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

Л = Р,/с, мм,

(3.20)

-М_к^) Р / т_ка)',

(3.21)




где а,• - угол поворота кривошипа для характернмх точек графика
(определяется в радианах а_рад = (а°/180°)л:).

Вмражение для определения а, в центральнмх механизмах записмва- ется -в аиде [31, с.31 ]

19

а, = агсСох

2(1-8_к)(1 + Я) + 8²_к

(3.23)




где = 8/К - относительньш ход ползуна.
По полученним значениям крутяодего момента строится график зави- симости крутявдего момента от угла поворота кривошипа для характернмх точек (угол оц принимается в радианах).
Плошадь полученного графика в масштабе соответствует затратам энергии при рабочем ходе (А_р). Вмражение для определения величинм А_р записмвается в виде ;

где М_ю и оц- крутявдий момент и угол поворота кривошипа для характернмх точек графика моментов.
Работа холостого хода определяется по формуле:

где А'хх- работа холостого хода за полнмй оборот коленчатого вала;
Ор = аг а^ - угол поворота коленчатого вала,соответствуювдий рабочему ходу пресса;
От = 15° - угол торможения (в радианах).
Работа А'хх может определена по графику [31] рис.38, с.78 или по формуле:

Для прессов с номинальнмм усилием до 1 кН величина А'_хх принима- ется равной номинальному усилию.
На стадии технического проекта, когда момент инерции ведоммх муф- той деталей неизвестен, работу на включение муфтм можно определить, ис- пользуя график рабочих нагрузок, по эмпирическому соотношению:

где 8, - ход ползуна пресса для характернмх точек графика нагрузок.
Мошность электродвигателя привода пресса рассчитьтвэют по формуле:

А_р = 0,5(М_к2(а1-а₂) + (М_к2 + М_к3)(а₂-а₃) + М_к3(а₃-а₄)), (3.24)

Ахх А хх (1~ ((%р+ Оп) / 2тс)

(3.25)




(3.26)




(3.27)

20
N = к-А_ц/102-г_ц , кВт

(3.28)

где к - коэффициент запаса мовдности (вмбирается по табл. [31, с.111] в зависимости от величинм рп_п ); р - коэффициент использования числа ходов [31] табл.13, с.116 ;
1_Ц = 60(рп,) - продолжительность работм пресса.
По расчетньш данньш вмбирают [30] ближайший больший по мовдно- сти электродвигатель и записмвают его параметрм.
Момент инерции маховика определяют по формуле:

где 8 = 2ке(8_н+8_р) - коэффициент неравномерности хода;
е - коэффициент, зависяший от соотношения между номинальнмм и критическим скольжением [31] табл. на с. 111 ;
8_Н - величина номинального скольжения [31] табл. на с. 111 ;
8_Р - величина упругого скольжения клиноременной передачи при но- минальной нагрузке (8_Р~0,01);
Кф - коэффициент избмточной работм (т.е.работм, вьшолняемой ма-




(3.29)

ховиком).

Величина Кф находится по формулам. при последовательнмх ходах




(3.30)

при работе на одиночнмх ходах




Диаметр маховика определяют из следуклцего соотношения:




(3.32)

Ширину обода маховика принимают равной
Ь =- 0,3 О_мх,

(3.33)

21

5. 
   Баланс энергетических затрат
   

Полньга баланс потребления энергии представлен на рис. 40 [31, с.84]. Надо иметь в виду, что это обший случай, иногда могут отсутствовать неко- торме составляюшие. Ориентировочньге даннме по структуре энергетическо- го баланса прессов различного назначения приведенм в табл. 12 [31, с.115], а параметрм энергетической системм прессов в табл.13 [31, с.116]. Следует отметить, что в табл. 12 отсутствуют даннме по работам пневматической по- душки(ек) и уравновешивателя(ей), которме увеличивают энергетические за- тратм пресса.
Сумма балансов потребления энергии единичнмми машинами служит для дальнейшего расчета энергетических сетей цеха.

