Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Игнатов, А. А. Кривошипные горячештамповочные прессы

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

28.4 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 3413 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

п о о

после 16-летнего срока службы, шатун	пресса Нейшенел	(см.
рис. 79) был отлит из стали состава: 0,39%	С; 1,26% Мп; 0,34%	Si;

0,03% S; 0,15% Сг; 0,11% Ni; 0,14% Мо. Твердость поломанного шатуна НВ 187.

Следует рекомендовать отливать шатуны из стали, содержащей С 0,35% и легирующие элементы, особенно 0,2—0,25% Мо. Не рекомендуется отливать шатуны из стали 45Л, так как в этом случае при отливке могут образоваться трещины (опыт АЗЛК, ЗИЛ и др.). Литой шатун должен подвергаться отжигу, очистке

от окалины и покраске с целью предупреждения попадания пе ска на трущиеся поверхности шатуна и ползуна.

Расчет шатуна и деталей его соединения с ползуном* Как видно из рис. 79, 82 и 83, ша тун в наиболее его слабых ме стах может разрушиться или в нем могут появиться трещи ны. Прочность шатунов и дета лей соединения с ползуном, не сомненно, зависит от их кон структивного оформления и при нятой методики расчета.

Расчет шатунов в криво шипных горячештамповочных прессах проводится: 1) по сече нию /—/ нижней головки ша туна (см. рис. 83, 84); 2) по се

чению В—В, расположенному на расстоянии х от оси малой голов ки шатуна; 3) по сечению С— С и А— А большой головки шатуна.

В существующих методиках расчета шатунов [15] принимается, что шатун нагружается изгибающим моментом только в плоскости XOY (рис. 84), причем результирующие напряжения от изгибаю щего момента М г и продольного усилия сжатия Р н определяются по формуле

^рез	^изг	Мг	Рп_
^рез	^изг		F
Изгибающий момент М г определяется по формуле
Мг = рРн		га +
L	Мг = 0;
	Мг = 0;
при х = 0	м г =	цгвРн.

122

В действительности, как показали исследования прессов, про веденные в кузнечном цехе ЗИЛа, шатун подвергается изгибу также и в плоскости XOZ (рис. 84). Происходит это вследствие того, что при внецентренном нагружении ползуна перекос последнего при водит к повороту оси соединения шатуна с ползуном относительно стержня шатуна.

В табл. 24 приведены результаты расшифровки осциллограммы замеров усилий штамповки поворотного кулака автомобиля ЗИЛ на прессе НКМЗ (Рн = 6300 тс).

Таблица 24

Усилия на стяжных болтах, тс (показания тензодатчиков, выведенных

вканалы 2 и 8 осциллографа) и усилие на шатуне, тс (показания тензо датчиков, выведенных в каналы 4 и 6 осциллографа) при штамповке

центральной (переход 2)					внецентренной (переход 3)
№' по пор.	канал	канал	канал	канал	№ по пор.	канал	канал	канал	канал
№' по пор.	2	4	6	8	№ по пор.	2	4	6	8
1	3780	3205	3800	3220	12	2465	4690	3095	3000
2	3890	3150	3875	3460	13	2600	4750	3170	2940
3	3740	3320	4075	3460	14	2720	\| 4810	3250	3000
4	3780	3020	3685	3110	15	2450	4460	3060	2880
5	3620	3085	3605	3000	16	2450	4460	2980	3060
6	3740	3085	3760	3170	17	2570	4580	3170	2940
7	4070	3205	3800	3220	18	2570	4580	3170	2880
8	3700	3150	3725	3220	19	2645	4520	3095	2880
9	4065	3370	4075	3520	20	2790	4690	3250	3000
10	3845	3205	3970	3520	21	2645	4690	\| 3370	3000
11	4065	\| 3385	4040	3460	22	2720	4750	3370	3000

В процессе эксперимента на передних стяжных болтах пресса были наклеены тензодатчики, показания которых записывались по каналам 8 (левый стяжной борт) и 2 (правый стяжной болт) осциллографа. Тензодатчики также были наклеены на шатуне — каналы 6 и 4, причем показания тензодатчиков, наклеенных на обеих боковых поверхностях шатунов (пл. XOY) и объединенных

водин полумост, записывались в канале 6, а показания тензодат чиков, наклеенных отдельно только на левой стороне шатуна, —

вканале 4. Из расшифрованных усилий штамповки, записанных по переходам 2 и 3, видно, что усилие штамповки колеблется

123

в пределах 2600—4800 тс (см. табл. 24). Усилие 4800 тс показано на шатуне при внецентренной (переход 3) штамповке, т. е, в этом случае имеет место изгиб шатуна по его боковой плоскости.

