
На любнх индикаторннх диаграммах обязательно указнваются положе- ния поршня: “низ” и “верх”.
В зависимости от характера распределения рабочих периодов пара молот может работать в нескольких режимах.
Последовательнне автоматические ударн — ударн,при которнх движе- ние подвижннх частей вверх и вниз не разделяется паузами. Баба при движе- нии верх, достигнув верхней точки хода, немедленно устремляется вниз.
Таким образом,диаграмма на рис. 3.4 соответствует последовательннм ударом в предположении мгновенного открнтия и закрнтия окон золотниковой втулки.
Единичнне ударн с верхней паузой. В отличие от последовательннх уда- ров единичнне ударн разделяются паузами в верхнем положении подвижннх частей.
Единичнне ударн с максимальной энергией всегда сопровождаются пау- зой и в нижнем положении.
У штамповочннх молотов вместо паузн в верхнем положении подвижннх частей имеется цикл качания, происходявдий автоматически. При движении вниз баба должнн иметь недоход Н_н ~ 0,3Н_т.
В современннх штамповочннх молотах, для экономии пара, предусмат- ривается и цикл удерживания бабн в верхнем положении (верхняя пауза).

39

3. 
   Предположительнме индикаторнме диаграммм работм молота на различнмх режимах
   

Предположительнме (ожидаемме) диаграммм наиболее близки к процес- сам^протекаювдим в нижней и верхней полостях рабочего цилиндра. Методика их построения наиболее полно изложена в работах [41, 42, 44]. Характернмй интегральнмй вид предположительньтх индикаторнмх диаграмм для всех ре- жимов работм штамповочного молота представлен на рис. 3.5 - 3.9.
Для режима автоматических последовательнмх ударов (рис. 3.5 и 3.6) ра- бочий процесс энергоносителя в нижней полости цилиндра при движении поршня вверх характеризуется тремя участками: впуска уН_т , расширения {ЗН_т и предварения вьшуска (1-у-/3)Н_т, а при движении поршня вниз-двумя участками: вьшуска (1-у~Р) и сжатия оставшегося в нижней полости энергоносителя (Р+у)Н_т . При этом кривая аф^с^е] строится по закону РУ = Сот! . Подстроч- нмй индекс “1” означает отклонение от кривой теоретической индикаторной диаграммм а Ъ с с1 е.




Рис. 3.5. Предположительная индикаторная диаграмма нижнего пара

40

Аналогичньш, в верхней полости цилиндра при движении поршня вниз, рабочий процесс энергоносителя характеризуется тремя участками: впуска уН_т > расширения (3'Н_т и предварения вьшуска (1-у'-(3) Н_т , а при движении вверх- двумя участками: вьшуска (1-у'~Р) Н_т и сжатия оставшегося энергоносителя (Р'⁺№т-
Участки у_хн Н_т для нижнего и у '_хн Н_т для верхнего пара показнвают ход подвижнмх частей до начала “мятия” пара, связанного с постепенньш пе- рекрнтием окон золотниковой втулки золотником. При этом давление пара на- чинает падать, а его скорость возрастать. Точки Ъ\ и с1'] означают “отсечку” впуска, после чего пар работает расширением. Точки (1 и Ъ' означают “отсечку” вьшуска. Предположительнне индикаторнне диаграммн служат для расчета расхода пара за цикл; расчета скорости подвижннх частей на любом участке пути Н_т и для определения числа ударов молота в единицу времени.




Рис.3.6. Предположительная индикаторная диаграмма верхнего пара

41

4. 
   Расчет паровоздушнмх молотов
   

Полньга тепловой расчет ПВМ сложен и основмвается на составлении ба- лансов работм всех действуюш,их сил при ходе подвижнмх частей вверх и вниз. Полностью методика расчета приводится в работах [41 , 42] ,кроме того,в ра- боте [41] дается методика построения профиля саблевидного рьгчага автома- тического управления молотом. Достаточно полное изложение методики при- водится в работе [43] .




Рис. 3.7. Предположительная индикаторная диаграмма полного единичного удара
Для ПВМ [43] определяют следуювдие величиньг:

1. 
   Монтажньга ход бабм Н_т вмбирают, в зависимости от массм ^сспГ па- даювдих частей (м.п.ч), по ГОСТу [8] или по таблице 3.1.
   
2. 
   Дольнме коэффициентм нижнего и верхнего вреднмх пространств со- ставляют: ср_и = 0,09 ; <р₀ =0,12 (см. п. 3.8.2 ).
   
3. 
   Диаметр рабочего цилиндра 1) и коэффициент штока а вмбирают по таблице 3.2.
   
4. 
   Вмсота бабм штамповочного молота принимается равной 0,8Н_т .
   

т , т	Ковочнме Нт, м	,_ Штамповочнме Нт 5 М
0,63	-	1,00
1,00	1,00...1,25	1,10
2,00	1,20...1,25	1,20
3,15	1,25...1,40	1,25
5,00	1,30...1,60	1,30
8,00	1,40...1,80	-
10,00	-	1,40
16,00	-	1,50
25,00	-	1,60

Таблица 3.2 Соотношения диаметров рабочих цилиндров (/)) и коэффициентов штока (а) т , т	Ковочнме			Штамповочнме
	Д мм	а	Д мм		а
0,63	-	-	230		0,81
1,00	280...330	0,81...0,89	280		0,81
2,00	380...430	0,85...0,89	380		0,85
3,15	460...550	0,85...0,90	460		0,85
5,00	530...560	0,87...0,90	530		0,87
8,00	620...720	0,88...0,90	630		0,87
10,00	-	-	720		0,88
16,00	-	-	920		0,88
25,00	-	-	>920		0,89

5. 
   Кратность хода золотника по отношению к ходу бабм (масштаб):
   

т₃ = Н₃ / Н_т. Практикой установленм следуюш,ие соотношения; для ковочнмх ПВМ т₃= 0,20...0,25 ; для штамповочнмх - 0,40.

6. 
   Наружньга диаметр золотника по его верхней и нижней полкам; для ко- вочнмх молотов Г>₃ =- 0,51) ; для штамповочнмх 1)₃ = 0,431).
   
7. 
   Суммарная плошадь золотниковой втулки: нижнего и верхнего ряда /_н =/_в = 0,1Ғ = 0,1 (жО/4),
   

среднего /_с = а_сЪ_с< 1,25/„.
Суммарная ширина окон любого ряда