Размещено на http://allbest.ru

Проектирование пресса однокривошипного открытого, двухстоечного простого действия наклоняемого усилием 0,16 МН

Введение

пресс кривошипный схема

Кривошипной машиной называют кузнечно-прессовую машину, в которой в качестве входного звена исполнительного механизма, преобразующего вращательное движение в заданное движение рабочего органа (ползуна), является кривошипный, коленчатый или эксцентриковый валы.

Кривошипные машины обладают высокой производительностью, безударной работой, они не требуют дорогих, громоздких фундаментов, в работе создают меньший шум, чем молоты, позволяют получать точные изделия с небольшими припусками на дальнейшую обработку.

По технологическому признаку кривошипные машины разделяют на горячештамповочные, листоштамповочные, чеканочные, обрезные, правильные, гибочные прессы, горизонтольно-ковочные машины, кузнечно-штамповочные автоматы, ножницы и другие виды машин обработки металлов давлением.

Задание

Согласно варианту 1-1 спроектировать пресс однокривошипный, открытый, двухстоечный, простого действия, наклоняемый (ГОСТ 9408-89). Номинальное усилие пресса - 0,16 МН. Ход ползуна - 5…55 мм. Частота движения ползуна - 120 ход/мин. Выполнить чертеж «ползун-шатун».

1. Кинематические параметры и схема кривошипной машины

1.1 Кинематическая схема привода

Общее передаточное отношение привода пресса:

, (1)

где n_эдв=950 об/мин - частота вращения вала электродвигателя; n_н=120 ход/мин - частота перемещения ползуна машины.

.

Передаточное отношение лежит в диапазоне рекомендуемых передаточных отношений клиноременной передачи u_кл [1]:

u_кл=6,9 - 10,6.

Поэтому в использовании зубчатой передачи нет необходимости.

На рисунке 1 представлена кинематическая схема кривошипной машины.

Рисунок 1 - Кинематическая схема пресса

1 - клиноременная передача; 2 - маховик; 3 - муфта; 4 - ленточный тормоз; 5 - эксцентриковая втулка; 6 - главный вал; 7 - ползун; 8 - шатун.

1.2 Расчет кинематических параметров кривошипного пресса

Перемещение ползуна:

скорость ползуна:

ускорение ползуна:

где R = 0,5?S_max - радиус кривошипа, мм; S_max - максимальный ход ползуна, мм; л = R/L - коэффициент шатуна; б - угол поворота главного вала; - угловая скорость главного вала, 1/с; n - частота движения ползуна, ходов/мин.

Коэффициент шатуна для пресса универсального, простого действия с регулируемым ходом л = 0,065-0,085 [1]. Примем л = 0,075.

мм; (5)

1/с. (6)

Таким образом:



Графики зависимости перемещения, скорости и ускорения ползуна от угла поворота главного вала представлены соответственно на рисунках 2 - 4.

Рисунок 2 - График зависимости перемещения ползуна S от угла поворота главного вала б.

Рисунок 3 - График зависимости скорости ползуна от угла поворота главного вала б.



Рисунок 4 - График зависимости ускорения ползуна a от угла поворота главного вала б.

2. Проектирование и расчет главного вала

2.1 Традиционный метод

1) По рекомендациям номинальный угол поворота главного вала для однокривошипного открытого двухстоечного пресса: [1];

2) Используем эксцентриковый вал (рисунок 5).

3) На основании статистических данных определим:

диаметр опорной шейки:

Принимаем ;

Диаметр наружной шейки:

Принимаем ;

Диаметр втулки маховика:

Принимаем ;

Длина опорной шейки:

Принимаем ;

Длина эксцентриковой втулки:

Принимаем ;

Радиус галтелей:

Принимаем .

4) Расчетная схема и опасные сечения эксцентрикового вала

Рисунок 5 - Расчетная схема и опасное сечение А - А

5) Для главного эксцентрикового вала будем использовать улучшенную сталь марки 45 (нормализованная )

6) Определим константы материала для марки стали 45 и [1];

7) Определим коэффициент эквивалентной нагрузки и коэффициент запаса прочности.

коэффициент эквивалентной нагрузки [1];

коэффициент запаса прочности пресса [1];



где масса муфты, тогда:

гдедиаметр шатунной шейки; диаметр опорных шеек; диаметр ползунной головки шатуна; коэффициент трения ; половина длины муфты; - значение приведённого плеча.

