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

ными поверхностями у вершины зубьев и магнитопроводом индук­ тора 4 мм.

В закаленном слое, глубина которого составляет 4—5 мм, обна­ ружен бесструктурный мартенсит. Твердость по всей глубине за­ каленного слоя как по профилю зуба, так и по его длине равно­ мерна и боставляет HRC 52—54. Закалочной жидкостью служит 30%-ный раствор глицерина в воде. На АЗЛК внедрено более простое приспособление по закалке зубьев.

Часто указывают, что основная причина возникновения шума и динамических нагрузок в зубчатых парах заключается в неточ­ ности изготовления шага и профиля зубьев. В среднескоростных передачах, к которым можно отнести рассматриваемые зубчатые пары, при изготовлении не рекомендуется допускать больших местных накоплений ошибок по шагу и кратности zKи гш. Следует отметить точную обработку зубьев шестерни и колеса в прессах Шмерал, которая обеспечивается при окончательной их доводке на зуборезном доводочном станке. Так, в зубчатом колесе пресса (.Рн = 4000 тс) при модуле т = 33 и Dcp = 3366 мм достигается точность обработки зубьев до 0,046 мм на шаг.

Существенную роль в повышении срока службы зубчатых пар играет их нормальная смазка. Зубчатые пары находятся на зна­ чительном уровне от пола (около 3 м). Они постоянно закрыты кожухами, наблюдение за их работой затруднено. На одном за­ воде для смазки пары смонтирован насос жидкой смазки с пор­ ционной передачей жидкой смазки к зубьям с последующим ее сбором в маслосборник. Можно рекомендовать устанавливать на станине пресса специальный ручной насос для периодической смазки зубчатой пары, а также применять осерненный трактор­ ный нигрол, который получают следующим образом: смесь ни­ грола с 1,5—2% по массе серы в порошке, нагретую до 120° С, выдерживают при указанной температуре при постоянном помеши­ вании состава. Такая смазка, как показали исследования, спо­ собствует быстрой приработке зубчатой пары с наименьшим из­ носом зубьев.

При расчете зубчатой пары отметим особенности ее работы

вкривошипных горячештамповочных прессах: 1) зубчатая пара

спуском пресса постоянно находится в зацеплении и нагружается

максимальным моментом в периоды выполнения прессом техно­ логических переходов; 2) муфта включения пресса расположена на главном валу, поэтому максимальную нагрузку периодически могут испытывать все зубья пары, что является положительным фактором; 3) зубчатая пара работает в условиях абразивного из­ носа, поэтому целесообразно применение в прессах смывающей жидкой или консистентной смазки с графитными наполнителями. В открытых зубчатых передачах кривошипных горячештамповоч­ ных прессов наблюдается, как правило, износ поверхности зубьев при небольших скоростях (см. приложение 23) и переменных нагрузках на зубьях.

172

Определим крутящие моменты, допускаемые: по прочности на изгиб зубьев колеса и шестерни; по контактной прочности зубьев [15]:

В формулах приняты следующие обозначения: Мкол и УИщЗГ — расчетные моменты, допускаемые зубчатой передачей по прочности

зубьев на изгиб для колеса и шестерни; Мк°“т — расчетный мо­ мент, допускаемый в передаче по контактной прочности зубьев

а_1ш— предел выносливости при изгибе с симметричным циклом нагружения для колеса и шестерни; ср = 0 — коэффициент, учи­ тывающий ударные нагрузки в зубьях при торможении; си = 1 — коэффициент дополнительной прочности зубьев на изгиб; с — коэффициент, учитывающий материалы зубьев колеса и шестерни; ск — коэффициент дополнительной контактной прочности пря­ мозубых корригированных передач; k lK и k lai — коэффициенты долговечности колеса и шестерни; &2 = 1,38 — коэффициент дина­ мической нагрузки; i — передаточное число зубчатой пары;

и «Иш— запасы прочности при изгибе для зубьев колеса и ше­ стерни; Фк и Фш— коэффициенты концентрации напряжений при изгибе в зубьях колеса и шестерни; р — угол наклона зуба (по на­ чальной окружности).