При штамповке детали в центре пакета (переход 2) по всем четы рем каналам усилие штамповки составляло 3000—4000 тс. Пока зания тензодатчика канала 4 при этом несколько меньше всех других показаний тензодатчиков, а показания тензодатчиков канала 8 (левый стяжной болт) и канала 6 (шатун пресса) близки

друг к другу.

Показания тензодатчиков в пп. 9 и 11 табл. 24

оказались приблизительно одинаковыми

и самыми большими,

что, видимо, свя

зано с нагревом заготовок

увеличе

нием их объема.

анализа

данных

На

основании

табл. 24 следует сделать вывод о появ

лении изгибающих

моментов,

а следо

вательно, и напряжений в боковых

плоскостях шатуна

пресса

при смеще

нии штампуемой детали от центра па

кета штампов. Эти напряжения изгиба

необходимо учитывать при

расчете ша

туна пресса.

Для определения изгибающего мо

мента, действующего в плоскостях XOZ,

рассматриваем шатун как балку, заде

ланную

в опорах,

причем

одна опора

Рис. 85.

Расчетная

схема

повернута на

угол

0 рад

(рис. 85).

этом

случае

получим дополнитель

шатуна

ный изгибающий момент, действующий

в плоскости XOZ, причем моменты в заделках

реакции

можно

определить

по

формулам

м _

4EJyQ .

2ES..B

— Rb=

мя + мв

IVlB—

’

М, — ■

где Е — модуль упругости

балки

(шатуна);

Jy, J 'y — моменты

инерции соответствующего сечения шатуна относительно оси Y ;

L — длина шатуна.

изгибающий момент

В сечении,

смещенном на расстоянии х,

Му = 2EJuQ

Напряжение в сечении от изгибающего момента Му

о —

°кзт— Wy »

где Wy — момент сопротивления рассматриваемого сечения от носительно оси Y.

124

В качестве	примера	проведем расчет шатуна	пресса (Рн =
= 4000 тс) до	и после	модернизации. Как видно	из сравнения

рис. 83, а и б, в шатуне при модернизации проведены следующие основные изменения:

1. Диаметр 1110 мм увеличен до 1150 мм в связи с увеличением толщины бронзовой опоры и вала.

2. Боковой размер шатуна с 500 мм увеличен до 545 мм, а ра диус закругления на этом участке с г = 5 мм до г' — 50 мм.

3. Повышена прочность нижней головки шатуна в связи с уменьшением диаметра оси с 350 до 315 мм. Случаев поломок осей не наблюдалось. Для крепления оси в шатуне установлены дополнительно шпонка (см. рис. 83, б), чем обеспечена надежность крепления оси в шатуне против ее поворота, наблюдавшегося

всоединении старой конструкции.

Втабл. 25 приведены сведения о заменах деталей: шатуна, его бронзовых опор в ползуне и на главном валу. Из табл. 25 следует, что шатун пресса (Рн = 4000 тс) до модернизации ока зался непрочным (см. даты его ремонта). Измененный шатун рабо тает длительное время.

Таблица 25

Детали

Даты замены деталей при ремонте

Бронзовые вкладыши шатуна:

на главном валу

в ползуне . . .

Шатун пресса . . . .

1/П	1/XII	21/V III		22/1	г.	2 5 /III
I960 г.	1960 г.	1964	г.	1965	г.	1967 г.
З/Х П	10/VII	21/VIII		15/111
1958 г.	1962 г.	1964	г.	1967	г.
1/П	. 21/111 *	22/1 **
1960 г.	1964 г.	1965	г.

*	Шатун был заварен по трещинам, отожжен, обработан и смонтирован
на прессе.
*♦	Шатун заменили новым (модернизированным) с измененными размерами
(см. рис.	83, б).

Проведем расчет шатуна пресса (Рн = 4000 тс) до модерниза ции в сечениях I—I, В— В и А— А (см. рис. 83, а). В сечении I—/ результирующее напряжение


СО—I рез —		Оизг i _ i		-(-	СГизг I—I ~Ь Осж i _ j —
_M z I-1		I	Mi/ I_I	,	Pa	(XrBPH-6/l2 .
~	Ws l _ i ^ W y u i			^	Fui ~	b { h \ - h \ y
4EJyQ .	PH		_	p/-BPH-6/t2		.	2£60 .		PH
W y u i L +	b i h t - h j ~			b ( h \ - h \ )		+	L	+	ft(A*-Ai) ’

125

где	Jy t_! = —^ ]2 hl) — момент инерции		сечения /—/	ша
туна	относительно	оси Y\ Wy Ь1 = b ^	—— — момент	сопро
тивления сечения		/ —I шатуна относительно оси Y.
Угол 0 поворота оси определяется как углом поворота ползуна

