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

В целях увеличения прочности приемных валов по опыту других фирм, например Шмерал, посадочные шейки приемных валов доводят до окончательного размера с помощью широкого резца, закрепляемого в державке. Резец состоит из двух сварен­ ных между собой пластин, одна из которых изготовлена из угле­ родистой стали, а другая — из вольфрамовой. После термообра­ ботки резец имеет твердость RC 61—63. Рабочее положение резца— режущей кромкой вниз; скорость резания составляет около 0,5 м/мин. При этом получается стружка шириной 200 мм и тол-

Рис. 108. Типовой график напряжений изгиба на приемном валу у опоры ма­ ховика пресса Шмерал МКП (Рн = 1500 тс):

щиной 0,02 мм. Кроме этого, ответственные участки вала нака­ тывают роликом. Давление ролика на вал осуществляется пакетом тарельчатых пружин, заключенных в державку ролика.

Замечено, что в некоторых валах прессов под внутренними коль'цами подшипников образуются повреждения поверхностей (заметная на глаз кольцевая вмятина), что является дополнитель­ ным концентратором напряжений и может привести к появлению усталостных трещин и дальнейшей поломки вала. Появление этих дефектов объясняется действием ударных нагрузок, возникающих при поперечных колебаниях вала, способствующих износу поса­ дочных шеек под подшипники, а также действием тангенциальных сил инерции кривошипа главного вала, которые вызывают раска­ чивание пресса и, как следствие, свободные поперечные колебания приемного вала вместе с консольно закрепленным на нем массив­ ным маховиком.

162

На рис. 108, а приведен типовой график напряжений изгиба на приемном валу, построенный по данным осциллограмм, полу­ ченных при испытаниях пресса Шмерал МКП (Рп = 1500 тс). Для удобства расшифровки осциллограмм напряжения замеряли вблизи опоры маховика одновременно в двух точках, лежащих на пересечении окружности поперечного сечения вала с взаимно перпендикулярными радиусами.

На рис. 108, б показан график динамической составляющей напряжений изгиба, выделенной из графика на рис. 108, а. Оба

носят быстрозатухающий характер, и напряжения изгиба вала,

Суммарные номинальные напряжения изгиба вала над опорой маховика невелики, они могут быть рассчитаны по формуле

угловая частота), что может привести к повреждению шейки. При­ менением подшипников широких серий или установкой сдвоенных подшипников можно несколько уменьшить вероятность поврежде­ ния шеек.

Уровень поперечных колебаний приемного вала зависит от быстроты включения муфты пресса. При плавном включении, когда время разгона ведомых масс привода значительно больше периода собственных поперечных колебаний приемного вала, амплитуда колебаний резко снижается. При повреждении приемных валов (наклепе, задирах, контактной коррозии) обычно изыски­ ваются возможности продления срока службы валов путем их ре­ монта.

Однако следует весьма осторожно подходить к выбору способа устранения дефектов и повреждений валов. Из применяемых спо­ собов ремонта нужно признать непригодными для приемных валов такие, как заварка или наплавка их с последующей механической обработкой поврежденных шеек, так как в этом случае создаются условия, способствующие возникновению усталостных трещин. Так, в кузнечном цехе АЗЛК при ремонте пресса Шмерал МКП (Ря = 1500 тс) шейка приемного вала под подшипник была наплав­ лена электродуговым способом, в результате чего, как записано в акте, произошла поломка вала. Аналогичные случаи наблюда­ лись и на других заводах,

163

*В знаменателе даны размеры вала после его модернизации.

**Усилие в американских тс.

С целью предотвращения аварий следует признать необходи­ мым при каждом ремонте прессов тщательно контролировать со­ стояния посадочных поверхностей приемных валов и проверять, нет ли в валах усталостных трещин. Из доступных и достаточно надежных методов обнаружения усталостных трещин можно ре­ комендовать магнитную порошковую дефектоскопию.