Диаметр ползунной головки шатуна находится:

С помощью программы MathCad определим допускаемое усилие при угле поворота главного вала (б) 60є. . Учитывая, что номинальное усилие , делаем вывод, что превышение больше 40%, поэтому уменьшим диаметр опорных шеек d_0.

Принимаем ;

Диаметр наружной шейки:

Принимаем ;

Диаметр втулки маховика:

Принимаем ;

Длина опорной шейки:

Принимаем ;

Длина эксцентриковой втулки:

Принимаем ;

Радиус галтелей:

Принимаем .

Определим константы материала для марки стали 45 и [1];

С помощью программы MathCad определим допускаемые усилия при углах поворота главного вала (б) от 0є до 90є с шагом в 5є. Полученные расчеты сведены в Таблицу 3.

Таблица 1 - Зависимость

0	0,608	35	0,219	70	0,16
5	0,477	40	0,204	75	0,157
10	0,394	45	0,192	80	0,155
15	0,336	50	0,182	85	0,155
20	0,294	55	0,174	90	0,155
25	0,262	60	0,168
30	0,238	65	0,163

На рисунке 6 представлен график зависимости от .

Рисунок 6 - График зависимости допускаемых усилий на ползуне по прочности главного вала от угла

На рисунке 7 представлен график зависимости значение приведённого плеча от угла .

Рисунок 7 - График зависимости значение приведённого плеча от угла

Из таблицы 1 видно, что при б = 60є Учитывая, что номинальное усилие , делаем вывод, что превышение допустимое.

Проверка главного вала на жесткость.

К - коэффициент пропорциональности для открытого листоштамповочного пресса примем 0,55 [1].

Коэффициент жесткости найдем по формуле:

Упругая деформация эксцентрикового вала

Деформацию пресса найдем по формуле:

где номинальное усилие пресса, по заданию 0,16 МН; коэффициент жесткости, тогда:

Проверка условий жесткости:

Условие выполняется.

2.2 Расчет главного вала пресса методом конечных элементов

Для расчета вала воспользуемся программой SolidWorks 2013.

Созданную модель вала нагрузим силами и моментом. На поверхности эксцентрика задаем распределенную нагрузку 160000Н, на валу задаем момент равный 3360 Нм .

Результат расчета статических узловых напряжений изображен на рисунке 8.



Рисунок 8 - Расчет статических узловых напряжений

Полученные данные по расчетам для разных размеров сетки сведем в таблицу 2.

Таблица 2 - Данные по расчетам для разных размеров сетки

№ опыта	Размер ячейки сетки конечных элементов, мм	Интенсивность напряжений, МПа
1	30	168,1
2	16	176,8
3	8	184,2

По условию пластичности Губера - Мизеса пластические деформации возникают, когда интенсивность напряжений у_i равна пределу текучести у_т [4].

(20)

Интенсивность напряжений (напряжение фон Мизеса) выражается формулой [4]:

(21)

Данный расчет вала показывает опасные сечения, на которые следует обратить внимание. Так как полученные значения напряжения не достигают предела текучести (для стали 45(н) у_т = 470 МПа), то опасность достижения пластической деформации в опасных сечениях вала отсутствует.

На основе статического расчета произведем расчет главного вала на усталостную прочность методом конечных элементов (рисунок 9).

Рисунок 9 - Расчет главного вала на усталостную прочность

Результаты расчета показывают, что при усилии на главном валу в 0,16 МН срок службы детали составляет 756900 циклов из-за наличия опасных сечений.

3. Расчет главного привода кривошипного пресса

Работа пресса сопровождается неравномерным расходом энергии за цикл. Это объясняется применением, в основном, маховичного привода. Около 80% энергии на преодоление полезного сопротивления отдается маховиком.

Общий расход энергии за цикл можно подразделить на расход энергии для преодоления полезного сопротивления и расход энергии за время холостого хода :

В свою очередь расход энергии можно разбить на составляющие: работу холостого хода и работу на включение и разгон муфты :

3.1.1 Расчет энергии рабочего хода

Работа пресса сопровождается неравномерным расходом энергии за цикл. Это объясняется применением, в основном, маховичного привода. Около 80% энергии на преодоление полезного сопротивления отдается маховиком. Общий расход энергии за цикл Ац можно подразделить на расход энергии для преодоления полезного сопротивления Ар и расход энергии за время холостого хода Ахх:

. (20)

В свою очередь расход энергии можно разбить на составляющие: работу холостого хода Ах1 и работу на включение и разгон муфты Ам:

. (21)

Общий расход энергии за время холостого хода:

(22)

где Апл - расход энергии на преодоление полезного сопротивления; Аf - потери на трение, соответствующие преодолению полезного сопротивления; Аупр - затраты на упругую деформацию деталей пресса; Аупрf - потери энергии на трение, сопутствующие процессу упругой деформации деталей узлов пресса.

