книги из ГПНТБ / Игнатов, А. А. Кривошипные горячештамповочные прессы
.pdfwmatm
Рис. 25. Станина пресса Эджекс с размерами для прессов второго выпуска (Рн = 1600 и 2000 тс)
ства сталей, применяемых для литых станин прессов Эджекс и Нейшенел. За последнее время станины прессов изготовляют больше в сварном или в сварно-литом исполнении (прессы НКМЗ, ЗТМП, ЗИЛ, Клиринг, Блисс и др.). По исследованиям НКМЗ (табл. 10) более выгодно изготовлять станины сварными, так как
|
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
|
|
|
Станина |
пресса НКМЗ |
|
Показатели |
|
Р н = |
4000 тс |
Р п = |
6300 тс |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Литая |
Сварная |
Литая |
Сварная |
Длительность |
произ |
|
|
|
|
|
водственного |
цикла, |
51 |
28 |
63 |
37 |
|
сутки ........................... |
|
меха |
||||
Трудоемкость |
|
|
|
|
||
нической |
обработки, |
1830 |
1100 |
2120 |
1460 |
|
с тан к о -ч ас .................... |
|
|
||||
Масса заготовки, т |
114 |
90 |
180 |
140 |
||
значительно сокращается масса заготовки (на 20%), длительность производственного цикла (на 30—40%), трудоемкость механи ческой обработки.
РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ СТАНИН, СТЯЖНЫХ БОЛТОВ
Размеры станин прессов определяются штамповым простран ством, ходом ползуна, креплением в станине главного и прием ного валов. Необходимо учитывать устойчивость пресса на фун даменте, конструктивные и технологические соображения. Реко мендуется выбирать среднюю площадь стоек станины по соотно шению 4—5 см2 на 1 тс номинального усилия для сварных станин без стяжных болтов, 6—7 см2 на 1 тс — для литых станин и 3— 5 см2 на 1 тс — для разъемных станин со стяжными болтами [18]. Составные станины рассчитывают как цельные с дополнительным расчетом затянутого соединения.
Ниже дан приближенный расчет составной станины и стяжных болтов пресса ЗИЛ (Р„ = 2500 тс) (см. рис. 23). Расчет затяну того соединения приведен для двух состояний станины: не нагру женной номинальным усилием и нагруженной номинальным уси лием. При расчете затяжки болтов необходимо обеспечить нерас крытое стыков составных элементов станины. Исходные расчетные
данные: длины и площади поперечных сечений станины (табл. |
11), |
||
нижней части станины пресса (табл. 12), стяжных болтов (рис. |
28); |
||
число стоек i = 2, стяжных болтов п = 4. Болты М375 X 6; |
из |
||
готовлены из поковок стали 45, |
диаметр болта (минимальный) |
||
d(, mm = |
36,7 см; длина болта /б = |
780 см; площадь болта F6 mln = |
|
= 1058 |
см2; длина стойки /ст = |
467,6 см. |
|
44
Таблица It
ЬО__________ 2S00_________ SO а
№с е ч е н и я
ст а н и н ы
I — I
п— п
in — ш
I V — I V
> |
> |
V I — V I
V I I — V I I
VI I I — V I I I
I X — I X
X — X
X I — X I
X I I — X I I
Дл и н а
ра с ч е т н о г о
уч а с т к а
с т а н и н ы , м м
k |
■-= |
7 8 0 |
k |
= |
2 9 5 |
/ 3 |
= |
4 6 3 |
U |
= |
7 5 5 |
/ 6 |
= |
2 4 7 |
|
|
00 О |
17 |
= |
3 2 0 |
1Й = |
6 0 |
|
lg |
= |
1 2 6 |
II о |
О -Г |
|
|
II |
О со Tt« |
|
|
. |
II *с |
О +с СО |
|
Р а с ч е т н а я п л о щ а д ь у ч а с т к а с т а н и н ы , с м 2
+ = |
4 |
■5 0 • 4 + |