Найденное по УИколТконтактное напряжение не должно быть

(лимитирующий) момент, по которому определяют допускаемые усилия на ползуне по формуле

РD — м кР кгс.

ткр

По значению т кр в пределах 0—90° рассчитывают и строят гра­ фик допускаемых нагрузок на ползуне пресса.

Ширину зуба колеса Ьк следует выбирать по формуле Ьк — = фт; коэффициент ф принимать в соответствии с приложением 23, где указано, что ф = 12-н—14, причем меньшее значение — для прессов до Р н = 2000 тс, большее — для прессов с Р н > 2000 тс; ширину шестерни Ьш принимают несколько больше Ьк.

173

Коэффициент формы зуба у можно выбирать по данным ЦБКМ [15]. Для наиболее распространенных материалов, применяемых для изготовления зубчатой пары прессов, рекомендуются ниже­

Зубья колеса и шестерни обязательно подвергают поверхност­ ной закалке т. в. ч.

Коэффициенты концентрации напряжений в зубьях колес Фк и Фш рекомендуется выбирать по данным ЦБКМ [15].

Учитывая большую стоимость зубчатой пары, сложности в де­ монтаже и ремонте пары, потери производства при ремонте, сле­ дует принимать повышенные значения коэффициентов запаса прочности пары пш. Рекомендуемые значения коэффициента запаса прочности пары при модуле тп = 25ч-50 мм: для стального литья

пн = 3ч-3,5; для поковки пи = 2,5ч-3.

Коэффициент с, учитывающий материалы зубьев рекомендуется принимать равным 2140 [15]. Коэффициент дополнительной кон­ тактной прочности ск = 0,878 (по данным ЗТМП). Коэффициенты долговечности k lK и k liu приняты по данным ЗТМП: k lK = 0,7; k lui = 0, 8.

ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ЗАПАСЕННОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИВОДА ПРЕССА

Вопрос выбора мощности электродвигателя и запасенной ки­ нетической энергии маховых масс привода пресса имеет большое значение. Электродвигатели прессов выходят из строя по различ-' ным причинам, а стоимость их ремонта высока. Электродвигатели работают при разнообразных режимах нагрузки: при запуске в период разгона маховых маес; при выполнении прессом различ­ ных технологических переходов с различными усилиями на пол­ зуне; при распоре пресса и выводе его из этого состояния. По­ этому, исходя из тяжелых условий работы электродвигателя, к качеству их изготовления должны быть предъявлены высокие требования.

В электродвигателях кривошипных горячештамповочных прес­ сов чаще, чем статоры, выходят из строя роторы. Основной при­ чиной выхода их из строя считают перегрузку, загрязнение и раз­ рушение изоляции от дыма, образующегося при сгорании смазки штампов, состоящей из смеси порошкообразного графита с машин­ ным маслом. Оставшийся от сгоревшей смазки порошкообразный графит сдувается воздухом вместе с окалиной и, находясь около пресса во взвешенном состоянии, попадает в электродвигатель.

174

Следует отметить стойкость электродвигателей зарубежных прес­ сов Эджекс, Нейшенел, срок службы которых достигает 10 лет и даже более без капитального ремонта главным образом за счет надежной изоляции обмотки ротора и статора.

При эксплуатации кривошипных горячещтамповочных прес­ сов отмечены преимущества тихоходных электродвигателей, уста­ новленных на них: I) по электрической части: увеличенный до

то

Рис. 111. Установка электродвигателя и тахогенератора пресса Шмерал LKM

(Рн = 1600 тс)

8% коэффициент скольжения; затяжной опрокидывающий момент; повышенный класс изоляции; II) по механической части: более надежная работа подшипников электродвигателя; сниженный пе­ риод разгона; уменьшенные центробежная сила при работе элек­ тродвигателя на его детали и выпучивание обмотки ротора.

