Кузнечно–штамповочное оборудование (стр. 2 )

д) Измерить упругую деформацию системы: ползун + шатун 5. Допускается упругую деформацию ползуна совместно с шатуном определять расчетом

5 = 4 - 3 - 1 (3.1.4)

е) Определить упругую суммарную деформацию пресса

сум = 1 +2 +3 +5 = 4 + 2 (3.1.5)

ж) Определить суммарный коэффициент жесткости пресса в условиях статического нагружения. На основании полученных опытных данных построить график зависимости упругой деформации системы от усилия, приложенного к ползуну, и по выражению (3.1.1) определить суммарный коэффициент жесткости пресса. Коэффициент жесткости определяют на базе линейного участка зависимости упругой деформации от усилия. Полученные значения необходимо сравнить с рекомендациями [9].

3 Измерение суммарной упругой деформации пресса в условиях динамического нагружения – дин.

Динамическая характеристика жесткости может отличаться от статической, причем тем больше, чем больше частота нагружения.

1 – ползун пресса;

2 – датчик усилий деформации;

3 – верхняя плита;

4 – нижняя плита;

5 – стол пресса;

6– эталонные плитки.

Рисунок 3.1.2 – Схема монтажа механической части установки для измерения дин

Между верхней и нижней плитами в крайнем нижнем положении ползуна обеспечивается зазор А в несколько миллиметров, измеряемый с точностью до десятых долей миллиметра.

Ползун пресса вывести в исходное верхнее положение. На верхнюю поверхность нижней плиты 4 установить эталонные плитки 6 так, чтобы суммарная толщина эталонных плиток В примерно на 0,1...0,2 мм превышала исходный зазор А, что обеспечивает получение на ползуне усилия, не превышающего% от максимальной нагрузки, полученной гидродомкратом.

Совершая прессом единичный ход, записывают возникающие на ползуне пресса усилия на пленку осциллографа.

По результатам расшифровки полученного усилия наметить ряд из 4...5 наборов толщин эталонных плиток, обеспечивающих ступенчатое возрастание усилия до максимального. Толщину эталонных плиток для каждого последующего эксперимента уточнять по результатам расшифровки уже полученных усилий,

Таблица 3.1.3

Толщина эталонных плиток В, мм	Упругая деформация Пресса дин = В — А, мм	Усилие на ползуне Р кН

Результаты замеров усилий на ползуне в зависимости от толщины эталонных плиток занести в таблицу 3. На основании полученных данных определить суммарный коэффициент жесткости пресса в условиях динамического нагружения

(3.1.6)

3.1.5 Содержание отчета

Построить графики зависимости упругой деформации пресса сум и дин при статическом и динамическом нагружении от усилия на ползуне Р.

Построить круговую диаграмму суммарной упругой деформации пресса сум и его основных узлов 1 2, 3, 5.

Построить графики опытной 1 и расчетной 1 Р зависимостей упругого прогиба кривошипного вала от усилия на ползуне Р.

3.2.1 Теоретические сведения

Исследование напряжений

При конструировании и исследованиях новых машин возникает необходимость проверки прочности их узлов и деталей. Такая проверка требует изучения напряженного состояния деталей теоретически и экспериментально.

Узлы и детали кузнечно – прессового оборудования работают, как правило, в условиях динамических переменных нагрузок и имеют сложную геометрическую форму. Теоретические расчеты напряжений во многих случаях основаны на целом ряде допущений, поэтому они приближенные и не отражают действительной картины распределения напряжений. Некоторые задачи до настоящего времени не имеют теоретических решений. В связи с этим большое значение имеют экспериментальные методы исследования напряжений.

3.2.2 Цель работы

Исследование напряжений в колонках гидропресса при его эксцентричном нагружении.

3.2.3 Материалы, инструмент, оборудование

Пресс гидравлический, например с Рн = 40кН завода «Физприбор» г. Киров; металлический стержень, обеспечивающий эксцентричное приложение нагрузки; штангенциркуль и измерительная линейка.

Для измерения напряжений на колонны гидропресса должны быть наклеены проволочные датчики и смонтирована тензометрическая измерительная установка, принципиальная электрическая схема которой представлена на рисунке 3.2.1.

Тензометрирование осуществляется нулевым методом при помощи измерительного моста, составленного из проволочных датчиков с отсчетом тока разбаланса по миллиамперметру. Для измерения напряжений в четырех колоннах в схеме предусматривается переключатель.

3.2.4 Порядок проведения работы

При проведении работы учебную группу рекомендуется разделить на подгруппы в 4 – 6 человек. При этом каждая подгруппа выполняет измерения в одной из колонн пресса. При оформлении работы используются данные всех подгрупп.

1 Тарировка датчиков напряжений. Рассчитать показания манометра, соответствующие 20, 40, 60, 80 и 100 % нагружения пресса. Результаты расчета занести в таблицу 3.2.1.

Прежде чем приступить к тарировке датчика напряжений в каждой колонне, нужно произвести балансировку измерительного моста. Нагрузочный стержень установить строго по оси пресса. Ручным насосом последовательно нагружать пресс на 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1,ОРН. При этом по показанию миллиамперметра отсчитывать ток разбаланса. Результаты измерений занести в таблицу 3.2.4.

БП – блок питания;

ТС – тензостанция;

Rд – тензометр рабочий;

Rк – тензометр компенсационный;

Rп – тензометр плечевой;

mA – миллиамперметр.

Рисунок 3.2.1 – Принципиальная электрическая схема тензо–метрической измерительной установки

На основании данных таблицы 3.2.4 построить тарировочные графики для четырех колонн пресса. Тарировочные графики должны быть построены в достаточном масштабе с целью последующего определения по ним напряжений, действующих в колоннах пресса при эксцентричном нагружении в пределах требуемой точности,

2 Измерение напряжений в колоннах гидропресса при эксцентричном нагружении.

