Кузнечно–штамповочное оборудование (стр. 3 )

4) перемещение (кодограмма) падающих частей;

5) скорость перемещения падающих частей;

6) отметка времени.

Рисунок 4.1 – Схема включения датчиков для измерения и записи кинематических параметров молота

Для регистрации этих параметров применяют ранее указанные датчики, схема включения которых представлена на рисунке 4.1. Эта схема позволяет одновременно исследовать кинематические и энергетические параметры молота с динамикой процесса удара. В схеме приняты следующие обозначения: С–075 – стабилизатор напряжения, АБ – аккумуляторная батарея, БП – блок питания постоянного тока, ПХПЧ – потенциометрический ходограф падающих частей, ПХЗ – потенциометрический ходограф золотника, УОХПЧ – устройство дискретной отметки хода падающих частей («гребенка»), ДСИ – датчик световых импульсов, МУ – месдоза усилий штамповки, РН – регулятор напряжения, ТП – тарировочное приспособление, РУ – реостатный усилитель, ИС–318 – синхронизатор запуска катодного осциллографа, ГПН – (А и Б) – генератор пилообразного напряжения, АК – амплитудный компаратор, КН – калибратор напряжения, БТ – блок трубки, БН – блок регулировки напряжения, У – усилитель.

Таблица 4.1

Масса падающих частей m, кг	Скорость падающих частей к моменту удара v, м/с	Сила тяжести падающих частей G, H	Сила трения Rтр, H	Время движения падающих частей вниз t2 – t1, с	Импульс силы от давления верхнего воздуха	Импульс силы от давления нижнего воздуха Н. с	Результирующий импульс S, H.c	Эффективная энергия удара
По формуле (4.1)	По формуле (4.4)

Энергию удара находят по формулам (4.1) и (4.4). Импульсы сил, создаваемые давлением воздуха в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра, определяют планиметрированием соответствующих осциллограмм давлений во времени. Так как давление воздуха определяется в избыточном давлении, импульс силы, создаваемый действием атмосферы на шток, не учитывают. Силу тяжести падающих частей определяют взвешиванием или конструктивным расчетом.

Суммарную силу трения допустимо брать равной 0,1G.

Массу падающих частей, а также суммарную силу трения можно определить экспериментально по осциллограммам цикла качаний, если составить два уравнения равновесных сил хода вверх и вниз и приравнять их нулю с учетом, что вектор сил трения направлен противоположно вектору скорости. Решая совместно эти уравнения относительно массы падающих частей и силы трения, определяют искомые значения.

Время хода падающих частей определяют по отметкам времени на осциллограммах. Результаты заносят в таблицу 4.1.

4.5 Содержание отчета

Описать и дать краткую характеристику исследуемого молота.

Дать методику проведения исследований.

Охарактеризовать датчики и схемы каналов записи.

Построить тарировочные графики.

Дать анализ осциллограмм.

Сделать выводы, предложения по усовершенствованию конструкции, методики исследования и т. п.

Отчет иллюстрировать необходимыми схемами, рисунками, фотографиями, осциллограммами.

Контрольные вопросы

1 Какими методами можно определить эффективную энергию удара молота?

2 Какие должны использоваться приборы и аппаратура при исследовании процесса удара?

3 Какая возможная погрешность при определении параметров, полученных экспериментально?

Лабораторная работа №5 Экспериментальное исследование энергетического КПД удара молота

5.1 Теоретические сведения

Известно [10], что КПД удара в шаботном молоте

(5.1)

где М – масса шабота;

m – масса падающих частей молота;

k()– коэффициент восстановления, равный

(5.2)

где v1, v2 – соответственно скорости падающих частей и

шабота перед ударом;

v20, v10 – соответственно скорости отскока шабота и

падающих частей.

Имея в виду, что в шаботном молоте v2 = 0, и пренебрегая uso из–за ее малости, получим

, (3)

Экспериментальное теоретическое исследование энергетического КПД удара молота.

Молот; штамп с встроенной месдозой усилия штамповки; устройство для отметки перемещения инструмента; генератор звуковой частоты для подачи сигналов отметки времени частотой 2000Гц, например типа ГЗ-34; синхронизатор запуска катодного осциллографа к моменту начала удара; вольтметр для калибровки напряжения питания месдозы усилия штамповки; аккумуляторные батареи; контрольно-измерительные приборы; катодно-лучевой осциллограф.

5.4 Порядок проведения работы

Основная задача исследования заключается в экспериментальном определении действительных значений скоростей v и vlo по осциллограммам штамповки. По известным значениям v, viu, (£„), m и М, легко определяется КПД удара по формуле (1).

Для решения поставленной задачи в данных исследованиях записи и измерению подлежат следующие параметры: перемещение инструмента в процессе рабочего хода, усилие штамповки, отметка времени. Указанные параметры регистрируются с помощью датчиков и аппаратуры, приведенных выше.