Основой расчета является график технологической нагрузки, определяющий зависимость усилия сопротивления пластическому деформированию для данной технологической операции от хода ползуна. Площадь такого графика и будет определять работу пластического деформирования Апл. Для пресса однокривошипного простого действия открытого основной операцией будет вырубка, для которой характерен типовой график нагрузок.

, (23)

где Кто - коэффициент полноты технологической операции, Кто=0,03; Н - ход пресса.

Дж;

Для учета работы, затрачиваемой на упругую деформацию пресса, строится суммарный нагрузочный график пресса, в котором к перемещению ползуна прибавляется значение упругой деформации пресса при данном усилии. Величина упругой деформации определяется по формуле:

(24)

где Р - усилие в характерной точке; Сп - показатель линейной жесткости пресса, определяется как в предыдущем разделе.

Для P = 0.16 МН величина упругой деформации:

Полное перемещение ползуна будет определено выражением:

(25)

где Sр - рабочий ход ползуна.

Рисунок 10 - Типовой условный график нагрузки для вырубки в относительных единицах.

Составим таблицу значений этих параметров

Таблица 3 - Параметры рабочего хода.

Р,кН	S, мм		Cп, МН/мм	Mк, кНмм	б,град	, м
0	0.55	0.55	0.22	0	11	0,015
160	1.65	2.38		3360	23	0,021
160	2.2	2.93		3520	26	0,022
0	3.3	3.3		0	28	0,0235

Строим суммарный график:

Рисунок 11 - Типовой условный график нагрузки для вырубки в абсолютных значениях усилия Р и перемещения ползуна S для пресса усилием Pн = 160 кН. Ход ползуна принят H = 55 мм.

Работу, связанную с упругой деформацией пресса, можно рассчитать и по формуле:

Дж. (26)

Для нахождения энергетических затрат на рабочем участке хода с учетом потерь на трение поступают следующим образом. Зная зависимость технологического усилия от перемещения ползуна, зависимость перемещения от угла поворота главного вала и построив зависимость приведенного плеча от угла поворота, строят зависимость крутящего момента Мк на главном валу от угла поворота:

 (27)

Рисунок 12 - График зависимости крутящего момента на главном валу от угла поворота вала.

Работа (в Дж), затрачиваемая на выполнение технологической операции с учетом потерь на трение и упругую деформацию пресса, определяется по формуле:

(28)

где F - площадь графика моментов, ; mм - масштаб моментов, Нм/мм; mб - масштаб углов, рад/мм.

Из зависимости крутящего момента на главном валу от угла поворота масштабные коэффициенты mм и mб соответственно составят 1 Н/мм и 1рад/мм, а площадь F=560800. Следовательно, затраты на энергию рабочего хода составят:

Дж.

3.1.2 Расчет энергии холостого хода

Момент холостого хода невелик, но продолжителен, поэтому работа, затрачиваемая за время холостого хода, составляет до 50% всей потребляемой энергии.

Работу холостого хода для листоштамповочных прессов, затрачиваемую на преодоление сил трения в трущихся парах на угле поворота главного вала , можно определить по формуле:

(29)

где - работа холостого хода за цикл - определяется по графику [1]; - рабочий угол, определяется по графику зависимости технологического усилия от угла поворота главного вала; - угол торможения, определяемый по таблице. [1].

определим по ориентировочным данным по структуре энергетического баланса прессов [1]. Для однокривошипных закрытых прессов =. Примем =0,4. Рабочий угол составляет =0,21 рад. Угол торможения составляет =0,22 рад. Тогда работа холостого хода равна:

86 Дж

Пользуясь ориентировочными данными баланса энергетических затрат, можно определить остальные его составляющие [1].

Ориентировочные данные по структуре энергетического баланса пресса представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Ориентировочные данные

	52-104 Дж	0-26 Дж	67Дж	43-103 Дж

Как итог, определим работу, отдаваемую электродвигателем за цикл одиночного хода:

(30)

где - работа на разгон ведомых частей при включении муфты;

- работа на трение между дисками муфты, - КПД передач от главного вала к двигателю: = = 0,96; - КПД передачи от вала муфты к валу двигателя. Из таблицы 4 примем .

