Кривошипный обрезной пресс усилием 25 МН
Обрезные прессы, их предназначение для обрезки заусенцев в холодном или горячем состоянии. Понятие безотходной штамповки. Расчет кривошипного обрезного пресса, его технические характеристики. Расчет мощности электродвигателя и момента инерции маховика.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.12.2013 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский Государственный Университет
Кафедра "Машины и технологии обработки материалов давлением”
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
"Кузнечно-штамповочное оборудование”
на тему: Кривошипный обрезной пресс усилием 25 МН
Выполнил: Майзлина М.А.
Группа: МТ-528
Руководитель: Трусковский В.И.
Челябинск 2008
Содержание
- Введение
- 1. Кинетостатический расчет
- 2. Расчет узла ползун-шатун на прочность
- 2.1 Расчет шатуна
- 2.2 Проверочный расчёт болтов крепления крышки шатуна
- 2.2 Расчёт пальца
- 2.3 Расчёт направляющих
- 2.4 Расчет ползуна
- 2.5 Расчет уравновешивателя
- 3. Расчет на прочность цилиндрической зубчатой передачи
- 4. Расчет узла муфта-тормоз
- 4.1 Расчет муфты
- 4.2 Расчет тормоза
- 5. Расчет станины
- 6. Определение мощности электродвигателя и момента инерции маховика
- 6.1 Расчёт мощности электродвигателя
- 6.2 Расчёт момента инерции маховика
- 7. Расчет клиноременной передачи
- 8. Техника безопасности при работе на кривошипных прессах
- Заключение
- Литература
Введение
Обрезными называют прессы, предназначенные для обрезки заусенцев в холодном или горячем состоянии. В холодном состоянии заусенцы обрезают только у небольших поковок: при малом периметре обрезки усилие оказывается не слишком высоким даже при обработке холодного металла. У крупных поковок заусенцы обрезают только в горячем состоянии.
В последние годы достигнуты значительные успехи в так называемой безотходной штамповке, т.е. штамповке, при которой не происходит образования заусенцев. Использование в качестве заготовок специального и периодического проката также приводит к сокращению количества металла, идущего в заусенцы. Однако крупные и средние по габаритным размерам и массе поковки штампуют с заусенцами, масса которых достигает 20 и даже 50% массы поковок. Это обусловливает широкое использование в кузнечных цехах обрезных прессов.
Обрезные прессы обычно изготовляют однокривошипными двухстоечными с усилием 1,6…25 МН и числом ходов 32…6 в минуту.
Данный курсовой проект предусматривает расчет кривошипного обрезного пресса со следующей технической характеристикой (табл.1):
Таблица 1.
Техническая характеристика пресса
|
Номинальное усилие |
МН |
25 |
|||
|
Ход ползуна H |
мм |
600 |
|||
|
Число ходов в минуту, не менее |
ход/мин |
6 |
|||
|
Наибольшее расстояние H2 столом и ползуном в его нижнем положении |
мм |
1380 |
|||
|
Регулировка расстояния между столом и ползуном |
мм |
220 |
|||
|
Размеры стола |
слева направо |
мм |
2000 |
||
|
спереди назад |
2800 |
||||
|
Размеры отверстия в столе |
слева направо |
мм |
1400 |
||
|
спереди назад |
1400 |
||||
|
Размеры ползуна |
слева направо |
мм |
1600 |
||
|
спереди назад |
мм |
2400 |
|||
|
Расстояние от стола до направляющих |
мм |
1400 |
|||
|
Расстояние между направляющими |
мм |
1740 |
|||
|
Толщина подштамповой плиты |
мм |
300 |
|||
|
Электродвигатель главного привода |
Тип АК101-4 |
Мощность |
кВт |
125 |
|
|
Число оборотов |
об/мин |
1425 |
|||
|
Электродвигатель механизма регулировки штамповой высоты |
Тип АО63-4 |
Мощность |
кВт |
14 |
|
|
Число оборотов |
об/мин |
1460 |
|||
|
Габариты пресса в плане |
слева направо |
мм |
4525 |
||
|
спереди назад |
мм |
4800 |
|||
|
Наибольшая высота над уровнем пола |
мм |
9160 |
|||
|
Масса пресса (без тележки фундам.) |
кг |
280000 |
1. Кинетостатический расчет
Устройство и принцип действия обрезного пресса (рис.1).
Рисунок 1. Кинематическая схема пресса
От электродвигателя 1 крутящий момент передается через клиноременную передачу 2 маховику 4 и от него через муфту 3 - к промежуточному валу 6, на котором расположен тормоз 7. От вала 6 через систему зубчатых передач 5 крутящий момент передается эксцентриковому блоку 8, приводящему в движение шатун 9 и ползун 14. Эксцентриситет блока 10 является постоянным, вследствие чего ход пресса может изменяться. Шатун с ползуном соединен винтовой парой 11, относительное вращение винтовой пары - от электродвигателя 13 через зубчатую муфту 12 и редукторы 10. В результате этого вращения осуществляются перемещение ползуна 14 относительно шатуна 9 и регулирование величины штампового пространства.