6. 
   Расчет муфти включения и тормозов
   

Наибольшее распространение в прессостроении получили дисковме муфтм включения. Для расчета дисковой муфта определяют максимальнмй крутяший момент на кривошипном валу по формуле :
М_к = Р_и-т_к , МН м (3.34)
Значения Р и т_К в данную формулу берут при а = а_п, т.к. при а_п эти величинм имеют наибольшие значения. Затем определяют расчетнмй момент муфтм по формуле:
М_рас = ^-^, (3.35)
’ Лм

где р & 1,0... 1,3 - коэффициент запаса (учитмвает инерционность ведомой
части, нестабильность давления воздуха, колебания коэф- фициента трения); и_м, Цм - передаточное число и КПД привода от вала муфтм к криво- шипному валу соответственно.
Средний радиус кольца трения определяется по формуле ;
К =0,543 ,см, (3.36)
^•Чт'^дф-⁸'^квз'^т

где /л - коэффициент трения [36] табл.7 ;
с]_м- удельное усилие на дисках [36] табл.4 ; дф - коэффициент формь! [36]табл.8 ;
8 - относительная ширина кольца трения [36] табл.4 ; к_вз - коэффициент взаимного перекрмтия [36]табл.4 ;

22

т - число поверхностей трения.

По найденному Кс_Р определяют: ширину кольца трения \
В =8К_ср; (3.37)
внутренний радиус кольца трения
К₂ = Кф-0,5В ; (3.38)
наружньга радиус кольца трения
К!=К_ср + 0,5В. (3.39)
По известному В определяют: толвдину ведоммх дисков по условию жесткости
при В >35 см Н_д = (0,06... 0,08) В; (3.40)
при В <35 см Н_д = (0,09...0,11) В; (3.41)
толвдину ведувдего и опорного неоребреннмх дисков
Н₀ = (0,1...0,12) В; (3.42)
толвдину опорного оребренного диска
И₀ = (0,16...0,18)В; (3.43)
толвдину нажимного оребренного или неоребренного диска
Н_н = (0,14...0,16)В, (3.44)
По вдирине кольца трения из числа имеювдихся стандартизованнмх вставок ([25] табл.9 ^вмбирают длину /_в овальной или диаметр круглой вставки, соблюдая условие:

1. 
   >1_в/В >0,8 (3.45)
   

Если В /_в = 1,55... 1,9, то применяется двухрядное расположение вста- вок с перекрмтием, при В/ 1_в =2,2...2,4 - двухрядное без перекрмтия.
Количество вставок определяется из условия передачи расчетного кру- тявдего момента:
₌ _ (3.46)
^т-М-Чм-К_ср-^ғ.-#ср
где Ғ_в - пловдадь одной поверхности трения вставки .

Количество вставок, расположеннмх в верхнем п_в" .и нижнем п/ ря-
дах, Йринимается равнмми:
для Двухрядного расположения с перекрьгтием

23

п_в" = п_в' = 0,5 п_в; для двухрядного расположения без перекрнтия
п_в"=1,5 п_в'; п/ = 0,4 п_в

(3.47)

(3.48)

Момент, передаваемьш однодисковой муфтой со вставками, определя- ется по формуле

Для дисковмх муфт без вставок рекомендуется [31, с.228] определять размерм поверхностей трения по следуюшим формулам: внутренний радиус трения

где - удельное усилие на поверхности трения (д_м = 0,4...0,6 МПа при
частоте врашения вала до 180 об/мин ; д_м = 0,3 МПа при частоте врашения вала более 180 об/мин).
При расчете необходимо, чтобм М_м>М_мрасч. При несоблюдении дан- ного неравенства корректируются рамерм муфтм и число дисков с повтор- нмм определением М_м . Затем производится проверка работоспособности муфтм по показателю износа, величину показателя износа определяют по формуле ;

- М_с (0,05...0,12) МН • м - момент сопротивления вравдению ведомой час-

М_м 2ц (]_м Н._ср п_в Ғ_в

(3.49)




(3.50)




(3.51)

(3.52)

М_м =2/3 тгд_м/ит (К,³ - К₂³),

(3.53)




(3.54)




= 1,05...1,15 [24];

ти;

Л* • а>²_м/2 = А_м - работа на включение муфтм;

р - коэффициент использования числа ходов [36]табл.16 , [31"|табл.13 •

24

Ғ - плошадь фрикционних поверхностей трения.