пресс кривошипный схема

3.1.3 Выбор мощности электродвигателя и определение конструктивных параметров маховика

Время цикла определяют по формуле:

(31)

где - номинальная частота хода ползуна в минуту; р - коэффициент использования номинального числа ходов

Определяют номинальную мощность электродвигателя по средней мощности за цикл, предварительно выбрав тип электродвигателя.

Номинальная мощность определяется по формуле:

 (32)

где K_N =1,5 - коэффициент запаса, выбираемый исходя из величины номинального скольжения S_н=0,03 принимаемого предварительно в зависимости от фактического числа ходов пресса [1].

Выбираем асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором 5А80МА6, n_эдв=930 об/мин номинальной мощностью 0,75 кВт.

Момент инерции маховика определяется по формуле:

где коэффициент, показывающий, какую часть во время работы хода выполняет маховик;

При последовательных ходах

При работе на одиночных ходах

коэффициент неравномерности,

где величина упругого скольжения клиноременной передачи при номинальной нагрузке в среднем ; - коэффициент, учитывающий относительные потери холостого хода [1].

По динамическому моменту инерции маховика определим его конструктивные размеры:

Радиус маховика:

где относительная ширина маховика: относительная высота обода маховика: удельный вес материала маховика, 7500Н/м³; ускорение свободного падения; коэффициент запаса;

Проверка на допускаемую окружную скорость по соотношению:



где наружный диаметр маховика; допускаемая окружная скорость на ободе маховика; для чугунных маховиков [4].

Условие выполняется.

3.2 Расчет клиноременной передачи

Клиноременная передача обладает рядом преимуществ, которые определяют область ее использования. К ним относится:

а) небольшие осевые расстояния между валами;

б) увеличенный диапазон передаточных отношений;

в) большая тяговая способность и безопасность при обрыве ремня;

г) меньшие силы натяжения ремня.

Проскальзывание в ременной передаче при холостом ходе и нагрузках оказывает благоприятное влияние на работу электродвигателя, так как за счет дополнительного скольжения уменьшается момент инерции маховика, а при значительных перегрузках в некоторой степени это является его своеобразной защитой. Вместе с тем проскальзывание приводит к снижению КПД передачи и интенсивному износу ремней.

Клиноременные передачи кривошипных машин характеризуются широкими пределами измерения:

Передаваемых мощностей (от нескольких киловатт до 400 кВт);

Передаточных чисел (2 - 7);

Окружных скоростей (6 - 35 м/с);

Числа ремней (2 - 12) и других параметров.

В отечественных машинах используют сплошные бесконечные корд- тканевые ремни с сечениями А - Е0 по ГОСТ 1284.1 - 89.

Клиноременная передача передает крутящий момент с вала электродвигателя на большой шкив диаметром , который обычно у прессов является маховиком. Размеры маховика определяются при выборе электродвигателя.

Зная передаточное отношение клиноременной передачи (=3,5), можно вычислить диаметр малого шкива:

(38)

Принятое передаточное отношение: Uкл =7,75.

Передаваемая мощность: Р = 0,75 кВт.

Частота вращения малого шкива: n =930 об/мин.

Диаметр малого шкива: = 132 мм

Высота сечения выбранного ремня: h = 11 мм

Диаметр большого шкива: = 1020 мм

Выберем клиноременную передачу с сечением ремня B(Б).

Окружная скорость ремня:

(39)

Расчетное межосевое расстояние:

(40)

Расчетная длина ремня:

(41)

Стандартная длина ремня равна 3550 мм.

Уточненное межосевое расстояние:

(42)

(44)

Угол обхвата:

(45)

Передаваемая одним ремнем мощность:

(46)

где Ср=1,2 - коэффициент динамичности режима работы; СL=1,09 - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня; Сi=1,14 - коэффициент передаточного отношения; Са=0,82 - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата; =0,66 кВт - номинальная мощность, передаваемая одним ремнем.

Число ремней:

(47)

где Сz= 0,95 - коэффициент, учитывающий число ремней.

Следовательно, для нормальной работы клиноременной передачи потребуется 3 ремней типа А.

4. Расчет и проектирование узлов системы включения

4.1 Расчет и проектирование тормоза

Для данного пресса будет рассматриваться ленточный тормоз, представленный на рисунке 13.