В качестве главного исполнительного механизма пресса использован механизм аксиального типа (рис. 2).
Рисунок 2. Схема исполнительного механизма
При определении кинематических параметров (перемещения, скорости и ускорения ползуна) кривошипно-ползунного механизма использую аналитический метод.
Перемещение ползуна аксиального механизма можно определить из уравнения (1).
, (1)
где л = R/L - коэффициент шатуна, определяемый по рекомендациям в литературе.
кривошипный обрезной пресс маховик
Дифференцируя уравнение (1) по времени и принимая, что угловая скорость вращения кривошипа da/dt = щ = const, получаем выражение (2) для определения скорости перемещения:
. (2)
Аналогично дифференцируя уравнение (2), получаем выражение для определения ускорения:
. (3)
Полный ход Н ползуна аксиального механизма равен 2R. Для определения длины шатуна необходимо задаться величиной , рекомендуемой в литературе [1] для обрезных прессов. Расчет будем производить с помощью программы MathCAD 2000. Результаты расчетов приведены в виде таблицы значений (табл. 2) и графиков зависимостей.
(рис.3).
Введем обозначения: S - путь ползуна, мм, v - скорость ползуна, м/с, R - радиус кривошипа, мм, H - ход ползуна, мм, L - длина шатуна, мм, - угол поворота кривошипа, град, - угловая скорость, с-1, - коэффициент шатуна.
Таблица 2
Результаты кинематостатического расчёта
|
б, град |
S, м |
н, м/с |
j, м/с2 |
|
|
0 |
0.000 |
0.000 |
0.130 |
|
|
10 |
0.005 |
0.036 |
0.128 |
|
|
20 |
0.020 |
0.071 |
0.120 |
|
|
30 |
0.044 |
0.102 |
0.108 |
|
|
40 |
0.076 |
0.130 |
0.093 |
|
|
50 |
0.116 |
0.154 |
0.074 |
|
|
60 |
0.161 |
0.171 |
0.053 |
|
|
70 |
0.211 |
0.183 |
0.031 |
|
|
80 |
0.262 |
0.189 |
0.009 |
|
|
90 |
0.315 |
0.188 |
-0.012 |
|
|
100 |
0.367 |
0.182 |
-0.032 |
|
|
110 |
0.416 |
0.171 |
-0.050 |
|
|
120 |
0.461 |
0.155 |
-0.065 |
|
|
130 |
0.502 |
0.135 |
-0.078 |
|
|
140 |
0.536 |
0.112 |
-0.089 |
|
|
150 |
0.564 |
0.086 |
-0.097 |
|
|
160 |
0.584 |
0.058 |
-0.102 |
|
|
170 |
0.596 |
0.030 |
-0.106 |
|
|
180 |
0.600 |
0.000 |
-0.107 |
Рисунок 3. Графики изменения кинематических параметров
Проверим выбранные размеры деталей на отсутствие пересечений при движении: сумма радиуса колеса эксцентриковой шестерни и радиуса эксцентрика должна быть меньше длины шатуна. Сумма равна 160 + 54 = 214 см. Длина шатуна 300 см.
Таким образом, данные размеры могут быть приняты к дальнейшим расчетам.
Определим допускаемое усилие на ползуне РD по прочности эксцентрикового вала в его расчетном сечении (рис.4), расчет также проводится при помощи программы MathCAD 2000.
Рисунок 4. Расчётная схема привода
Исходные данные:
График приведенного плеча силы приведен на рис.5.
Рисунок 5. Приведенное плечо силы
Усилие, допускаемое прочностью вала в сечении Е - Е (рис. 4):
По результатам вычислений (табл. 3) строится график допускаемых усилий на ползуне РD = f (б) (рис. 6).
Таблица 3
Результаты расчётов усилия на ползуне
|
б, град |
mK (б), см |
PD (б), Н |
|
|
0 |
0.918 |
25227933.809 |
|
|
10 |
6.639 |
25141525.021 |
|
|
20 |
12.139 |
25059028.094 |
|
|
30 |
17.208 |
24983459.909 |
|
|
40 |
21.663 |
24917423.598 |
|
|
50 |
25.352 |
24863000.596 |
|
|
60 |
28.164 |
24821685.474 |
|
|
70 |
30.028 |
24794363.856 |
|
|
80 |
30.919 |
24781330.300 |
|
|
90 |
30.850 |
24782340.345 |
Рисунок 6. График допускаемых усилий на ползуне
2. Расчет узла ползун-шатун на прочность
2.1 Расчет шатуна
Рисунок 7. Расчётная схема шатуна
Материал шатуна: Сталь 35Л, [у] = 100 МПа
За расчетное усилие для шатунов однокривошипных прессов принимают номинальное усилие пресса Рн.