При заказе поковок для приемных валов рекомендуется огово­ рить их грубую обдирку, давать сведения о химическом составе и механических свойствах заготовок. Акты проверки валов при ремонтах прессов необходимо прик 1 адывать к ремонтной докумен­ тации прессов. На ЗИЛе при проверке приемного вала составляют эскиз с указанием проверенных мест вала и их состояния.

Следует различать поверочный и проектный методы расчета приемных валов. В первом случае имеется конструкция вала, и ее проверяют по допускаемому запасу прочности; во втором — определяют размеры вала по расчетным крутящему и изгибаю­ щему моментам. В качестве примера проведем расчет приемных валов прессов ЗИЛ (Рн = 2500 тс) и ЗТМП модели К-8544 (Рн — = 2500 тс) (см. приложение 21). В табл. 35 приведены для сравне­ ния размеры (в мм) приемных валов некоторых прессов усилием на ползуне 2000—2500 тс.

Учитывая случаи поломок приемных валов, следует сделать выводы о необходимости выполнения ряда мероприятий по повы­ шению их надежности, а именно: улучшения технологии изготов­ ления, применения более высококачественных материалов для их изготовления, обеспечивая более чем двукратный запас статиче­ ской прочности по пределам текучести и выносливости.

При конструкторской проработке валов нужно особо обратить внимание на выбор формы и переходов от одного сечения к дру­ гому, на недопустимость образования концентраторов напряжений. Необходимо тщательнее контролировать заготовки и работающие валы при проведении ремонта прессов.

КОНСТРУКЦИИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ, СМОНТИРОВАННЫХ НА ПРИЕМНЫХ ВАЛАХ ПРЕССОВ, И ИХ РАСЧЕТ

Предохранительное устройство, смонтированное на приемном валу, крайне необходимо и от него отказываться не следует, хотя высказывается мнение в работе ИЗ] о его неэффективности во время перегрузки пресса при наличии в нем фрикционной муфты, расположенной на главном валу пресса. Приемный вал может на­ гружаться значительными инерцион.ными силами от маховых масс привода, возникающих при заклинивании зубчатой передачи.

Необходимо совершенствовать конструкцию предохранитель­ ного устройства, смонтированного на приемном валу (в маховике привода пресса), а также осуществлять контроль за работой этого

165

устройства. На рис. 104— 106 приведены конструкции существую­ щих и модернизированных фрикционных предохранительных устройств, применяемых в настоящее время в различных прессах. Эти устройства однотипны. Следует указать на степень ограниче­ ния затяжки тарельчатых пружин (см. рис. 105). В прессе НКМЗ для затяжки шпилек фрикционного предохранительного устрой­ ства рекомендуется гидравлический домкрат.

В прессах ЗТМП модели К-8544 на шпильках в местах посадки тарельчатых пружин (см. рис. 105) имеются втулки, что сделано для предохранения шпилек от разрушения пружинами.

Для контроля степени затяжки пружин рекомендуются втулки 4 (см. рис. 105), которые монтируют свободно на пру­ жину 5 между ступицей маховика и втулкой 3 с зазором 0,5— 1. При необходимости увеличения силы затяжки пружин втулки можно проточить на нужную величину. Если втулки 4 неподвижны, фрикционное устройство перетянуто и не может работать нор­ мально. Необходимо также обвязать проволокой гайки 2 с бол­ тами 1.

В табл. 36 приведены результаты примерных расчетов пере­ даваемого крутящего момента фрикционным предохранителем при затяжке тарельчатых пружин в соответствии с рекомендацией фирмы Эджекс. Величина передаваемого крутящего момента пресса Эджекс (Рн = 1600 тс) соответствует расчетному моменту, опре­

= 14,5-105 кгс-см.