Рисунок 13 - Ленточный тормоз.

Тормоз состоит из: 1 - тормозного барабана; 2 - ленты; 3 - кронштейна; 4 - корпуса; 5 - пружины; 6 - штока; 7 - поршня; 8 - регулировочной втулки; 9 - гайки.

Усилие сбегающей ленты рассчитаем по формуле[1]:

где I_ир - приведенный к валу тормоза момент инерции исполнительного механизма и части привода между главным валом и валом маховика, (где I_max - расчетный момент инерции маховика, приведенный к валу тормоза; для прессов без зубчатого привода значение коэффициента - 0,05);

щ_т - угловая скорость вала тормоза;

б₀ - угол обхвата барабана лентой, рад; б₀ = 2,1 рад;

f = 0,42 - коэффициент трения;

D_б - диаметр барабана тормоза, обычно принимают D_б = (2,5 - 3,0)?d_т (d_т - диаметр вала тормоза);

ц_т - приведенный к валу тормоза угол торможения главного вала, рад; в нашем случае ц_т = ц₀ (ц₀ - угол торможения главного вала, ц₀ = 0,17…0,52).[1]

D_б = 2,75 ? 0,065 = 0,18 м,

Сила пружины тормоза:

Из опыта проектирования тормозов известно:



Рабочая деформация пружины:

, (54)

где Д = 1,5-2,0 мм - величина отхода ленты от поверхности тормозного барабана, примем Д = 2,0 мм.

мм.

Требуемая жесткость пружины:

По значению силы пружины при максимальной деформации выбираем пружину № 227 по ГОСТ 13768-86 [1].

Количество рабочих витков:

Примем n = 5.

Полное количество витков:

Предварительная деформация:

Рабочая деформация:

Максимальная деформация:

Шаг пружины в ненагруженном состоянии:

Высота пружины при максимальной деформации:

где n₃ - число зашлифованных витков, n₃ = 0,7 - 0,8.

Высота пружины в свободном состоянии:

Длину развернутой пружины находим по формуле:

где средний диаметр пружины.

Материал пружины: т. к. пружина I класса 3 разряда (ГОСТ 13768-86), выберем сталь 60С2А (ГОСТ 14959-79).

Диаметр поршня силового цилиндра:

где рабочее давление воздуха, МПа.

Принимаем

Тормозная лента изготавливается из стали 45 толщиной 1-2 мм. Со стороны тормозного барабана на стальную ленту прикрепляется фрикционная прокладка из композитного материала 143-63. Накладка проверяется по удельному усилию:

где B - ширина тормозного шкива, В = (0,3…0,4)D_б, примем:

В = 0,35 ? D_б = 0,35 ? 180 = 62,7 мм, примем 65 мм.

допускаемое удельное усилие.

Условие выполняется.

4.2 Расчет и проектирование фрикционной многодисковой муфты

Рисунок 14 - Многодисковая фрикционная муфта.

Муфта состоит из:

· Ступицы 1;

· Ведомых дисков 2;

· Ведущих дисков 3, 4;

· Корпуса 5;

· Ведомого диска 5;

· Крышки 6;

· Упорного кольца 7;

· Поршня 8;

· Пружин 9.

В данной муфте будем использовать вставки из ретинакса.

Выберем модель муфты:

Расчетный крутящий момент, передаваемый муфтой, равен [1]:

где коэффициент запаса; максимальный крутящий момент, передаточное отношение между валом муфты и главным валом; КПД части привода от вала муфты до главного вала .

Так как муфта располагается на главном валу, то

Выбираем муфту У1639 с передаваемым моментом

Рассчитаем параметры фрикционных элементов:

Условие равновесия расчетного крутящего момента и момента трения:

где удельное усилие на фрикционных накладках; коэффициент трения пары трения «фрикционный материал-сталь»; наружный и внутренний диаметры фрикционных прокладок, количество пар трения [1].

Удельное усилие на фрикционных накладках можно найти по формуле:



Для устойчивой и долговечной работы муфты должно соблюдаться условие:

где минимальное допускаемое удельное усилие, МПа;максимальное допускаемое удельное усилие, МПа [1].

Условие выполняется.