Расчет проводится на сжатие и изгиб.
Напряжение сжатия:
усж =,
где Рн = 25 МН - номинальное усилие пресса;
F = 302518 мм2 - площадь поперечного сечения.
=
Напряжение изгиба:
уи ,
где WА-А = = 3107497 мм3 - момент сопротивления изгибу расчетного сечения;
b = 270 мм, b' = 80 мм, h = 550 мм, h1= 250 мм, h2= 250 мм;
= - 12429988 Нмм - изгибающий момент;
x - расстояние опасного сечения от оси малой головки шатуна (на рис.7 - x1). уи = 4 МПа.
Результирующее напряжение в рассматриваемом сечении:
= 83 + 4 = 87 МПа, что меньше допустимого.
2.2 Проверочный расчёт болтов крепления крышки шатуна
Рисунок 8. Эскиз болта крепления крышки шатуна.
Напряжение в болте:
, (10)
где 1,25 - коэффициент затяжки;
- площадь наименьшего сечения болта, мм2;
z = 4 - число болтов;
- расчётная сила;
=100 МПа - допускаемое напряжение в болте [2].
= 51,8 МПа<100 МПа,
Запас прочности по усталости:
, (11)
где =240 МПа для стали 45,kk=4,5;
, (12)
где lб - длина болта, мм; lд - длина стягиваемой детали, мм; Fд - площадь стягиваемой детали, мм2; Ед, Еб - модули упругости для материалов стягиваемой детали и болта; т.к. материал стягиваемой детали и болтов сталь 45, то Ед= Еб=2,1х105, .
Мпа
2.2 Расчёт пальца
Рисунок 9. Расчётная схема пальца.
Производим расчёт пальца на смятие. Напряжение смятия:
, (13)
где Р=РН - расчётная сила, Н;
dп1 - диаметр опорной поверхности пальца, мм;
b1 - длина опорной поверхности пальца, мм;
[у] =800 МПа - допускаемое напряжение смятия для стали 45.
МПа<800 Мпа
Напряжение смятия ниже допускаемого.
2.3 Расчёт направляющих
Рисунок 10. Силовые факторы, действующие на направляющие ползуна
Определяем силовые факторы М и N, действующие на ползун, путем переноса всех сил в центр тяжести площади направляющих. Величина N определяется для угла поворота кривошипа, равного номинальному углу для пресса.
Сила, приложенная со стороны ползуна к направляющим (в центре тяжести их площади):
кН.
где PН - усилие, действующее по ползуну, кН;
в = 0, т.к. расчет будем вести для б = 0
Для сочленения ползуна с шатуном посредством пальца:
;
;
,
где b = 0,68 м.
м
;
;
;
;
кНм
Удельные усилия на направляющие:
а) от силы N = NГ
МПа;
б) от момента М
МПа;
,
МПа,
МПа,
где a = 102 мм - ширина направляющих; n = LН / B.
Суммарное удельное усилие:
МПа.
Максимальное удельное усилие в основном определяет износ направляющих; поэтому это усилие необходимо сравнивать с допускаемым удельным усилием. Перекос ползуна зависит от величины рм мах. Чем больше эта составляющая удельного усилия, тем больше износ по краям направляющих и тем больше возможный перекос ползуна.
Наибольшее допускаемое удельное усилие [р] для бронзовых планок (БрО5Ц5С5) составляет 3,5 МПа.
2.4 Расчет ползуна
Хотя в быстроходных кривошипных машинах (прессах) ползун испытывает удар при соприкосновении с заготовкой, но, как показывают расчеты, усилие не превышает 1/3 PH. В связи с этим расчет ползунов однокривошипных прессов ведут на усилие РН. Для призматических ползунов без дополнительных направляющих проверяют сжимающие напряжения в опасном сечении ползуна под шатуном площадью FI-I (рис.11).
Рисунок 11. Расчётная схема ползуна
,
где [усж] - допускаемое напряжение сжатия в опасном сечении ползуна.
МПа.
2.5 Расчет уравновешивателя
Исходные данные:
число ходов пресса в минуту n = 6 мин-1,ход ползуна пресса H = 600 мм,
вес ползуна пресса с подвижными частями, коленчатым валом и верхним штампом GП (0,005…0,009) РН, GП = 0,008 25000000 = 200000 Н,
число цилиндров уравновешивателей i = 2, расчетное давление в ресивере цилиндров уравновешивателей 0,3-0,35 МПа,
длина цилиндра уравновешивателя Sц = 1,15Н, Sц = 690 мм.
Составляющая от инерционных усилий, действующих на ползун, Н:
,
где R - радиус кривошипа, м.
