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

Напряжения изгиба в оси пресса ЗИЛ (Рн = 2500 тс) незна­ чительны, так как диаметр оси выбран из условия снижения удель­ ных усилий на бронзовые вкладыши в опорах оси и ползуна пресса.

Удельное усилие qB на оси ползуна:

Удельное усилие на опоре шатуна с ползуном пресса

2 500 000 = 962 кгс/см2.

64-40,6

Расчет оси второго типа соединения шатуна с ползуном пресса ЗТМП модели К-8544 ( Р н = 2500 тс) (рис. 86, б). В этом случае величина изгибающего момента оси

^изг —

= 0,25РН(/0 — 0,5/).

Принимаем /0 -- 600 мм, I = 530 мм, dB -- 500 мм.

А4ИЗг = 0,25-2,5-106 (60 —■0,5-53)= 2,1-10? кгс-см;

С увеличением усилия Р при стопорах оизг может возрасти до опасного значения. Напряжение среза оси в этом прессе при уси­ лии Рн

УДЕЛЬНОЕ УСИЛИЕ В ОПОРАХ ШАТУНА И ГЛАВНОГО ВАЛА

В процессе эксплуатации кривошипных горячештамповочных прессов бронзовые опоры шатуна и главного вала могут быстро изнашиваться или разрушаться. Часто наблюдается выдавлива­ ние бронзового вкладыша в шатуне, особенно его нижней половины, значительно нагружаемой при перегрузках пресса

(рис. 87, а и б).

Для сравнения на рис. 88 показаны конструкции шатунов двух­ опорного (Коматцу) и одноопорного (Нейшенел) и влияние их расположения на прочность главного вала. Величина удельного усилия в опоре главного вала с двухопорным шатуном значительно снижена. Кроме того, штамповка с эксцентриситетом оказывает меньшее влияние на износ опор и главного вала. Обычно величину удельного усилия qa в бронзовых опорах шатуна с главным валом подсчитывают по формуле

Я а = т гг кгс/см2. Ua4a

Неточность расчетного удельного усилия, действующего на опору, и допущение, что оно равномерно распределено по площади

Таблица 28

* В знаменателе дроби показано удельное усилие в опорах шатунов с пол­ зунами прессов Нейшенел 1940 г.

**В знаменателе дроби показана толщина бронзовой опоры шейки криво­ шипа вала прессов Нейшенел 1940 г.

***В знаменателе дроби показана толщина бронзовой опоры шатуна в пол­ зуне прессов Нейшенел 1940 г.

133

проекции опоры, очевидны. В настоящее время еще нет точной методики расчета удельных усилий в опорах, поэтому на практике стараются увеличить срок службы опор правильным выбором смазки и подбором бронзы.

Втабл. 28 приведены некоторые относительные размеры брон­ зовых опор шатуна на главном валу и на ползуне и величины удельных усилий прессов Шмерал. Они сравниваются с теми же показателями в прессах Нейшенел.

Втабл. 29 дан химический состав бронзы, применяемой для опор различными заводами. Наилучшей бронзой следует считать бронзу фирм Эджекс и Нейшенел, правда, при условии примене­ ния надежной жидкой смазки.

В кривошипных горячештамповочных прессах кривошипно­ шатунный механизм уравновешивается при помощи уравновеши­ вающего пневматического устройства, шток поршня которого кре­ пится к ползуну. Это устройство преследует две цели: снизить ударные нагрузки в кривошипно-шатунном механизме при нали­ чии зазоров в нем и в зубьях шестерен привода; снизить вредное влияние сил инерции кривошипно-шатунного механизма на де­

неуравновешенной системы кривошипно-шатунного механизма составляет примерно Gy = (0,005 -ь0,009) РИ.

13 4

Рассмотрим типовые конструкции уравновешивающих уст­ ройств (уравновешивателей), применяемых в кривошипных горя­ чештамповочных прессах. Старая конструкция уравновешиваю­ щего устройства прессов ЗТМП оказалась неудовлетворительной, так как при эксплуатации прессов разрушался цилиндр и его подъ­ емная сила была недостаточной. В новых конструкциях прессов уравновешиватель значительно изменили.

Рис. 89. Уравновешивающее устройство ползуна пресса ЗТМП модели К-8544 (Р„ = 2500 тс)

Новый тип уравновешивающего устройства ползуна, приме­ няемый в прессе ЗТМП, значительно усилен за,счет специальных четырех стяжных болтов (рис. 89). Улучшена система смазки уплотнительных колец поршня и сальника штока. Конструкция уплотнительного устройства в поршне упрощена. Рабочее давле­ ние воздуха б^кгс/см2, а цилиндр испытывается на давление 9 кгс/см2. Подъемная сила уравновешивателя составляет 47 тс.

Цилиндр уравновешивателя ползуна пресса НКМЗ снаружи усилен специальными ребрами. Ход поршня уравновешивателя 400 мм (рис. 90). Выступающее внутрь цилиндра сальниковое устройство для штока поршня уравновешивателя увеличено по толщине. Цилиндр внизу имеет большое пространство, позволяю­ щее увеличить выходное отверстие трубопровода, соединяющего

135

что почти равно объему ресивера. Подъемная сила поршня урав­ новешивателя при р = 5 ат составляет

Рур = 0,785 (1182 —- 182) 5-0,95 = 50 тс.

С учетом увеличения давления воздуха на поршень в конце хода поршня вниз усилие Рур увеличится.