В исследованиях может применяться бесконтактная схема дискретного измерения хода. Измерительная планка с «гребенкой», закрепленная на падающих частях молота,

периодически пересекает своими зубцами луч света от источника, создавая тем самым конечные (дискретные) импульсы, которые после преобразования и усиления подаются на вход канала электронного осциллографа. На экране осциллографа появляется изображение в виде синусоидальной кривой с переменным шагом. Расстояние между пиками соответствует шагу «гребенки».

Скорость падающих частей с достаточной точностью определяется как частное от деления пути на фактическое время.

Рисунок 5.1 – Чертеж лабораторной установки

При экспериментах осаживаются образцы из стали 40Х или 45 с h0/d0 = 0,1; 0,5 и 1,0 (h0 - начальная высота образца, d0 - начальный диаметр) в специальном штампе, неподвижная часть которого представлена на рисунке 5.1. Данная конструкция штампа содержит корпус 10, подкладку Р, нижнюю прокладку 8, месдозу с наклеенными тензодатчиками сопротивления 7, верхнюю прокладку 6, рабочую вставку 5, крепежную пластину с прорезями 4, центрирующую втулку 3, фиксаторы 2, ручки-фиксаторы 1. Подвижная часть штампа дается в обычном исполнении.

Образец (заготовку) нагревают до температуры 1100°С в печи с инертной средой. Длительность выдержки заготовки при ковочной температуре до 30 минут.

Запись усилия штамповки в процессе удара необходима для точного определения на осциллограмме начала и конца удара.

Эксперимент проводится не менее трех раз для каждой высоты образца.

5.5 Содержание отчета

Описать метод определения энергетического КПД удара молота и методику проведения исследований.

Охарактеризовать датчики и схемы каналов записи.

Дать анализ осциллограмм.

Заполнить таблицу 5.1.

Сделать выводы.

Отчет иллюстрировать необходимыми схемами, рисунками, осциллограммами.

Таблица 5.1

Начальные размеры образцов	Масса шабота М, кг	Масса падающих частей m, кг	Скорость падающих частей к моменту удара v, м/с	Скорость отскока падающих частей v10 м/с	Коэффициент восстановления k0	КПД удара молота	Примечание
Высота h0, мм	Диаметр d0, мм

Контрольные вопросы

1 Какие существуют методы определения энергетического КПД удара молота?

2 Приборы и аппаратура, используемые при исследованиях ударных процессов.

3 Какова физическая сущность коэффициента восстановления скоростей?

Лабораторная работа №6 Изучение устройства и работы кривошипного листоштамповочного пресса

6.1 Теоретические сведения

Устройство пресса

Кривошипные прессы применяются практически для всех операций листовой штамповки. Кривошипный механизм преобразует вращательное движение вала в поступатель­ное движение ползуна. За один поворот вала происходит один двойной (вверх и вниз) ход ползуна (рисунок 6.1). В зависимости от конструктивного исполнения коленчатый вал размещают либо параллельно (рисунок 6.1, а), либо перпендикулярно (рисунок 6.1, б) фронту пресса.

У пресса с валом, параллельным фронту пресса, движение от электродвигателя 1 через ременную передачу 2 передается на маховик 3, свободно вращающийся на валу 13.

а – с валом, параллельным фронту пресса;

б – с валом, перпендикулярным фронту пресса;

в – механизм подъема стола

Рисунок 6.1 – Кинематические схемы открытых кривошипных прессов

При срабатывании пневмоцилиндра 4 происходит сцепление маховика с валом через муфту. Вращающийся вал через шатун 12 приводит в возвратно-поступательное движение ползун 6. Шатун с валом соединен через механизм регулировки хода 14, а длина самого шатуна регулируется с помощью храпового Механизма 5. От произвольного опускания ползун удерживают пневмоуравновешиваНаклон станины пресса 10 регулируется механизмом 8.

В конструкции пресса с валом, перпендикулярным фронту пресса, движение от электродвигапередается маховику 21 и далее через муфту 20.— кривошипному валу 19. Кривошип через шатун 17 приводит в движение ползун 16.

Рисунок 6.2 – Кривошипный вал открытого пресса

Управлять прессом можно либо с помощью кнопок, либо с помощью педали 15, В первой конструкции (рисунок 6.1, а) электроуправляемая пневматическая муфта после совершения рабочего хода и возврата ползуна в верхнее положение отключается и включается тормоз. Во второй конструкции (рисунок 6.1, б) рычажная система включает муфту, а остановка ползуна — тормозом 18. Узел ползуна открытого кривошипного пресса усилием до 630 кН.

Станина пресса – несущий узел конструкции, на котором монтируют все другие компоненты. Станина может быть выполнена литой или сварной, цельной или сборной, открытого или закрытого типа, одно - или двухстоечной.

Станины открытого типа имеют С – образную форму, благодаря чему доступ к штампу открыт с трех сторон. Станины одностоечных кривошипных прессов в зоне стола имеют сплошное сечение, двухстоечных – сечение со сквозным окном, сквозь которое может подаваться лента или удаляться деталь после штамповки. Одностоечные станины характерны для прессов с подвижным столом (рисунок 6.1, в), в которых стол 7 перемещается механизмом 9, двухстоечные – для прессов с неподвижным столом и для наклоняемых прессов (рисунок 6.1, а).