2655 кН
Диаметр цилиндра уравновешивателя:
где 200000 + 2655 = 202655 Н;
p = 0,35 - давление в ресивере, МПа;
dшт = 82 - диаметр штока мм.
мм.
Объем ресивера уравновешивателя:
2,15 м3.
3. Расчет на прочность цилиндрической зубчатой передачи
Расчет сводится к определению усилия допускаемого прочностью тихоходной передачи.
,
где - крутящий момент, допускаемый прочностью зубьев зубчатого колеса;
- приведенное плечо силы;
- для двустороннего и раздвоенного привода;
Крутящий момент для зубчатой передачи может определяться в виде трех проверок. В формулу для определения допускаемого усилия подставляется наименьшее полученное значение . Для зубчатых передач закрытого типа используют 2-ую и 3-ю проверки.
Проверка 2.
Допускаемый крутящий момент , передаваемый колесом, определяют исходя из усталостной прочности зубьев колес на изгиб (материал колеса - сталь 45)
,
где 0, 194 - коэффициент формы зуба колеса;
= 330 МПа - предел выносливости материала колеса при изгибе и симметричном цикле;
- коэффициент, учитывающий степень перекрытия;
= 1,05 - коэффициент нагрузки при изгибе;
- коэффициент, учитывающий нагружение передачи моментом, обратным по знаку рабочему моменту, передаваемому муфтой;
2,3 - табличный коэффициент;
- коэффициент запаса прочности относительно предела выносливости при изгибе при нереверсивной нагрузке.
.
Проверка 3. Крутящий момент определяют исходя из допустимой пластической деформации зубьев:
,
где - допускаемое нормальное контактное напряжение [2, табл. 4.1], исходя из усталостной прочности поверхности зубьев (сталь 45 - );
- коэффициент, учитывающий модуль упругости материала зубчатого колеса и шестерни ( - сталь по стали);
- коэффициент, учитывающий угол зацепления и угол наклона зуба (для прямозубых колес с угловой коррекцией
,
где - угол зацепления);
- угол наклона зуба колеса;
= 175 - число зубьев колеса;
= 20 - нормальный модуль зацепления, мм;
= 0,35 - ширина венца колеса, м;
= 7 - передаточное число;
0,66 - коэффициент нагрузки при расчете по допускаемым пластическим деформациям.
24743 кНм.
График усилий, допускаемых прочностью колеса тихоходной пары, приведен на рисунке 12.
Рисунок 12. График усилий, допускаемых прочностью колеса тихоходной пары
4. Расчет узла муфта-тормоз
4.1 Расчет муфты
Муфта относится к сцепным устройствам и предназначена для соединения привода пресса с главным валом исполнительного механизма и сообщения ему необходимого крутящего момента.
Исходным для расчета является максимальный крутящий момент МК. max, действующий на коленчатом валу и приведенный к валу муфты.
На прессе установлена однодисковая муфта с фрикционными обкладками. Расчетный момент муфты определяется следующим образом:
Н·м,
где в = 1 - коэффициент запаса, учитывающий инерционность ведомой части;
PН - номинальное усилие пресса;
mK (бН) - приведенное плечо силы в реальном механизме на номинальном угле поворота кривошипа (20);
i = 79 - передаточное число от вала муфты к главному валу;
ззуб = 0,96 - КПД зубчатых передач от вала муфты к главному валу.
Согласно нормалям машиностроения на однодисковые консольные и на межопорные муфты передаваемый момент должен быть равен числу, выбранному из ряда значений. Таким образом, передаваемый момент будет [2]: = 50000 Н·м
Выбор фрикционного материала зависит от условий эксплуатации фрикционного узла. При легких условиях работы (число включений и число оборотов вала муфты небольшие) любые фрикционные материалы работают устойчиво. По рекомендациям, приведенным в литературе [3] для обрезного пресса с номинальным усилием 25 МН и установке фрикционного узла на приемном валу с частотой вращения более 400 об/мин, выбирем материал козид (или 143-66).
Для муфт с обкладками:
ММ = ,
где f = 0,35 - коэффициент трения;
qм = 0,3 МПа - удельное давление на обкладках;
m = 4 - число поверхностей трения;
R1 - наружный радиус диска обкладок;
R2 - внутренний радиус диска обкладок.
Зададимся внутренним радиусом диска обкладок R2 = 0,33 м и рассчитаем наружный:
м.
Назначаем радиусы дисков обкладок: R1= 0,45 м, R2= 0,33 м.