Наиболее опасным является вывод пресса из распора, когда при коэффициенте трения в опорах р = 0,1 момент заклинива­ ния на главном валу равен М с = 1,8-107 кгс-см. Усилие закли­ нивания Рзакл = 2,8-106 кгс. Коэффициент перегрузки

Напряжения на приемном валу при выводе пресса из распора и отсутствии проскальзывания в предохранителе пресса достигают 8000 кгс/см2. Вывод пресса из распора должен проходить при ра­ ботающем предохранителе, Максимальный момент, возникающий

166

Таблица 36

ная Площадь трення прокладок предохранителя на двух поверхностях составляет 10 000 см2. Число стяжных шпилек п' = 6. Число

--0 54

=2130 кге-м-с2.

Тогда

Расчет фрикционного предохранительного устройства, смон­ тированного в маховике пресса, проведем с учетом инерционных масс привода пресса по формуле [15]

ховиками жестко связанных с ним деталей); J{ — момент инерции ведомой части предохранителя (приемного вала и жестко связан­ ных с ним деталей); J 2— момент инерции главного вала и жестко

168

Определим удельное усилие на контактных поверхностях пре­ дохранительного устройства:

Усилие нажатия на дисках, обеспечивающее указанное удель­ ное усилие:

Q = qnF = 5,7-3,14 (50,82—31,82) = 2,8-104 кгс.

Усилие затяжки, создаваемое одной шпилькой, при п — 6 шт. равно

ЗУБЧАТЫЕ ПАРЫ ПРЕССОВ

В кривошипных горячештамповочных прессах сравнительно быстро нарушается нормальная работа зубчатого зацепления глав­ ным образом по износу (см. приложение 22 и рис. 109, а, б). Слу­ чаи поломок зубьев наблюдаются сравнительно редко — при по­ падании в зацепление посторонних предметов. Следует учитывать значительную стоимость зубчатой пары, а также шум, создавае-

169

Кроме того, в этих прессах было кратное число зубьев колеса и шестерни (см. приложение 23), а также разъемное крепление вала к станине пресса.

Рекомендуется зубчатое колесо отливать из стали 35ХГС с по­ следующей нормализацией и отпуском до НВ 220—260, с после­ дующим поверхностным нагревом зубьев т. в. ч. и охлаждением, водой. Этим обеспечивается твердость зубьев колеса HRC 48—52. Шестерни следует изготовлять из более прочной стали, напри­ мер 50ХН. Зубья шестерни после нормализации или улучшения имеют предел прочности на 20 кгс/мм2 выше предела прочности

Рис. ПО. Установка для термической обработки зубьев колес прессов с нагревом их т. в. ч.

зубьев колеса. При поверхностной термообработке зубьев шестерни нагревом т. в. ч. и охлаждением водой HRC 52—56, что несколько выше твердости зубьев колеса.

Поверхностная термообработка зубьев колеса и шестерни на­ гревом их вручную горелкой кислородно-ацетиленового пламени вызывает оплавление кромок зубьев и неравномерный нагрев их поверхности, что приводит к образованию мелких поверхностных трещин (сетки), ухудшающих контактную прочность зубьев. Сле­ довательно, наиболее правильной следует признать закалку зубьев нагревом их т. в. ч.

На рис. ПО приведена установка для термообработки т. в. ч. зубьев колес больших модулей (т = 10-ь50), диаметрами 3000— 5000 мм, массой до 15 т [1; 9 ]. Закалку зубьев выполняют по впа­ дине с одновременным нагревом обеих эвольвентных поверхностей. Зубчатое колесо 1 устанавливают на механизированной тележке 2. Нагрев осуществляется с двух диаметрально противоположных сторон одновременно двумя закалочными элементами 3 и 4, каж­ дый из которых питается от своего генератора. Колеса закали­ ваются непрерывно — последовательным способом— профиль­ ным индукторспейером с магнитопроводом. Мощность, снимаемая с генератора, 60 кВт; скорость перемещения индуктора 4 мм/с. Зазор между индуктором и впадиной 2 мм, зазор между эвольвент-

171