в направляющих, т. е. величиной зазоров в них, так и податли

востью	бронзы.		Принимаем	угол	0 — 0,5 -j-		(где	А — 0,6 -г-
ч-0,8 мм — зазор между ползуном и						направляющими),			длину
основных		направляющих		ползуна		LH=	1630	мм,	тогда
0 = = ° > 5	i H	= 0-00024 Р а д ;
		__	0,06-40-4-10е-6-78		2-2,1 -10е•56-0,00024			,
	°Г>-1Рез		56 (783 — 353) '			140		"■

	+ -« 4 n10^W = 185 +		415 + 1670 =			2270 кгс/см2.
	OD (/о —	0 0 )
В сечении В— В (см. рис. 83,			а и б), расположенном на расстоя
нии х =	500 мм от оси соединения шатуна с ползуном, результи
рующее	напряжение
	М-Ян				£60	х \
		■ - - ( - I - ) ] 6			£60	х \
JB -B рез '		6Я2				) +
		0,06-4-10е	40-	еп(	53,5 +	40 у
	l	0,06-4-10е	40-	50 V	140	/_
	Л	_ _ ________
	ьн		56-1003			106
	2,1 • 106-0,00024 - 56					106

140\ 140 J ^ 56- 100

=16 190 -f- 720 = 926 кгс/см2.

Всечении С— С (см. рис. 83, а и б) результирующее напря

жение

	ЦЯн	6
*^С-С рез
	Ян	0,06-4-106 53,5 — 50	53,5	_40^	6-113
+	Ян	0,06-4-106 53,5 — 50	140	/ _	6-113
+	6 (Лд. — Аа)	56 (И З3	— 463)

+	2, Ы О 6- 56 -0,00024	3	+_	4- 10s
	140	140)	'	56(113 — 46)

	= 43,5 —j—14	1070 — 1130		кгс/см2.

Рассчитаем головку шатуна пресса (Рн = 4000 тс) до модерни зации.

126

В сечении А— А (см. рис. 83, а) изгибающий момент МА_А

инормальное усилие NA_A:

МА -А = K P n K V\

N A- a = kpPu,

где ka и kp — коэффициенты, величины которых	установлены
в зависимости от угла ср (см. рис. 84): ka = 0,0365; kp	— 0,047 [15].

Выбираем Rcp = 650 мм. Напряжения сжатия и растяжения от нормальной силы NA_A и изгибающего момента МА_А, суммируя алгебраически, вычисляют по формулам

				2Ма-а (6/?Ср 4			к)
	®А-А сж		bh	h (2Rcp+ h)				- N aA-.A
			2-0,0365-4-10е• 65 (6-65 +							20)
	56-20			20 (2-65 +			20)
	— 0,047.4-Ю6				= 2180			кгс/см2;
			_1_ 2Л^А-А ( 6 - R c p				h)
	а А -А		bh	h (2Rcp—h)				+	N	A -A
	2-0,0365-4-106-65 (6-65 — 20)							+	0,047-4.106
	56-20.L		20(2-65 — 20)
				= 3040 кгс/см2.
Проведем расчет шатуна пресса РИ=								4000 тс после модерни
зации (см. рис. 83,			б).
В	сечении I— I	результирующее напряжение
	__ 0,06-4-106-40-6-78 ,					2-2,1 -106-56-0,00024 ,
	П р Ч ——	r r .		Г) 1 Г Q \	“ 1				140
	I -I рез	56 (7 8 3 — 3 1 ,53)							140
	4 • 106			180 +	400 +		1570 =			2150 кгс/см2.
	+ 56 (78 — 31,5) =			180 +	400 +		1570 =			2150 кгс/см2.
В	сечении В— В результирующее						напряжение
			0,06-4-106 [40 — 50 ^55 +							40
	° В - В рез				56-912			V	140
	° В - В рез				56-912
	2 -2,1.106-56-0,00024 ^2 _					3 50\				4 -106
						3 140/				4 -106
				140						56-91
	=	16 -ф 190 -)- 790 =				1000		кгс/см2.

127

В сечении С— С	результирующее	напряжение
	0,06-4-Ю6 55- ■“	/55-1-40 \	6-109
а.С-С рез '		i - п о - ;
	56 (1093 — 363)		+

2-2,1-10в-56-0,00024^2 — 3 9°\			4- 10е
	140)
1	140	+
		1 56(109 — 36)

= 37 f 28 -[- 980 = 1045 кгс/см2.

В сечении А— А верхней головки шатуна (см. рис. 83, б) на пряжения растяжения и сжатия

	1	2 • 0,0365 - 4	• 106 • 67 (6 • 67 — 20,8)
а А - А I	56-20,8	20,8(2-67 — 20,8)		+

	0,047-4.106 =		2860 КГС/СМ2;
а А -А сж	[2 • 0,0365 • 4		■108 • 67 (6 • 67 +	20,8)
	56-20,8	20,8 (2-67 + 20,8)
	0,047-4-Ю6 = 2040 кгс/см2.
В табл. 26	приведены	результаты расчета		шатунов пресса

(Рн = 4000 тс) до модернизации (см. рис. 83, а) и после модер

низации

(см.