Проверочный расчет муфты по коэффициенту износа:
где ам = 1,05 - коэффициент работоспособности;
р = 0,6 - коэффициент использования числа ходов;
nпр = 6 - номинальная частота ходов в минуту;
щм = iщгл. вал - угловая скорость вала муфты, щм = 79 · 0,625 = 49,6 с-1;
F - площадь фрикционных поверхностей,
F = м2;
JВ.М. - момент инерции ведомых частей муфты
;
где МС = (0,05…0,12) •ММ - коэффициент работоспособности;
t = 0,2 - время включения муфты [3];
щ =щм - угловая скорость вала муфты,
0,183 кНмс2.
Переведем 0,183 кНмс2 = 18,3 кгмс2.
kИЗН = 0,07 МДж/ (м2·мин) < 0,4 МДж/ (м2 ·мин)
По рассчитанному моменту строим график, допускаемых муфтой усилий (рис.13).
Рисунок 13 - График допускаемых муфтой усилий
4.2 Расчет тормоза
Тормоз предназначен для выключения, остановки привода и исполнительного механизма после выключения муфты.
Расчет тормоза сводится к определению тормозного момента и определения удельных усилий на обкладках тормоза.
,
где JВМТ = JВ. М =18,3 кгмс2 - момент инерции ведомых частей тормоза;
щт = 49,6 с-1 - угловая скорость вала тормоза;
iт = 79 - передаточное число от вала тормоза к главному валу;
б = 10є - угол торможения,
1633 Н·м
Для тормоза с обкладками:
МТ = ,
где R1 = 0.45м - наружный радиус диска обкладок;
R2 = 0,33 м - внутренний радиус диска обкладок;
m = 2 - число поверхностей трения;
f = 0,35 - коэффициент трения,
1633 = ,
q = 0,02 МПа.
Допускаемые удельные давления при оборотах вала больших 180 об/мин [q] =0,1…0,2 МПа.
Рисунок 14. График усилий по ползуну, допускаемых прочностью деталей пресса и характеристикой муфты
РН = f (б) - горизонталь, соответствующая номинальному усилию пресса;
РD = f (б) - график усилий по ползуну, допускаемых прочностью главного вала;
РЗ = f (б) - график усилий, допускаемых прочностью зубчатой передачи;
РМ = f (б) - график усилий по ползуну, рассчитанный исходя из момента, передаваемого муфтой;
Из графика видно, что лимитирующим элементом является зубчатая передача.
5. Расчет станины
Станины служат для крепления всех узлов входящих в конструкцию пресса. На станину замыкаются все силовые линии напряжений. Станина самый дорогой узел пресса и наиболее ответственный, следовательно, она должна быть прочной и обладать достаточной жесткостью.
Станина в данном прессе составная, поэтому ее расчет сводится к расчету стяжных шпилек и проверке напряжений затяжки в стойках. В прессе имеется четыре стяжных шпильки.
Определяем диаметр стяжной шпильки в проточке, в см, в зависимости от номинального усилия пресса РН, в кН:
.
В нашем случае Рн = 25000 кН, тогда:
= 33,2 см.
Выбираем усилие затяжки:
PЗ =ЗPН,
для обрезного однокривошипного пресса З = 1,3, таким образом,
PЗ=1,325000 = 32500 кН.
Составляем эскиз станины (рис.15) и определяем напряжение затяжки в стойках:
ст = PЗ / (2Fст min),
где Fст min - минимальное сечение в стойках станины, Fст min = 457652 мм2.
ст = 25000000 / (2457652) =27,3 МПа.
Рисунок 15. Эскиз станины
Определим угол поворота гайки при затяжке.
Удлинение шпильки при затяжке, мм:
,
где lш. р=10763 мм - расчетная длина шпильки (рис.16);
i = 4 - число шпилек;
Еш = 2•105 МПа - модуль упругости материала шпильки;
Fш. пр - расчетная приведенную площадь сечения шпильки, которая находится по формуле:
Рисунок 16. Стяжная шпилька
= 108462 мм2,
= 4 мм.
Укорочение станины при затяжке шпилек:
,
= 0,72 мм - укорочение стойки при затяжке;
= 0,36 мм - укорочение траверсы при затяжке соединения;
=0,16 мм - укорочение стола при затяжке.
0,72+0,36+0,16 = 1,24 мм.
Угол поворота гайки при затяжке шпилек:
,
где s - шаг резьбы. Примем упорную резьбу Уп 37012,360 (4+1,24) /12 = 157 град.
Строим диаграмму затянутого соединения (рис.17).
За расчетную нагрузку принимаем номинальное усилие.
В случае полной разгрузки стоек при работе шпилька воспринимает критическую нагрузку Pкр. Напряжение в шпильке при работе:
,
где РШ. Р = РЗ + РНС / (С+Ш);
Ш = ШЗ+ТР+СТ.
Подсчитаем:
= 103,8 МПа.
Рисунок 17. Диаграмма затянутого соединения системы стяжные шпильки - станина
Рассчитаем стол пресса. При расчете стола принимают нагрузку q, равнораспределенную на длине 2/3L. Прогиб стола определяют по формуле:
,
где I - момент инерции поперечного сечения стола;
F - площадь поперечного сечения стола;
[f] /L = 0,3 мм/м.