4 • 6 0 + 6 • 60-1 |
4 |
• 2 5 0 + |
6 • 2 5 0 - 3 9 0 0 |
|
Г 2 = 4 • 5 0 • 2 + |
4 • 6 0 + 6 • 6 0 + |
4 |
■2 5 0 + |
6 - 2 5 0 = 3 5 0 0 |
|||
Г 3 = 4 |
( 5 0 — 2 0 ) *2 + |
4 - 6 0 + 6 • 6 0 + 4 • 2 5 0 + 6 - 2 5 0 = 3 3 4 0 |
|||||
Г 4= |
4 |
( 5 0 — 2 0 ) • 2 + |
4 - 6 0 + 6■ 6 0 + 4 • 1 5 0 + 6 - 1 5 0 = 2 3 4 0 |
||||
F g = |
4 • 5 0 |
• 2 + 4 • 6 0 + |
6 • 6 0 + 4 • 1 6 0 + 6 - 1 6 0 = 2 6 0 0 |
||||
F „ = |
4 • 3 0 |
• 2 + 4 ■6 0 + |
6 • 6 0 + 4 • 2 5 0 + |
6 ■2 2 0 = 3 1 6 0 |
|||
F , = |
4 • 5 0 • 2 + 4 • 6 0 + 6 • 6 0 + 4 • 2 5 0 + |
6 |
• 2 2 0 - 3 3 2 0 . |
||||
F 8 = |
4 • 5 0 • 2 + |
4 ■41 + |
6 • 6 0 + 4 • 2 5 0 + 6 |
• 2 2 0 = |
3 2 4 4 |
||
Г 9—- 4 • 3 0 • 2 + 4 - 4 1 + 6 - 6 0 + 4 - 2 5 0 i 6 - 2 2 0 = 3 0 4 8 |
|||||||
Г 10= |
4 - 5 0 - 2 |
[ 4 - 4 3 , 5 + 6 - 6 0 + 4 - 2 5 0 + |
6 - 2 5 0 |
- 3 4 3 4 |
|||
Г п = 4 - 5 0 - 4 + 4 - 4 3 , 5 + 6 - 6 0 + 4 - 1 5 0 + 6 - 1 5 0 = 2 8 3 4
/ + = 4 • 5 0 • 4 + 6 • 6 0 + 4 ■ 1 5 0 + 6 - 1 5 0 = 2 6 6 0
45
Из табл. 11 видно, что минимальная площадь сечения стойки /■'mm ст = 2040 см2. Средняя площадь сечения стойки (см. эскиз к табл. 11)
467,6 |
|
Г 12 |
||
|
— 2960 см2. |
|||
_78_ , 29Д5 |
, |
, |
||
_ 32_ |
||||
3900 ' 3500 |
1 ‘ ‘ ‘ |
Г 2660 |
||
Таблица 12
Сеч. Т 1 |
Сеч. П~Е |
Сеч. Щ-Щ |
№ сечения нижней части станины (стола)
I — I
и — н
Длина
расчетного
участка
нижней
части
станины (стола), мм
1 |
о о |
|
! |
/2 = -500
2Ш
Расчетная площадь участка нижней части станины (стола), см2
Г 1= 240 • 180—59-105=37 000
Г 2= 4-74-93+162- 244—57 • 102—50 • 102— —77-102=48 300
ш — ш
II о> О о
Г3= 244 -180—57-102—50-102—77-102=25 200
46
Средняя площадь сечения стола (табл. 12)
Fс р . |
стола |
Стола |
||
|
||||
|
|
180 |
= 34000 см2. |
|
70 |
, |
50 |
||
60 |
||||
37 000 ^ |
48 300 |
25 200 |
||
Усилие Р3 предварительной затяжки болтов находится из ус ловия, что их деформация под действием критического усилия Ркр, при котором происходит полное снятие натяга в стойке, равна сумме деформаций болтов и деталей станины при затяжке:
|
Р з ( ^ б |
К т + ^стола) |
= Р кр^б- |
||
Для обеспечения |
запаса |
натяга введен коэффициент сркр = |
|||
- 1,6 ч-2. Принимая |
фкр = 2, определим величины податливости |
||||
стягиваемых элементов станины: |
|
||||
Я, = |
С |
|
|
750 |
0,08-10 '6 см/кгс; |
h,EqFСр, б |
|
4-2,1-10е-1058 |
|||
_ |
А;т |
|
|
467,7 |
= 0,04-10-6 см/кгс; |
|
1ЕСТЬср. ст |
2-2,1 ■10е-2960 |
~ |
||
|
^стола |
_ |
480 |
0,0025-10_6 см/кгс, |
|
|
|
|
|||
|
^стола^ср. стола |
2,1 • 106 ■34000 |
|||
где Еб, Ест, |
£ стола— модули |
упругости, равные 2,1 • 106 кгс/см2; |
|||
i — число стоек.
Найдем коэффициент затяжки <р3 по формуле
ф |
__ _______ ФкрЯб_______ __ |
3 |
Яб + Яст Нг Ястола |
2-0,08-10'6
= 1,31.
0,08-10~6 4- 0,04- 10-е + 0,0025-10~6
Тогда усилие предварительной затяжки
Ра = <раРи = 1,31 -2 500 000 = 3 280 000 кгс.
Угол а3 |
поворота гайки при затяжке в градусах, |
если Яс = |
|||
= Яб + |
Яст + Ястола = 0,1225-10-6 см/кгс: |
|
|||
а |
- |
т р Ясумо6 0 |
_ |
3 280 000-0,1225-10_6-360 |
240° |
«3 — |
Фз-^н h <эОи |
— |
Об |
||
где h = 0,6 см — шаг резьбы стяжных болтов пресса.