Рис. 90. Уравновешивающее устройство ползуна пресса НКМЗ модели К-8546 (Рн = 4000 тс)

В новых конструкциях прессов Нейшенел значительно усилены цилиндры уравновешивателей (рис. 91), так как старые цилиндры разрушались. В прессах применяются два цилиндра уравновеши­ вателя.

Схемы подвески уравновешивателя к ползуну прессов следует разбить на типы:

1) От одного уравновешивателя с креплением штока поршня

кхоботу ползуна: прессы ЗТМП, НКМЗ, Эджекс и др. (рис. 92, а).

2)От двух уравновешивателей с креплением двух штоков

уравновешивателей к двум кронштейнам ползуна оказалось непрочным, так как наблюдаются поломки кронштейнов и изгиб самих штоков, особенно при увеличенных зазорах в направляющих ползуна пресса.

136

3) От одного уравновешивателя к ползуну рамного типа в прес­ сах Шмерал LKM (рис. 93). Шток цилиндра уравновешивателя прикреплен к средней части ползуна, представляющего собой раму.

Рассматривая схемы уравновешивателей, следует указать, что во втором случае (см. рис. 92, б) кривошипно-шатунный механизм расположен между хоботом ползуна и подвесками уравновеши­ вателей, причем а > Ь. Практически усилие Рур > Q. Необхо­ димо при расчете усилия Рур принимать во внимание трение в на­ правляющих при подъеме ползуна, его застревание в направляю­ щих и т. п. (Q— масса ползуна с верхней частью инструмента, главного вала, муфты-тормоза, шатуна).

В уравновешивающих устройствах прессов Эджекс уплотни­ тельные чугунные кольца, применяемые взамен манжет, работают длительное время без особого ремонта. Так, если кожаные или резиновые манжеты работают 2—3 месяца, то кольца служат не­ сколько лет. Даже манжеты, изготовленные из прорезиненного бельтинга, работают не более полугода, особенно в тяжелых прес­ сах и при дополнительной системе смазки. В кузнечном цехе ЗИЛа в уравновешивающих устройствах прессов применяют чу­ гунные кольца. Конечно, при замене манжет кольцами необходимо обеспечивать хорошую смазку, что можно сделать путем введения дополнительной инжекционной масленки, как это выполнено на прессе ЗИЛ. Технология изготовления колец уравновешива­ теля аналогична технологии их изготовления для цилиндра нижнего выталкивающего устройства.

Для уплотнения поршня уравновешивателя применяют также резиновые уплотнительные манжеты, которые вставляются в ка­ навки, специально выточенные в поршне уравновешивателя. Дополнительное уплотнение этих манжет обеспечивается давле­ нием воздуха (см. рис. 89, 90).

Конструкция уравновешивающего устройства определяется конструктивной формой ползуна пресса и его расположением в ста­ нине пресса. Во всех кривошипных горячештамповочных прессах подъемная сила в уравновешивателе создается воздухом, подавае­ мым по трубе вниз под его поршень. Сечение трубы выбирается с учетом возможного сопротивления подаваемому воздуху (раз­ мер трубы 2"—4" и более). В качестве примера проведем расчет уравновешивателя пресса Шмерал (Рн = 1600 тс) типа В. Сле­ дует отметить, что этот уравновешиватель подвергался исследо­ ванию. Ниже приведены некоторые расчетные величины пресса

метры поршня (цилиндра) DB = 500 мм и DH= 850 мм; диаметр штока поршня йшт= 65 мм; диаметр трубы, соединяющей реси­ вер с цилиндром уравновешивателя, dTP — 76,2 мм; высота ци­ линдра внутренняя и наружная Н' = 540 мм и Н" = 620 мм; расстояние от упора нижнего уплотнения до поршня в его край-

138

нем верхнем положении Н = 350 мм; максимальный ход поршня

S ~ 2R = 280 мм.

Ргл.в = 2500 кгс; других деталей, смонтированных жестко с глав­ ным валом (детали муфты и тормоза), Q1 = 1500 кгс; шатуна и оси его крепления в ползуне Q2 = 4200 кгс; ползуна Q3 = 5100 кгс;

Рис. 94. Типовая осциллограмма замера давлений воздуха в ресивере и ци­ линдре уравновешивателя ползуна пресса Шмерал LKM типа В (Ри = 1600 тс):

t — продолжительность изменения давления воздуха в уравновешивателе за период хода ползуна пресса вниз, с; t x — то же при ходе ползуна вверх, с; t 2 — продолжитель­ ность изменения давления воздуха в ресивере за период хода ползуна пресса вниз, с; h — то же при ходе ползуна пресса вверх, с; t4 — продолжительность оборота главного

вере; 6 — ходограф предохранительного клапана; 7 — отметчик времени; А — направ­

Нормальная подъемная сила уравновешивателя при крайнем верхнем положении поршня (перед началом хода ползуна)

Р ур = 0,785 (D l— d2mT)pku

где р — давление воздуха, поступающего к поршню уравновеши­ вателя из ресивера; обычно р ~ 5 ат; k Y— коэффициент, учи­ тывающий трение в манжетах уплотнений и возможные пропуски воздуха; k x = 0,9.

Следовательно, расчетная подъемная сила

Рур = 0,785 (502 — 6,52) 5-0,9 = = 8650 кгс = 0,005 Р н.

Проведенные исследования работы уравновешивающего уст­ ройства и ресивера пресса Шмерал LKM типа В с замерами в них

140