В нашем случае, момент инерции рассчитывается для сечения из двух равных прямоугольников, из-за наличия отверстия в столе пресса
.
Коэффициент k принимаем равным 1,8.
Модуль упругости для материала стола Е = 1,5105 МПа.
Модуль упругости при сдвиге G = 6104 МПа.
Длина стола L=2800 мм.
Распределенная нагрузка равна:
q = , (49)
q = 25000000/ (28002/3) = 13393 Н/мм2.
Таким образом:
мм/м,
что меньше допустимого.
6. Определение мощности электродвигателя и момента инерции маховика
6.1 Расчёт мощности электродвигателя
Мощность электродвигателя выбирают исходя из средней работы за цикл с некоторым запасом.
, кВт,
где kЭ - коэффициент запаса, при фактическом числе ходов в минуту меньше 15, kн = 1,2 [5];
- механический КПД привода, =0,95;
Ам - расход энергии на включение и разгон муфты, Дж;
АР - расход энергии на рабочий ход, Дж;
Ахх - работа холостого хода, Дж;
tЦ - время цикла, с.
Запишем уравнение энергетического баланса:
,
,
где Апл - работа пластической деформации, Дж;
Аупр - работа на упругую деформацию пресса (Аупр?0), Дж;
Аf - работа сил трения при рабочем ходе, Дж;
Аfупр - работа сил трения при упругой деформации пресса, Дж;
Работа на пластическое деформирование:
Апл=0,04•РН•Н=0,04•25•106•0,6=600000 Дж
где Н - ход пресса, м;
РН - номинальное усилие пресса, Н.
Работа сил трения на рабочем ходе:
Аf=0,9•Апл=540000 Дж.
Работа сил трения при упругой деформации пресса:
Аfупр=120000 Дж.
Работа пресса на холостом ходе:
Ахх=0,5•Апл=0,5•600000=300000 Дж.
Работа пресса на рабочем ходе:
Дж.
Максимум усилия деформации принимается равным номиналу пресса Рmax=25 МН. Время цикла:
tц=с,
где р=0,45 - коэффициент использования числа ходов пресса;
n=6 - частота ходов ползуна, мин-1.
Расход энергии на включение муфты определим следующим образом:
Ам=0,02•РН•Н=0,02•25•106•0,6=300000 Дж.
Таким образом, потребная мощность электродвигателя будет равна:
кВт.
Двигатель АИР280S4 Nдв=110 кВт, n0=1500 об/мин.
Номинальная частота вращения двигателя:
,
где SH - номинальное скольжение, SH=0,04;
n0 - синхронная частота вращения двигателя, n0=1500 об/мин.
об/мин.
6.2 Расчёт момента инерции маховика
Момент инерции маховика определяется по зависимости:
,
где 211,2 (0,04+0,04) =0, 192 - коэффициент неравномерности вращения маховика;
0,04 - величина упругого скольжения клиноременной передачи при номинальной нагрузке;
0,04 - номинальное скольжение электродвигателя;
=1,2 - запас мощности электродвигателя;
0,96 - КПД зубчатой передачи.
150 с-1 - угловая скорость маховика;
0,94 - коэффициент избыточной работы.
Нмс2.
7. Расчет клиноременной передачи
В задачу расчета входит определение размеров и количества ремней, усилия действующего на вал оси клиноременной передачи.
D1 = 500 мм - диаметр малого шкива;
D2 = D1i - диаметр большого шкива;
где i = iобщ / iзубч - передаточное отношение;
iобщ = 237 - передаточное отношение от вала двигателя к главному валу;
iзубч = 79 - передаточное отношение зубчатых передач привода;
D2 = 400·237/79 = 1500 мм.
Окружная скорость ремней:
м/с
Минимальное межосевое расстояние определяется из условия:
Принимаем l0=1750 мм.
Определяем расчётную длину ремней:
мм
Значение округляем до ближайшего стандартного [4] L = 6700 мм.
Определяем окончательное межосевое расстояние.
,
мм
По ГОСТ 1284.1 - 89 выбираем ремень нормального сечения [4] (рис.18):
Ремень Г-6700 Ш ГОСТ 1284.1-89.
Рисунок 18. Эскиз сечения клинового ремня
Тип Г, ao = 27 мм, a = 32 мм, h = 20 мм.
Угол обхвата ремнем ведущего шкива:
б1 =
Определим количество клиновых ремней:
Z = Nд / (No·k1·k2)
где k1 - коэффициент, зависящий от угла обхвата [4, табл.30];
k2 - коэффициент, учитывающий характер нагрузки и режим работы [4, табл.31];
NД - мощность, передаваемая передачей;
NO - мощность, передаваемая одним ремнем.