В практике эксплуатации электродвигателей прессов наблю­ дались случаи разрушения их валов и подшипников, расположен­ ных возле шкива. Эти поломки возникают ввиду значительного нагружения вала и подшипников усилием натяжения ремней и массой консольно расположенного шкива. Во избежание таких поломок стали устанавливать дополнительную наружную опорную стойку (рис. 111). На рис. 111 позиция 1 — тахогенератор. Следует отметить некоторые трудности в правильном монтаже наружной опоры. При ее неточной установке возникает дополнительная на­ грузка на подшипники электродвигателя. Две дополнительные опоры для шкива электродвигателя и применение соединительной

175

Рис. 112. Модернизированная установка электродвигателя пресса НКМЗ (Рн —

= 4000 тс)

122Ь

Рис. 113. Установка электродвигателя и тахогенератора пресса НКМЗ модели К-8546 (Ян = 4000 тс)

муфты (рис. 112) в прессе НКМЗ создают для него хорошие условия работы.

за оборотами электродвигателя, а следовательно, и оборотами

вала электродвигателя и шкива маховика допускается несоосность не более 0,3 мм. Рекомендуется смазывать подшипники шкива не реже 1 раза в месяц. Зубчатую муфту 1 заполняют трансмиссион­ ным автотракторным маслом в объеме 1 л (ГОСТ 542—50): марки «летнее» при температуре выше 0° С и марки «зимнее» при темпе­ ратуре ниже 0° С. Масло заменяется через 6 месяцев. Утечка масла не допускается.

При подборе мощности электродвигателя пресса и его маховых масс (точнее— запасенной кинетической энергии) необходимо учи­ тывать, что при заниженном значении мощности электродвигателя

Таблица 37

* Рассмотрен пресс с главны^ валом, расположенным параллельно фронту пресса.

штамповали в три перехода: осадка в торец; предварительная штамповка; окончательная штамповка.

На рис. 114, а—в показаны осциллограммы замера усилий де­ формации предварительно сжатых правой и левой стоек и других деталей пресса при трех переходах штамповки. Графики построены по углам поворота кривошипа вала (рис. 115, а—в) и по крутящим моментам (рис. 116, а—в). На рис. 114 видны отметки времени, равные 0,02 с. Ползун пресса делает пх = 50 ходов в минуту, по­ этому за 0,02 с главный вал поворачивается на 6°. На осцилло-

Рис. 115. Изменение усилий на ползуне, рассчитанных по данным рис. 114:

а — при осадке; б — при предварительной штамповке; в — при окончательной штам­ повке

граммах зафиксированы участки пути ползуна Sa. Для расчета работы необходимо перестроить графики «Р—S» в «Р—а» (см. рис. 115, а—в), определив угол а по формуле

Крутящий момент определен по формуле

м • = Р ш

1Г1кр i — 1 i, u Kpi*

при расчете mKpi принят коэффициент трения ц = 0,06. Рассчи­ танная средняя работа по приведенным графикам на рис. 116, а—в составляет:

1) при осадке

где 14 700 кгс-м — работа по показаниям одной стойки, 11 200 — по показаниям другой стойки;

Рис. 116. Изменение крутящих моментов, рассчитанных по данным рис. 115:

а — при осадке; б — при предварительной штамповке; в — при окончательной штам­ повке

Так как наибольшая работа затрачивается маховыми массами пресса при втором переходе, в дальнейшем расчет проведем по энергозатратам в этом переходе.

180

где J B= 750 кгс -м-с2— момент инерции ведомых элементов муфты

иглавного вала с ползуном, приведенный к главному валу; / пр =

=953 кгс-м-с2 момент инерции ведущих элементов привода (ма­ ховых масс и исполнительного механизма), приведенный к прием­ ному валу; пм = 50 об/мин — частота вращения главного вала, где смонтирована муфта; пм х = 235 об/мин — частота вращения маховика привода; пв = 30 — число перемещений (ходов) ползуна

при выбеге.

^раз~ 0,0055/Bn„ = 0,0055-750-502 = 9800 кгс-м;

Апр= 1,2.0,0055/в^ = 1,2-9800= 11 760 кгс-м;

где р — коэффициент использования номинальных ходов. Средняя мощность цикла

181