Внесение изменений в схему восьмизвенного кривошипного пресса двойного действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Внесение изменений в схему восьмизвенного кривошипного пресса двойного действия

Куклин С.А., Адамович Н.О., Камко К.Д.

Аннотация

В работе рассматривается вопрос о необходимости создания интернет- моделей механизмов и одновременно поднимается вопрос о внесении изменений в одну из схем прессов двойного действия.

Ключевые слова: вытяжка, пресс двойного действия, кинематика движения, циклограмма, координация движения ползунов, интернет-модель.

Making changes to the scheme of the double-acting eight-branch crank press

Kuklin S.A., Adamovich N.O., Kamko K.D.

Abstract

The paper considers the need to create Internet models of mechanisms and at the same time raises the question of making changes to one of the schemes of double-acting presses. Keywords: hood, double-acting press, motion kinematics, cyclogram, coordination of the movement of sliders, internet model.

Вытяжные прессы двойного действия предназначены для глубокой вытяжки полых изделий из листовых материалов [1]. Вытяжкой изготавливаются детали, как простой формы (колпачки, стаканы, крышки и т.д.), так и сложной формы (крыло автомобиля).

Основная операция вытяжки должна быть согласована с прижимом листа. Согласованность достигается за счет того, что обе операции выполняются одним и тем же механизмом. Существуют различные варианты кинематических схем реализующих операцию вытяжки, некоторые из которых представлены на рисунке (рисунок 1).

Рис. 1. Кинематические схемы прессов двойного действия [1, 2].

восьмизвенный кривошипный пресс

В четырехзвенном механизме 1 наружный ползун используется для вырубки заготовки. Длительного прижатия заготовки не происходит, т.е. данный механизм можно использовать для неглубокой вытяжки.

Для глубокой вытяжки предназначены механизмы 2, 3. В схеме 2 наружный ползун при полном распрямлении колена практически полностью прижимает заготовку. Состояние, близкое к абсолютному стоянию, лучше воспроизводится в более сложном механизме 3, но пресс, выполненный по схеме 2, проще, компактней и реализует прижатие в допустимых пределах. В настоящее время схема 2 используется в прессах линейки моделей К5530.

Согласованность работы наружного и внутреннего ползунов оценивается по циклограмме. Циклограмма для пресса модели К5530, выполненного по схеме 2, показана на рисунке (рисунок 2).

Наружный ползун, при углах поворота а=110°...330° (кривая 2), удерживает заготовку и препятствует образованию на ней складок. В это время внутренний ползун (кривая 1) осуществляет вытяжку. При обратном ходе наружный ползун движется быстрее. Его подъем начинается позже, а заканчивается раньше, чем подъем внутреннего ползуна. Запаздывание отхода наружного ползуна после окончания вытяжки необходимо для того, чтобы обеспечить съем изделия.

Стояние наружного ползуна в нижнем положении не постоянно. Постоянное жесткое прижатие заготовки не представляется рациональным. Слишком жесткое прижатие сопровождается разрывом металла. Для того чтобы избежать разрывов, между заготовкой и штампом предусматривается зазор. Настройка прижатия для каждого изделия осуществляется индивидуально.

Правильная настройка требует четкого представления о движении ползунов. Поскольку кинематические схемы прессов достаточно сложные, то аналитически решить задачу построения циклограмм и проведения кинематического анализа невозможно. Необходимо уметь составлять компьютерные модели. С учетом того, что желательно интерактивное взаимодействие с моделью через интернет, в качестве инструмента для создания моделей выбран комплекс Geogebra (https://www.geogebra.org).