В нашем случае k1=0,9, k2=0,68, NД=110 кВт, NO=19 кВт
Z = 110/ (19 ·0,9 ·0,68) = 9,4, принимаем z = 9.
8. Техника безопасности при работе на кривошипных прессах
Комплекс устройств для безопасной работы на кривошипных прессах, связанных непосредственно с машиной, включает:
1. Устройства внешней защиты.
2. Устройства блокировки привода.
3. Электрозащиту пресса.
4. Предохранительные устройства, предупреждающие поломку узлов и деталей пресса.
5. Устройства по механизации и автоматизации штамповки.
В первую категорию устройства входят активные и пассивные ограждения, не допускающие попадания рук штамповщика в опасную зону движения деталей пресса или штампа.
К активным ограждающим устройствам относятся подвижные заградительные решетки. Подвижные заградительные решетки крепятся непосредственно к ползуну либо при помощи системы рычагов связаны с движением ползуна. Опускаясь вниз или поворачиваясь, решетка перекрывает доступ в штамповое пространство пресса. Если штамповщик находится в опасной зоне, то решетка с силой выталкивает его оттуда. Опыт эксплуатации прессового оборудования показал, что эти относительно несложные устройства эффективно предупреждают травматизм в цехах.
Пассивные ограждения в виде стационарных щитков, крышек и т.п. закрывают выступающие подвижные части привода и исполнительных механизмов пресса. Подобная тенденция - скрыть подвижные и сгладить выступающие части пресса - получает логическое завершение в конструкциях закрытых прессов с закрытым приводом.
Блокировка привода пресса предусматривает устройства предупредительного характера и активные устройства. В частности, двухкнопочное или двухрукояточное включение по принципу занятости рук надежно предупреждает травматизм. К устройствам активной блокировки привода относится фотоэлектронная защита: цепь управления муфтой тотчас блокируется, вызывая
остановку главного исполнительного механизма, если руки или сам рабочий прерывает световой поток защитного устройства. Из-за некоторой инерционности фотозащиты ее рекомендуется применять на крупных тихоходных прессах.
Для того чтобы оградить штамповщика и других лиц обслуживающего персонала от поражения электротоком при нарушении изоляции электроцепей и аппаратуры, кривошипные прессы необходимо тщательно заземлять.
Предохранительные устройства служат прежде всего для сохранения целостности пресса. Тем не менее их защитные функции вполне очевидны, так как всякая поломка узлов и деталей пресса может явиться прямой или косвенной причиной травмы рабочего. Целесообразно снабжать предохранительные устройства прессов средствами световой или звуковой сигнализации о наступившем нарушении номинального режима работы.
В сложном комплексе конструкторских мероприятий по технике безопасности, к сожалению, имеется существенный недостаток: подчас они способствуют ослаблению бдительности обслуживающего персонала, особенно работников службы механика. Поэтому гарантия от травматизма - это не только наличие тех или иных устройств, но и обязательное поддержание механизмов, узлов и всего пресса в исправном состоянии и правильная его эксплуатация.
Заключение
В результате проведенных расчетов был спроектирован обрезной пресс усилием 25 МН.
Параметры технологического процесса и оборудования соответствуют требованиям ГОСТ. Компоновка пресса соответствует потребностям, требованиям технического задания.
При проектировании был проведен анализ параметров машины, ее кинематическая схема, механизмы силовой цепи и т.д.
В процессе расчетов и оформлении конструкторской документации применялась ЭВМ. Для проведения кинетостатических расчетов пресса использовалась программа MathCAD 2000, в качестве чертёжной среды использована отечественная CAD-система КОМПАС - 3D.
Литература
1. Элементы расчета кривошипных прессов: Методические указания к самостоятельной работе / Составитель В.И. Трусковский. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2001. - 29 с.
2. 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. - 576с.
3. Системы включения кривошипных прессов. Расчет и проектирование. Власов В.И.М., "Машиностроение", 1969, 272 с.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 559 с.
5. Кузнечно-штамповочное оборудование. Прессы. Живов Л.И., Овчинников А.Г. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981. - 376 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание кривошипного пресса, его технические характеристики, устройство и составные части. Вычисление параметров кривошипных машин: расчёт мощности электродвигателя и кинематических параметров, определение крутящего момента, расчёт зубчатых передач.
курсовая работа [418,7 K], добавлен 16.07.2012Техническая характеристика обрезного однокривошипного закрытого пресса. Описание устройства и принцип работы. Определение основных размеров главного вала эксцентрикового типа. Прочностной расчет основных узлов конструкции пресса. Энергетические затраты.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.04.2010Краткое описание пресса кривошипного закрытого действия, его основные параметры и размеры. Кинематический расчет устройства. Построение графика скоростей ползуна. Силовой расчёт и условия прочности. Допустимые усилия на ползуне. Энергетика пресса.