После выключения пневмораспределителя поршень пневмоцилиндра возвращается в исходное положение с помощью отводных пружин, деформированных до силы Суммарному усилию соответствует давление воздуха в пневмоцилиндре в начальный момент перемещения поршня. В результате имеет место мгновенное равновесие сил:

Отсюда



где количество отводных пружин муфты; давление воздуха в пневмоцилиндре в начальный момент перемещения поршня в исходное положение при выключении муфты; наружный и внутренний диаметры поршня пневмоцилиндра.

Так как частота одиночных включений в минуту , то

где рабочее давление воздуха в пневмоцилиндре муфты.

Для нормальной работы муфты рабочее давление воздуха должно находиться в пределах от 0,35 до 0,55 МПа [1]. Условие выполняется.

Силы предельного деформирования:

Рабочая деформация пружины [2]. Другие параметры пружины определяются в следующей последовательности:

1) Вычисляется требуемая жесткость пружины:

Выбираем пружину по ГОСТ . Пружина

2) Для выбранной пружины подсчитывают:

Количество рабочих витков:

Принимаем Полное количество витков рассчитаем по формуле:

Предварительная деформация равна:



Рабочую деформацию находим следующим образом:

Максимальная деформация может быть найдена как следующее отношение:

Шаг пружины в ненагруженном состоянии найдём по формуле:

Высота пружины при максимальной деформации равна:



где число заштрихованных витков.

Высоту пружины в свободном состоянии рассчитываем как:

Длину развернутой пружины находим по формуле:

где средний диаметр пружины.

Материал пружины: т. к. пружина I класса 3 разряда (ГОСТ ), выбираем сталь 60С2А (ГОСТ ).

4.3 Расчет уравновешивателя ползуна

Уравновешиватели применяют для предотвращения опускания ползуна в случае неисправности тормоза, а также для более плавной работы привода и снижения энергозатрат на холостой ход ползуна. Наличие уравновешивателя обеспечивает постоянную одностороннюю выборку зазоров, что, в свою очередь, приводит к более равномерному ходу.

Исходными данными для расчета являются:

· число ходов в минуту;

· ход ползуна пресса S, мм;

· вес ползуна пресса с подвижными частями, эксцентриковым валом и верхним штампом, Н;

· число цилиндров уравновешивателей;

· число уравновешивающих пружин;

· Расчетное давление в ресивере цилиндров уравновешивателей [2];

Составляющая от инерционных усилий, действующих на ползун:

где радиус кривошипа, м; относительная длина шатуна .

Примем давление в ресивере цилиндров уравновешивателя p = 0,3 МПа; количество цилиндров i = 2, диаметр штока d_шт = 0,02 м. Тогда диаметр цилиндра [4]:



Длина цилиндра уравновешивателя [4]:

Объем ресивера воздуха [4]:

4.4 Расчет шатуна

Шатун является ответственным элементом пресса, посредством которого осуществляется передача усилия со стороны ползуна на главный вал. Шатуны бывают разъемными и неразъемными. Расчет шатунов сводится к проверке на сжатие и изгиб. Эскиз шатуна представлен на рисунке 15.



Рисунок 15 - Эскиз и расчетная модель шатуна.

Для шатуна , площадь поперечного сечения

Сжимающие напряжения:

Кроме сжимающих нагрузок шатун воспринимает и изгибающий момент, который складывается из момента от сил трения и изгибающего момента [2]:

где радиусы шарниров, м; расстояние от оси малой головки до опасного сечения; длина шатуна; коэффициент трения.

Напряжение изгиба:

Где момент сопротивления изгибу опасного сечения шатуна.

Результирующее напряжение в сечении:

Для шатунов универсальных прессов шатун изготавливают из стали 45 . Допускаемое напряжение для Стали 45 составляет [у] = 250 МПа [2]. Условие выполняется

Также необходимо провести проверку удельного усилия на опорных поверхностях [2]. Эквивалентное удельное усилие:

Для верхней опоры:

Для нижней опоры:

5. Техника безопасности

5.1 Общие требования безопасности

Конструкцией прессов должно быть исключено возникновение для работающих опасных ситуаций и несчастных случаев во время всего срока службы, включая эксплуатацию, наладку, технологическое обслуживание, ремонт, монтаж и демонтаж. В конструкции пресса должны быть исключены ошибки соединения и подключения при монтаже узлов и элементов, которые могут стать источником опасности. Конструкцией пресса должно быть предусмотрено рациональное использование принципов эргономики и средств индивидуальной защиты с целью сокращения до минимума утомляемости, психологической (стресс) и физической нагрузок работающих [5].