Рисунок 6.3 – Узел ползуна

Станины закрытого типа характерны для прессов усилием более 1000 кН, имеют рамную конструкцию с боковыми окнами, в которых могут быть установлены средства механизации.

Привод пресса включает электродвигатель, установленный на регулируемой подмоторной плите, и клиноременную передачу. Натяжение ремней регулируется винтом и гайкой, изменяющими положение подмоторной плиты.

Кривошипный вал (рисунок 6.2) открытого двухстоечного пресса состоит из собственно вала и эксцентриковой втулки 4, соединяющейся с валом с помощью эвольвентного зубчатого зацепления. Регулировка хода ползуна осуществляется вращением эксцентриковой втулки 4, которая предварительно выводится из зацепления с валом вращением гайки 8. После установки требуемого хода (по указаи шкале 3) эксцентриковая втулка вводится в зацепление с валом и стопорится болтами 12. Если пресс не имеет механизма регулирования хода, то соединение шатуна с кривошипным валом осуществляется без промежуточной втулки.

Узел ползуна пресса включает (рисунок 6.3) корпус ползуна 14, винт шатуна 22, предназначенный для изменения длины шатуна, и разъемный шатун 23. Корпус ползуна имеет призматические направляющие (разрез А–А) для скольжения по направляющим станины. Шаровая головка винта шатуна соединена с ползуном через опору 16 и плавающий вкладыш 17. Шаровая головка, опора и плавающий вкладыш помещены в стакан 15. Гайка 19, ввернутая в стакан и фиксирующая этот комплект, стопорится шпонкой 6. Опорой стакана 15 является срезная предохранительная шайба 9, рассчитанная на разрушение при перегрузке пресса. Срезная шайба установлена на клиновой механизм 10, предназначенный для выведения пресса из распора.

Регулирование высоты штампового пространства осуществляется вращением винта 22 с помощью гаечного ключа или храпового механизма 5 (рисунок 5.3). Установленная высота штампового пространства фиксируется стопорными втулками 2 и 3 (рисунок 3), которые стягиваются винтами 4 и удерживаются от проворачивания винтами 5. Нижний предел регулирования (вывинчивания) штампового пространства ограничивается фиксатором 1. Перемещение ползуна контролируется с помощью указаи линейки 24, закрепленной на станине пресса.

Крепление верхней плиты штампа на ползунах прессов усилием 630 кН осуществляется прижимом 11, фиксирующим хвостовик штампа с помощью шпилек с гайками 12 и стопорного винта. В пазу ползуна расположено коромысло выталкивателя 13, положение которого определяют планки 18, закрепленные на станине.

Регулируемый по высоте стол (рисунок 6.1, в) значительно расширяет технологические возможности прессов, позволяя размещать на них штампы с большей закрытой высотой. На прессах усилием до 630 кН вращение винта осуществляется вручную, на прессах большого усилия – от автономного электродвигателя.

Кроме вышеперечисленных узлов кривошипные прессы, предназначенные для листовой штамповки, снабжаются подштамповыми плитами с выфрезерованными Т–образными пазами и провальным отверстием, закрепляемыми на столе пресса.

6.2 Цель работы

Изучение особенностей конструкций и работы кривошипных листоштамповочных прессов, устройств для крепления штампов и наладки пресса.

6.3 Материалы, инструмент, оборудование

Кривошипный листоштамповочный пресс усилием 25–160кН, набор слесарно-монтажного инструмента, измерительная метровая линейка, штангенциркуль для измерения диаметров до 300мм.

6.4 Порядок проведения работ

1 Изучить принцип действия кривошипно–шатунного механизма, устройство и работу отдельных узлов пресса.

2 На обследуемом прессе с помощью комплекта слесарно-монтажного инструмента снять ограждающие кожухи с привода и исполнительного механизма. В соответствии с индивидуальным заданием ознакомиться с конкретной конструкцией изученных на плакатах узлов, в отчете выполнить соответствующие эскизы.

3 Вращая маховик вручную при включенной муфте, измерить ход ползуна, диаметр отверстия в нем для крепления хвостовика штампа, диаметр провального отверстия. В отчет поместить эскизы с проставленными размерами.

4 Отчет завершить описанием типа пресса и станины, особенностей регулировок, систем работы выталкивателей, крепления штампа.

6.5 Содержание отчета

Выполнить отчет.

В отчете необходимо дать полное наименование машины и ее модели, техническую характеристику машины, кинематическую или принципиальную схему машины, краткое описание принципа действия и устройства машины, указать двигательный, передаточный и исполнительный механизмы машины.

Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1.Принцип действия кривошипно–шатунного механизма, устройство и работа отдельных узлов пресса.

2.Крепление плиты штампа на ползунах пресса.

3.Регулирование высоты штампового пространства.

4.Привод пресса.

Лабораторная работа №7 Изучение устройства и определение основных параметров гидравлического пресса

7.1 Теоретические сведения

Устройство и работа гидравлического пресса