47
Напряжения сжатия в стойках при затяжке должны быть ме
нее допускаемых: для сталей |
35Л, 45Л |
[ су 1 |
-- 250-^400 кгс/см2 |
и для стального проката СтЗ |
[ст] = 400 ч-700 кгс/см2 [15]. |
||
_ ф3р„ |
3 280 000 = |
810 |
кгс/см2 |
IFс |
2•2040 |
|
|
В табл. 13 приведены допускаемые напряжения сжатия в стой ках по данным ЦБ КМ для стального фасонного литья и стального проката, применяемого для стоек прессов. Расчеты показывают,
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
|
|
Предел |
проч |
Допускаемое напряжение сжатия |
|
Материал |
стоек станины |
ности |
при |
|
|
растяжении, |
при работе |
при затяжке |
|||
|
|
кгс/см2 |
|||
Стальное |
фасонное литье |
пв |
3500 |
(0,15—0,20) ств |
0,3ств |
Стальной прокат (плиты) |
(?в |
4000 |
(0,20—0,30) ст„ |
0,4сгв |
|
что в стойках станины |
пресса |
ЗИЛ |
(Рп = 2500 тс) |
достаточно |
|
высокие напряжения. Стойки изготовлены из сварных листов СтЗ. У После сварки они прошли отжиг. Нижняя часть — литая из стали 45. Опыт эксплуатации этих прессов в течение многих лет показал высокую прочность станин.
Далее определим усилия Рр б в стяжных болтах при нагру жении их номинальным усилием Рн. Для стяжного болта пресса ЗИЛ (Рн = 2500 тс) (рис. 28)
Рр б= фр бРн= |
1,65•2 500 000 = 4 130000кгс; |
___ |
ФкрЯб + Я-ст Н~ ^стола __ |
|
Яб + Яст “Ь Ястола |
_ 2-0,08-10-® + |
0,04-10~6 + 0,0025-10"6 _ , fir |
~0,08-10-6+ 0,04-10-е+ 0,0025-10-в
Коэффициент запаса прочности болта по выносливости
|
0,35cF„jpd^ti |
' |
Яб + |
Яст |
= |
|
|
5 |
1 |
|
|
||
|
г н |
|
лст |
|
|
|
|
0,35-2400-36,72-4 (0,08-10~6 + |
0,04-10^6) |
- |
|||
— |
2500000 |
0,04-10-6 |
|
— о,40. |
||
Коэффициент запаса прочности болта по пределу текучести
|
0,785сфгах |
|
0,785• 36,72- 4-3400 |
о с |
Пт ~ |
фР. бРн |
~ |
1,65-2 500 000 |
= 3 ’5, |
48
где сг_1 Р — предел выносливости |
материала болта (сталь 45); |
принимаем о_лр =: 2400 кгс/см2 |
[151; п — 4 — число стяжных |
болтов; ат — предел текучести; принимаем сгт — 3400 кгс/см2 [15].
Рекомендуется п3 > 2 ,5 и пт > 1 ,5 |
[15]. При работе пресса с уси- |
|||||
лием |
выше Рн стойки ста |
|
|
<Р% |
Vfn |
|
нины |
могут |
совершенно |
|
|
||
разгрузиться, |
а стяжные |
|
|
2 |
2 |
|
болты |
будут |
нагружены |
|
|
|
|
дополнительно. Но, как |
|
|
|
|
||
видно из расчета, стяж |
|
|
w |
|
||
ные болты имеют значи |
|
|
|
|||
тельный запас |
прочности |
|
|
|
||
по пределу выносливости |
|
|
|
|
||
и по пределу текучести. |
|
|
|
|
||
Проведем |
уточненный |
|
|
|
|
|
расчет стоек станины. В ра |
|
|
|
|
||
боте [ 15 ] предлагается рас |
|
|
|
|
||
сматривать станины прес |
|
|
9рн |
¥рн |
||
сов (и составные со стяж |
|
|
|
|
||
ными болтами, и цельные |
|
at |
6) |
|
||
сварные или литые) в виде |
|
|
||||
цельных рам. |
По данным |
Рис. 29. |
Расчетная |
схема действующих |
сил |
|
ЗТМП, предлагается со |
в станине пресса |
ЗТМП модели К-8544 |
||||
ставную станину рассмат |
|
(Рп |
2500 тс) |
|
||
ривать как раму, имеющую неподвижные шарнирные соединения в затянутых частях станины.