5.2 Системы управления и командные устройства

Конструкциями систем управления должно быть обеспечено безопасное функционирование и надежность прессов, исключен риск возникновения опасных и аварийных ситуаций при соблюдении правил безопасной работы.

Прессы должны быть оснащены двуручной или педальной системами управления.

Системы включения должны быть сблокированы таким образом, чтобы при нахождении одной из систем в рабочем состоянии была бы исключена возможность управления прессом от другой системы.

При необходимости применения средств для дублирования и контроля системы управления муфтой/тормозом они должны соответствовать следующим требованиям:

§ на прессе должны быть установлены или, по меньшей мере, два одиночных распределителя, или сдвоенный одиночный распределитель, которые непосредственно управляют подачей воздуха к муфте и тормозу, или эквивалентное устройство в случае другого вида привода;

§ соленоиды распределителя должны быть соединены со схемой управления посредством отдельного монтажа таким образом, чтобы одиночное повреждение в монтаже не могло активизировать оба соленоида;

§ короткое замыкание между электрическими соединениями распределителя должно быть обнаружено автоматически и не должно вести к дополнительному или непредвиденному движению ползуна;

§ контроль должен проводиться с частотой, по меньшей мере, один раз за цикл и должен гарантировать, что в случае отказа внутри распределителя произойдет расцепление муфты и торможение;

§ восстановить дальнейшую работу пресса возможно только с помощью применения ограниченных средств, например инструмента, ключа или электронного пароля.

Системой управления пресса должна быть исключена возможность включения хода ползуна в режиме «наладка» от педали. Движение рабочего органа в режиме «Наладка» должно происходить только во время нажатия на соответствующую кнопку; прекращение нажатие должно вызывать останов рабочего органа в любом промежуточном положении [5].

5.3 Требования к конструкции прессов и их элементов

Механические прессы разделяются по размерам от малых быстроходных прессов с одним оператором, изготовляющих малые детали, до огромных, сравнительно тихоходных прессов с несколькими операторами и большими сложными деталями [5].

По своей конструкции прессы квалифицируются на:

· Прессы с муфтами частичного оборота

· Прессы с муфтами полного оборота

Прессы следует оснащать устройствами включения и торможения, обеспечивающими:

§ Остановку рабочего органа в любом промежуточном положении рабочего хода

§ Возврат рабочего органа в исходное положение из любого промежуточного положения

5.4 Требования к муфте и тормозу

Давление воздуха или жидкости не должно использоваться для включения тормоза и включения муфты. Конструкцией муфты и тормоза должно быть гарантировано, что в случае падения давления воздуха или жидкости сомкнутость тормоза выдерживает, а муфта расцеплена [5].

Конструкцией должно быть гарантировано, что:

· Пружины, используемые для приведения в действии тормоза или размыкания муфты, являются пружинами сжатия.

· Используются сборки нескольких пружин, равных по размерам, качеству и усилию.

· Средства монтажа пружин таковы, что когда они отрегулированы, они должны быть заблокированы, чтобы предотвратить отпускание.

· Тормоз должен функционировать, если 50% пружин выйдет из строя.

Крутящий момент муфты должен обеспечивать рабочий цикл без излишнего подъема температуры. Конструкцией муфты должно быть исключено накопление продуктов износа, полученных с фрикционных поверхностей, в местах, где они могут стать причиной неэффективной работы муфты [5].

5.5 Требования к предохранительным и блокировочным устройствам

Защитные устройства, устанавливаемые на прессе, должны находиться на достаточном рас-стоянии от опасной зоны, чтобы обеспечить эффективную защиту работающего, а также безопасное на-блюдение за циклом обработки. Защитные устройства не должны становиться источником дополнительных опасностей, ограничивать технологические возможности прессов и вызывать неудоб-ства при их эксплуатации и наладке [5].

Прессы следует оснащать защитными устройствами опасной зоны (рабочего органа и штамповой зоны, куда входит инструмент и связанная с ним площадь: подушки подвижного штампа и выталки-ватели заготовки), исключающими травмирование рук оператора. Допускается не оснащать прессы такими защитными устройствами, когда загрузка заготовок и выгрузка изделий проводятся с помощью клещей, пинцетов и иных приспособлений или конструкция штампа исключает нахождение рук оператора в опасной зоне [5].

Защитные устройства штамповой зоны не предусматриваются на прессах для горячей штамповки и обрезки, на которых технологические операции (загрузка заготовок, перекладка полуфабриката, уда-ление поковок, подача технологической смазки и т.д.) осуществляются с помощью манипуляторов или приспособлений (клещей, державок и т.п.), исключающих введение рук оператора в опасную зону [5].