а) Нагрузка приложена по одной из главных осей пресса х с возрастающим эксцентриситетом по другой оси у. Ручным насосом последовательно нагружать пресс с усилием, близким к номинальному, при эксцентриситетах

1) 2)

3) 4)

При проведении эксперимента етах принимается 30 – 40 % от расстояния между осями колонн пресса.

На основании показаний тока разбаланса по миллиамперметру и построенных тарировочных графиков расшифровать действующие в колоннах гидропресса напряжения при эксцентричном нагружении.

Результаты эксперимента занести в таблицу 3.2.2.

Таблица 3.2.1

Показания манометра, МПа	Усилие пресса, Н	Расчетные напряжения в колонках, МПа	Показания миллиамперметра, мА	Примечание
		1.
		2.
		3.
		4.

Аналогично провести эксперимент для трех других условий нагружения;

б) Нагрузка приложена в пределах кругового эксцентриситета

(3.2.1)

Таблица 3.2.2

Номера колонн	Показания миллиамперметра	Напряжение, МПа
	Условие е х = еу = 0

Эксперимент проводится аналогично предыдущему. Пресс нагружать при эксцентриситете, изменяющемся по кругу, описанному радиусом R = emay. Результаты эксперимента занести в таблицу, аналогичную таблице 3.2.2, для следующих условии нагружения

(3.2.2)

(3.2.3)

3.2.5 Содержание отчета

Построить график зависимости напряжений в 4-х колоннах пресса от абсолютной величины эксцентриситета по одной из главных осей а = f(еу) при ех = 0 (по данным таблицы 3.2.2).

Построить круговую эпюру напряжений для четырех колонн пресса при приложении нагрузки в пределах кругового эксцентриситета

(3.2.4)

Контрольные вопросы

1.За счет увеличения жесткости каких узлов пресса целесообразно повышать суммарный коэффициент жесткости машины?

2.Чем обусловливается нелинейный характер опытных зависимостей упругой деформации от усилия?

3.Какие факторы обусловливают различие в статической и динамической жесткости пресса?

4.В чем состоит сущность тарировки при проведении экспериментальных исследований?

5.Какие факторы обусловливают различие в опытных значениях нагружении двух симметрично нагруженных колонн?

4.1 Теоретические сведения

Эффективная энергия удара молота Lэ определяется по общепринятой формуле

(4.1)

где m – масса падающих частей;

v – скорость падающих частей молота к моменту удара.

В данном случае Lэ может определяться подстановкой в (1) скорости v, определенной специальными приборами. В то же время широко распространен метод определения L3 по индикаторным диаграммам.

Для определения энергии удара падающих частей паровоздушных и пневматических молотов по индикаторным диаграммам рассчитываются индикаторные работы верхнего Ljв и нижнего Ljн, воздуха при ходе вниз, которые позволяют определить среднее усилие (Рср) от действия энергоносителя

(4.2)

где Нд – действительный ход падающих частей.

При этом эффективная энергия удара определяется из выражения

Lэ = (Pcp+ G - RТР )HД, (4.3)

где G – сила тяжести падающих частей;

Rтр – сила трения.

Расчет индикаторных работ и ведется, но давлениям верхнего и нижнего воздуха, которые обычно определяются осциллографированием в функции времени. В этом случае необходимо перестраивать кривую давлений из координат давление – время в координаты давление – путь, что не всегда бывает целесообразно.

Другой путь определения Lэ по осциллографическим кривым заключается в том, что определяется импульс сил, вызывающих изменение количества движения падающих частей, a Lэ определяется как

(4.4)

Импульс силы находится из выражения

(4.5)

где t1 – время начала движения падающих частей вниз;

t2 – время конца движения падающих частей вниз, т. е.

время к началу удара;

Р – функция результирующей силы, действующей во время

движения падающих частей вниз.

Здесь импульс результирующей силы определяется как сумма импульсов соответствующих сил

(4.6)

Для движения падающих частей вниз

(4.7)

где – импульс силы, создаваемый давлением рв воздуха

в верхней полости цилиндра на полной площади

поршня F;

– импульс силы, создаваемый давлением рн воздуха

в нижней полости цилиндра на кольцевой

площади поршня F; G (t2 – t1) Rтр;

(t2 – t1) – соответственно импульсы силы тяжести

падающих частей и силы трения.

4.2 Цель работы

Экспериментально–теоретическое определение энергии ударов паровоздушных или пневматических молотов различными методами.

4.3 Материал, инструмент, оборудование

Приводной пневматический ковочный молот или паровоздушный молот двойного действия; магнитоэлектрический осциллограф, оснащенный токовыми вибраторами; прибор (ходограф) для измерения перемещений и скоростей падающих частей; малогабаритные датчики давлений, например типа МД–10; аккумуляторные батареи; тарировочные стенды ходографа падающих частей и датчиков давлений; контрольно-измерительные приборы.

4.4 Порядок проведения работы

Основная задача исследования – экспериментальное определение действительных значений кинематических и энергетических параметров молота.

К кинематическим параметрам молота относятся перемещения и скорость падающих частей, время отдельных периодов и полного машинного цикла; к энергетическим параметрам — величина эффективной кинетической энергии падающих частей.

Для решения задач, поставленных в данных исследованиях, записи и измерению подлежат следующие параметры:

1) давление в верхней полости рабочего цилиндра;

2) давление в нижней полости рабочего цилиндра;

3) визуальный контроль давления в воздухоподводящей магистрали, если молот паровоздушный;