Рассчитаннне по формуле (3.54) значения К_изн не должнн превишать рекомендуемнх значений [31] табл.32 .
После проверки показателя износа муфти определяют диаметр пневма- тического поршня Опм по формуле:
= 1,13^1 Ғ_ш , см, (3.55)
где Ғпм ~ пловдадь поршня:
Ғ_ш= 7 ^ .см², • «
(Р_р-Р_с)т_м-5_ФЯ

где Р_р - рабочее давление воздуха [32]табл.14 ;
Р_с ~ 0,045 МПа - статическое давление (предназначается для преодоле- ния сил трения уплотнениях поршня и сил сопротив- ления отводних пружин).
Усилие, необходимое для включения муфтн, определяется по форму-
лам:
для муфтн со вставками из ретинакса
&, =(и...1,15)(д„_г +_Чи ■п, Ғ,) , кН ; (3.57)
для муфтм с накладками из ферродо (без вставок);
е„ =(1.1- 1,15)(<2„ +х._4и(я;-К1)) , кН , (3.58)
где коэффициент (1,1... 1,15) учитивает утечки воздуха, потери на трение в уплотнениях;
Опр=- РсҒпм - усилие отводявдих пружин.
Усилие одной сжатой пружинн при максимальном ходе поршня опре- деляется по формуле:
Р„_р=а„_р/2„_р , кН, (3.59)
где 2пр - число пружин (принимается конструктивно с соблюдением крат- ности 3 или 4).
Затем рассчитивают параметри отводних пружин [31].
При расчете дискового тормоза необходимнй тормозной момент опре- деляется по формуле:
м_г„ ^57[3-^Аг , МН-м, (3.60)
■ ССу

25

где А_т = ^_вт-со_т /2 - работа торможения принимается равной А_м [31];
1_Т - передаточное число от вала тормоза к кривошипному валу; а_т - угол торможения в радианах (принимается равнмм 8... 12° для лис- тоштамповочнмх прессов; 20...30° - для ГКМ, КГШП и прессов- автоматов).
По расчетному тормозному моменту определяют размерм рабочих эле- ментов тормоза (формулм аналогичнме, как и для расчета муфтм).
Формулм для расчета тормозного момента имеют вид: для тормоза со вставками из ретинакса
М_т = 2/иц_тК_срп_вҒ_в , МН*м , (3.61)
где - удельное усилие на фрикционнмх поверхностях вставок
(ц_т = 1,2... 1,0 МПа при частоте вравдения вала тормоза до 180 об/мин и ^_т = 0,8...0,4 МПа при частоте вравдения 180 - 300 об/мин) ;
для тормоза без вставок (с накладками из ферродо)
М_Т =-^я- <7_г • /л гп-^К* -Л₂³). (3.62)
где дг⁼ 0,4...0,5 МПа при частоте вравдения вала тормоза до 180 об/мин и с!т= 0,1...0,2 МПа при частоте вравдения 180-350 об/мин.
I
При этом необходимо, чтобм М_т >М_Трасч . В противном случае кор- ректируются размерм рабочих элементов тормоза и число дисков с после- дуювдим перерасчетом значения М_т .
Показатель износа для тормозев рассчитмвается аналогично по тем же формулам, что и для муфт. Только в формуле (3.54) значение а_м следует за- менить на а_т , равное 0,8-0,9 , при расположении тормоза на кривошипном валуина 0,75-0,8 при расположении его на приемном валу.
При расчете пловдади пневмоцилиндра тормоза следует учитмвать не- обходимость создания дополнительного усилия на поршне для преодоления трения в шлицах нажимного диска и на боковмх поверхностях вставок. В со- ответствии с этим пловдадь поршня тормоза определяется по формуле:
Ғ_ш = ^ , СМ², (3.63)
Р ’ пр
где Р_р - рабочее давление воздуха (принимается аналогично, как и при рас- чете муфтм);
К_пр - приведенний радиус трения.

26

Значение К_пр для однодисковнх тормозов со вставками определяется по формуле:
1,94К ц д_ф
К = 7 гг^- , см (3.64)