рис. 83,

б).

Как видно из табл.

26, при небольших

Таблица 26

Расчетные

напряжения

Расчетные

Расчетные напряжения

сечения

сечениях шатуна

сечения

в сечениях

шатуна

до

модернизации,

шатуна

после

модернизации,

(см. рис.

кгс/см2

(см. рис.

кгс/см2

83, а)

83, б)

1— 1

° 1 - 1

рез =

2270

1— 1

а ,

рез

2150

/ - /

В — в

а в - в

рез =

926

в — в

а „

„

рез

1000

В - В

с — с

° С - С рез ~

1130

С — с

<УС - С р е з =г

1045

А — А

(ТЛ - Л р =

3040

А — А

а А - А р =

2369

А - А

СТЛ - Л с ж =

2180

А — А

а А - А с ж =

2040

изменениях (увеличении) размеров в модернизированном шатуне расчетные напряжения снизились незначительно. Наибольшее влияние на запас прочности в модернизированном шатуне оказало

128

увеличение радиуса с г = 5 мм до г' = 50 мм. Запас прочности различных сечений шатуна с учетом концентрации напряжений

я =

2о_1и

^ИЗГ

где

сг_1и =

2500 кгс/см2— предел

выносливости при изгибе для

стали

40Х;

k a — коэффициент

концентраций

напряжений;

ем — масштабный

фактор;

еп — коэффициент

чистоты

поверх

ности;

аизг— напряжения

изгиба

в рассматриваемом

сечении.

В табл. 27 сведены результаты расчетов указанных величин

для пресса (Ри =

4000 тс)

(см. рис. 83, а я б).

Таблица 27

Расчетные

сечения

шатуна

Шатун

1 —1

с -с

А —А

Ем

еп

Бм

Еп |

ко

ем

£п

До мо

0,8

0,82

1,1

0,7

0,9

1,3

2,37

0,6

0,82

0,9

дерни

зации

После

0,8

0,82

1,2

0,7

0,9

1,4

1,80

0,6

0,82

1,3

модер

низации

Из данных табл. 27

можно сделать вывод, что в сечении А— А

до модернизации был запас прочности я = 0,9 при

радиусе г =

5 мм. С увеличением радиуса перехода г до г' = 50 мм запас

прочности увеличился до я =

1,3 (на 44%), что повысило надеж

ность работы шатуна в сечении А— А (см. рис. 83,

б).

Проведем расчет осей соединения шатунов пресса с ползуном.

Рассмотрим две конструкции соединений (см. рис. 71, 72 — первый ’ тип, рис. 73, 80 — второй тип). В первом типе соединения ось нагружается усилием Робщ < Рн и только при подъеме ползуна. В период выполнения прессом технологической операции ось не нагружена. Во втором типе соединения ось шатуна нагружена усилием Рн при выполнении прессом технологической операции, причем наибольшую нагрузку ось испытывает при перегрузках (распорах) пресса.

Расчет оси первого типа соединения шатуна с ползуном

пресса ЗИЛ (Р н = 2500 тс) (рис. 86, а).		Определим усилие Р0бщ,
приложенное	к середине оси, по формуле
	Робщ = k' (Gn -f- GHH-f-	mj),
где Gn + GHH— вес ползуна и верхней		половины инструмента;
2 ту — сила	инерции масс, нагружающих ось шатуна при подъ

9 А . А . Игнатов

129

еме, т. е. ползуна и верхней половины инструмента; к' — коэффи циент, учитывающий возможное застревание ползуна в направ

ляющих, и т. п. Принимаем k' =			1,5.		рис. 86, а)
Изгибающий момент в этом случае (см.					рис. 86, а)
Л/Г	n I	—	бщ	I _	-Робщ!
1^изг — А 1 2		—	2	2	4 ’
напряжение изгиба
		Л^ИЗГ		Робщ^
	Стизг =	~ w	~	’

где / — изгибающее плечо оси; dB— диаметр оси.

Рис.'86. Расчетные схемы определения напряжений в осях со единения шатуна с ползуном:

а — ось нагружается только *при подъеме ползуна; б — ось нагру жена постоянно

Если принять

^	т — - п		g(i'n j	I =	(1 f k), то
<*изг = k '	0„ + е ин + ( ^ ± 0 и н ) ( 0 ^ ( 1 + А )
						0,44

= 1,5	16000 +		3000 +	( J-6°°9ё(3~300д) ~Э,1зо»55~ х
X 17,5(1 +0,17)			65	1,5-27 800-65		388 кгс/см2.
		0,4-263			7030

130

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 3413 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