Изначально программный комплекс Geogebra планировался для решения геометрических задач (не для задач механики), но, по сути, он является кинематическим калькулятором. Программа позволяет накладывать связи между различными точками и ограничения на их движение. Наложение заданных ограничений на движение как раз и является той особенностью, которая необходима для решения задач теоретической механики и теории механизмов и машин. В программном комплексе «Geogebra» сравнительно просто реализуется создание плоских механизмов, графический и графо-аналитический методы. Создание анимированных моделей позволяет проводить быструю первичную оценку механизма, кроме того возможно использование модели в учебных целях. Впоследствии для более тщательного изучения механизма возможно использование специализированных программ Ansys, Adams, Nastran, T-Flex...

В качестве примера рассмотрим компьютерную модель восьмизвенного кривошипного пресса двойного действия, схема которого опубликована в работе [2]. Здесь приводится схема этого механизма, несколько адаптированная для целей исследования (рисунок 3).

Расчетная компьютерная модель пресса показана на рисунке (рисунок 4).

Рис. 4. Пресс двойного действия. Расчетная модель.

Начало координат совпадает с осью кривошипа, точкой Р₁ (рисунок 3). Для задания длины звеньев введено понятие базового размера І. Длина всех звеньев выражается через коэффициенты в долях от базового размера и рассчитывается по формуле

где і - номер звена, kl_i- масштабный коэффициент для звена і.

Аналогично коэффициентам длин звеньев, дополнительно введены коэффициенты kl_x, kl_y, задающие абсциссу и ординату точки Р₄.

Например, для модели, показанной на рисунке (рисунок 4), принята следующая комбинация коэффициентов

Модель показана в позиции, когда ползун П5 уже находится в нижней точке, при этом кривошип повернут на угол а=254°, т.е. для доведения ползуна П7 до нижней точки требуется повернуть кривошип еще на 16° (до 270°). Когда ползун П7 будет в нижней точке, ползун П5 уже будет подниматься вверх.

Построим графики движения ползунов, рассмотрим, как будет меняться позиция ползунов при полном обороте кривошипа (рисунок 5).

Рис. 5. Графики движения ползунов (таблица 1, вариант 1)..

По оси абсцисс откладывается угол поворота кривошипа а°, по оси ординат - размер смещений ползунов в долях от базового размера I. На рисунке нижний график П₅ - смещение ползуна 5, верхний график П₇ - смещение ползуна 7.

Поскольку в первоисточнике ползун 7 является внутренним, а ползун 5 наружным, то видно, что наружный ползун обгоняет внутренний. Более того, ползун 7 приводится в движение стандартным кривошипно-ползунным механизмом (кривошип 1, шатун 6) и кривая ползуна 7 более пологая, чем кривая движения ползуна 5, подключенного к цепи через коромысло. Оба фактора говорят о том, что длительное прижатие заготовки механизмом, выполненным по схеме, данной в первоисточнике (рисунок 3), осуществить невозможно.

При замене ползунов местами, графики движения останутся теми же самыми (рисунок 5), но интерпретация графиков поменяется.

Для сравнения с циклограммой пресса К5530 (рисунок 2) сместим графики вверх (рисунок 5).

Как видно из сравнения, работа пресса с предлагаемым механизмом будет отличаться от работы пресса К5530. Этапы вытяжки при работе по измененной схеме показаны на рисунке (рисунок 7).

Рис. 7. Этапы вытяжки.

Сначала осуществляется неглубокая вытяжка (этап 1), затем в действие вступает наружный ползун 7. Прижатие нарастает по мере заглубления внутреннего ползуна 5 (этап 2). Полное прижатие будет осуществлено, когда внутренний ползун достигнет максимальной глубины (этап 3). Глубину вытяжки можно регулировать изменением длины звеньев.

В настоящее время рассмотренная в работе схема восьмизвенного механизма на практике, по-видимому, не применяется. Однако, в случае замены местами наружного и внутреннего ползунов, она вполне работоспособна. Конструкция рассмотренного механизма проще, чем конструкция механизма, используемого в прессах К5530, процесс вытяжки осуществляется менее жестко.

Анимацию модели с возможностью изменения длин звеньев можно посмотреть по адресу https://www.geogebra.org/rn/undzd5gg.

Список литературы /References