курсовая работа [398,6 K], добавлен 17.12.2010Определение экономических показателей использования металла. Конструкторский расчет штампа для формоизменяющих операций. Определение усилие обрезки и выбор обрезного пресса. Выбор температурного интервала штамповки и подбор нагревательных устройств.
курсовая работа [543,1 K], добавлен 23.01.2013Определение радиуса кривошипа, длины шатуна и номинальной силы пресса. Расчет частоты ходов ползуна пресса и предварительный выбор электродвигателя. Проектирование кинематической схемы пресса. Определение момента инерции маховика, его размеров и массы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.11.2011Кинематические параметры и схема кривошипной машины. Определение параметров пресса. Проектирование и расчет главного вала традиционным методом и методом конечных элементов. Анализ статических узловых напряжений. Расчет конструктивных параметров маховика.
курсовая работа [673,5 K], добавлен 17.03.2016Устройство и принципиальная схема штангового брикетирующего пресса. Действие сил при движении штанги во время рабочего хода. Индикаторная диаграмма пресса. Определение необходимого момента инерции маховика. Расчет и схема клиноременной передачи.
контрольная работа [422,0 K], добавлен 20.06.2013Механизм действия кривошипного пресса и области его применения. Структурный анализ механизма, кинематическое и динамическое исследование. Силовой расчет, выбор положения, построение плана ускорений. Синтез кулачкового механизма и планетарного редуктора.
курсовая работа [670,7 K], добавлен 05.11.2011Основные положения динамики металлургических машин. Разработка кинематической и эквивалентной расчетной схемы механизма поворота желоба для разливки чугуна. Определение момента инерции и расчет геометрических параметров маховика дыропробивного пресса.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 02.05.2012Общая характеристика способа производства и анализ проекта горизонтального гидравлического пресса. Расчет главного цилиндра, плунжера пресса, колонн, контейнера, бака наполнения. Описание смазки пресса. Техника безопасности во время работы пресса.
курсовая работа [752,1 K], добавлен 17.02.2014Анализ конструктивных и технологических особенностей штампуемой детали. Выбор способа штамповки, конструирование ее переходов и расчет размеров и сходной заготовки. Конструирование штампа (молотового, обрезного). Расчет завершающих и отделочных операций.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 28.01.2014Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма. Построение планов положения, скоростей, ускорений и кинематических диаграмм. Определение результирующих сил инерции и уравновешивающей силы. Расчет момента инерции маховика. Синтез кулачкового механизма.
курсовая работа [522,4 K], добавлен 23.01.2013Определение мощности электродвигателя. Выбор типа электродвигателя. Определение момента инерции маховика (метод К.Э. Рериха). Работа сил резания. Расчет диаметра вала по вращающему моменту от двигателя. Анализ механизма резания лесопильной рамы.
реферат [239,8 K], добавлен 20.09.2012Проектирование основного рычажного механизма, расчет момента инерции маховика, определение истинного закона движения звена приведения. Расчет геометрических параметров. Качественные и кинематические характеристики эвольвентного зубчатого зацепления.
курсовая работа [168,5 K], добавлен 28.01.2011Исследование устройства и принципа действия фрикционного пресса. Техническая характеристика и описание основных узлов станка. Требования к электроприводу и автоматике. Выбор рода тока и величины питающего напряжения. Расчет мощности электродвигателя.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 16.02.2016Схемы блокировки на кузнечнопрессовом оборудовании. Проектирование структурной схемы фотобарьера для оператора пресса. Составление программы для PIC-контроллера, разработка конструкции, способа крепления. Расчет расстояния установки от рабочей зоны.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 28.12.2011Проект участка кузнечно-прессового цеха для изготовления детали "втулка". Обоснование выбора кривошипного горячештамповочного пресса. Расчет усилий штамповки, численности работников цеха. Расчет и подбор технологического оборудования; схема рабочих мест.
лабораторная работа [256,2 K], добавлен 22.12.2015Особенности изготовления штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах. Анализ принципа работы деформирующего оборудования и штамповочной оснастки. Основное назначение кривошипного пресса с вращающимся штамподержателем, конструктивные особенности.
контрольная работа [518,3 K], добавлен 12.12.2012Проект винтового механизма пресса монтажного, его широкое применение во всех видах устройств. Конструкция пресса монтажного, расчет винтовой передачи, корпуса пресса, выбор подшипника. Материал и диаметр винта. Геометрические характеристики винта и гайки.
реферат [163,1 K], добавлен 13.02.2012Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода цепного конвейера. Расчет открытой поликлиноременной передачи, зубчатых колес и валов редуктора. Проверка долговечности подшипников, прочности шпоночных соединений; компоновка и сборка редуктора.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 11.02.2014