В зависимости от режима работы для защиты работающего применяют следующие устройства и методы защиты:

§ штампы закрытого типа;

§ неподвижные охватывающие ограждения;

§ блокирующие ограждения с устройствами запирания;

§ управляемые ограждения с устройствами запирания;

§ преждевременно открываемые блокирующие ограждения;

§ электрочувствительные защитные системы с активными оптоэлектронными защитными устройствами;

§ устройства двуручного управления;

§ устройства управления с удержанием нажатия и медленная скорость смыкания (менее 10 мм/с), главным образом для наладки.

5.6 Требования к смазочной системе, системе охлаждения, гидросистеме и пневмосистеме

КПО должно оснащаться централизованной смазочной системой. Если применение централизованной системы нецелесообразно, допускается применение индивидуальной смазочной системы. Точки индивидуальной смазки должны располагаться в безопасных зонах, в местах удобных для обслуживания с пола или площадок. Они должны быть маркированы и окрашены отличительным цветом (например, желтым) [5].

Для контроля давления в гидро - и пневмосистемах необходимо устанавливать манометры в местах, удобных для наблюдения. На всех манометрах следует нанести красную черту по давлению, соответствующему максимально и минимально допустимому рабочему давлению [5].

Трубопроводы гидравлических, пневматических и охлаждающих систем, прокладываемые по полу в местах необходимого при обслуживании машины прохода людей, должны располагаться в канавках, проложенных по полу и перекрытых прочным нескользким настилом (например, рифленым). При необходимости прокладки трубопроводов в этих местах выше уровня пола расстояние от уровня пола до поверхности трубопровода и поддерживающих конструкций должно быть не менее 2000 мм [5].

5.7 Требования к местному освещению

КПО должно быть снабжено пристроенными или встроенными устройствами местного освещения рабочей зоны. В устройствах пристроенного типа должна быть предусмотрена возможность удобной, надежной установки и фиксация светильников в требуемых положениях. Допускается не снабжать КПО устройствами местного освещения в случаях, когда по условиям работы КПО не требуется дополнительного освещения рабочей зоны (прессы гидравлические ковочные и кривошипные горячештамповочные, молоты, машины листогибочные валковые и с поворотной гибочной балкой, ножницы дисковые и аллиготранс, машины трубогибочные, машины однопозиционные для литья под давлением термопластичных и термореактивных материалов и т.п.) [5].

Заключение

Спроектировали пресс кривошипный горячештамповочный с номинальным усилием 0,16 МН. Выбрана классическая кинематическая схема для КГШП. Был рассчитан главный вал типа эксцентриковый с диаметром эксцентрика 140 мм. Построен график максимальной нагрузки на ползун, по деформации вала. Вал проверен с помощью статического расчета компьютерного моделирования.

Рассчитан главный привод пресса, который включил в себя энергетический расчет с последующим выбором электродвигателя типа 5А80МА6 с номинальной мощностью 0.75 кВт и частотой вращения 930 об/мин. Выбраны геометрические параметры муфты. Расчет передач зубчатой и клиноременной.

Построен график допускаемого усилия на ползун по прочности зубчатого колеса. Выбраны ремни типа А 3 шт. Рассчитаны узлы системы включения: фрикционный тормоз, фрикционная муфта с пневматическим управлением. Включили в себя выбор диаметров фрикционного материала, расчет пружин, пневмоцилиндров.

Были сделаны чертежи главных видов пресса и чертеж «ползун-шатун»

Литература

1. Расчет деталей и узлов кривошипных прессов: Учеб. Пособие/ В.А. Вагин, В.П. Егоров, В.С. Мамутов, А.М. Шелестеев; Санкт-Петербург, гоо. техн. ун-т. СПб., 1992. 120 с.

2. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для высших технических учебных заведений/ Л.И. Живов, А.Г. Овчинниов, Е.Н. Складчиков.; под ред. Л.И. Живова. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 560 с.: ил.

3. Ю.А.Бочаров. 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. - 576 с., ил.

4. Игнатов А.А. Кривошипные горячештамповочные прессы. М., Машиностоение, 1974

5. ГОСТ 12.2.113-2006 Требования к технике безопасности. Общие требования, Издательство стандартов, 1992.

Размещено на Allbest.ru