Уточненный |
расчет станины пресса ЗТМП модели |
К-8544 |
( Рн = 2500 тс) |
по методике ЗТМПЯ Расчет проводят с |
учетом |
Рис. 30. Схемы сил, действующих в станине пресса, эпюры изгибаю щих моментов пресса модели К-8544 (Рн = 2500 тс)
наиболее возможного варианта нагружения станины и схемы ее нагружения (рис. 29 и 30). Станину в параллельной плоскости пресса рассматривают в первом приближении как плоскую стати чески неопределимую раму, а в плоскости разъема стоек станины, несмотря на затяжку, — как неподвижные шарниры. Верхняя
4 А- А. Игнатов |
49 |
часть станины также рассматривается самостоятельной — ста тически неопределимой рамой.
Исходные расчетные данные: номинальное усилие пресса Рп = = 2500 тс; расчетный коэффициент запаса на затяжку стяжных болтов фкр = 2; число стяжных болтов п = 4; диаметр стяжных
болтов: в нарезанной части |
dH = 360 мм и в наименьшей |
части |
||
d0 = 340 мм; шаг резьбы |
стяжных |
болтов h — 4 мм; рабочая |
||
длина болта (высота стягиваемой стойки со столом пресса) |
/б |
=-= |
||
— 6570 мм; высота стойки |
без стола |
/ст = 4720 мм; 1СТ = |
Д |
+ |
+ /2 = 3840 + 880 = 4720 мм; расстояние от плоскости разъема стойки до оси эксцентрикового вала 10 = 3090 мм; ширина стойки станины (размер вдоль фронта пресса) D = 2440 мм; расстояние от плоскости разъема станины до оси распорки /р = 1800 мм; расстояние между осями болтов в направлении фронта пресса L -■= 1920 мм; принятое расстояние между центрами приложения усилий в опорах эксцентрикового вала Ь0 = 1300 мм; материал
стяжного болта — сталь |
45 (Н) и стоек |
СтЗ; модуль упругости |
||||
Еб == 2,1 • 106 кгс/см2; модуль сдвига для СтЗ G = |
8,1 -105 кгс/см2; |
|||||
предел |
текучести при |
растяжении для |
стали |
45 |
(Н) |
атр — |
— 3400 |
кгс/см2; предел выносливости |
стали |
45 |
(Н) |
а_1р ^ |
|
-- 2400 |
кгс/см2. |
|
|
|
|
|
Так как площадь поперечного сечения стойки по высоте не одинакова, то /ст разбиваем на два участка с длинами Д = 3840 мм и Д = 880 мм. Для расчета траверсы, стола и стоек определяем
площади рассматриваемых |
сечений (А— А |
и В—В, см рис. 29, а, |
для сечений стоек при Д = |
3840 мм и Д = |
880 мм), ординаты цен |
тров их тяжести, а также моменты инерции (см. приложение 14). Как видно из приложения 14, наименьшая площадь в рас
сматриваемых сечениях стойки |
составляет |
FCTmln = |
3658 см2 — |
|||||||
площадь сечения b стойки. Определим площадь FCT, |
абсциссу хст |
|||||||||
и момент инерции / ст средневзвешенного сечения стойки: |
||||||||||
* |
СТ |
|
^СТ^СТ 1 |
|
472-4036 |
= |
3960 см2; |
|||
F |
— |
|
|
|
|
|
4036 |
|
|
|
|
|
к |
1 |
F c i 1 |
|
384 + 88 |
|
|
|
|
|
|
4 *2 |
F |
|
3658 |
|
|
|
||
|
|
|
|
г СТ 2 |
|
|
|
|
|
|
•*СТ 1 ^ СТ 1^1 |
•^СТ |
СТ 2^2 |
32,4-4036-384 4-33-3658-88 _ 32,6 см; |
|||||||
|
|
F (Дет |
|
|
|
3960-472 |
|
|||
|
|
/ст7ст т |
|
472-1 811 850 |
|
|
|
|
||
Л:т — |
|
J с |
|
оо, , |
1811850 00 = |
1713 000 см4. |
||||
|
К 4- |
1 |
|
384 + |
Т383460 88 |
|
|
|
||
|
|
|
• 'С Т 2 |
|
|
|
|
|||
Устанавливаем размеры расчетной рамы, заменяющей верхнюю |
||||||||||
часть станины |
(см. сечение а приложения 14 |
и исходные расчет |
||||||||
ные данные): высота |
I = |
1СТ— (Нтр — утр) = |
472—(62—27,2) |
|||||||
437 см; |
ширина: b = D — 2хст = 244—2-32,6 |
179 см. |
||||||||
Для расчета статически неопределимой рамы используем метод |
||||||||||
сил [25]. Рама, приведенная |
на рис. 29, б, дважды статически |
|||||||||
неопределима. |
Выбираем |
основную систему,, |
разрезав раму по |
|||||||
50