CC BY
10
В. Н. Кокорин, II. А. Сизов // 45 НТК «Вузовская наука в современных условиях». - Ульяновск :
УлГТУ, 2011.-С. 56-57.
6. Патент на полезную модель №107494 РФ. Устройство для прессования увлажнённых смесей / В. Н. Кокорин, О. Г. Крупенников, Н. А. Сизов, Д. П. Груздев. Опубл. 20.08.2011. Бюл. № 23.
7. Кокорин, В. Н. Стадийность прессования увлажнённых порошков / В. Н. Кокорин, Н. А. Сизов // 45 НТК «Вузовская наука в современных условиях». - Ульяновск: УлГТУ, 2011.-С, 59-60.
Кокорин Валерий Николаевич, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Материаловедение и ОМД» УлГТУ.
Филимонов Вячеслав Иванович, доктор технических наук, профессор той же кафедры. Сизов Николай Александровичу аспирант той же кафедры.
Груздев Дмитрий Павловичу аспирант той же кафедры. .
УДК 621.979.134.004
Р. К. ЛУКС, Ю. А. ТИТОВ, Н. В. ШАФРАНЕНКО ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ ОБРЕЗНЫХ ПРЕССОВ
Для. повышения надёжности и долговечности прессов, предназначенных для выполнения разделительных операций, предлагается использовать вспомогательное устройство, которое путём плавного снижения нагрузки в конце разделительной операции демпфирует колебания деталей пресса.
Ключевые слова: энергия, колебания, пресс, станина, скол, деформация, вырубка.
При выполнении операции вырубки на универсальных и обрезных прессах наблюдаются сколы - практически мгновенное (приблизительно за время /с - (4 - 7) -10"4 с) уменьшение технологического усилия Гт от максимального значения Рп до нуля. При сколе энергия упругой деформации, накопленная на начальной стадии технологической операции (см. сплошную линию на рис.1), после её окончания переходит в энергию собственных колебаний как станины, так и деталей пресса, подвергнутых нагрузке.
Из-за влияния параметров колеблющихся элементов (массы, жёсткости, силы трения, связи с сопряжёнными элементами) указанные колебания происходят в области сравнительно высоких частот. Их вред проявляется в недопустимо высоком шуме и разрушающем действии на конструкцию, нагружая элементы пресса в направлении, обратном технологической нагрузке [1, 2].
На практике применяют следующие основные способы снижения негативных последствий упругой разгрузки:
- выполнение на универсальных прессах только тех операций вырубки, для реализации
Рт'Рп
Луке Р. К., Титов Ю. А., Шафраненко Н. В., 2012
0,06 0,03 0
Рис. 1. Типовой график нагрузки пресса
на операции вырубки
которых требуется поминальная нагрузка Рп, значительно меньшая допустимой для используемого пресса;
- повышение жёсткости обрезных прессов и создание статистически равнопрочной конструкции при приложении к ползуну как прямой нагрузки, совпадающей по направлению с технологической, так и обратной, направленной в противоположную сторону.
Повышение жёсткости ведёт к уменьшению энергии упругой деформации, но не устраняет основную причину, ведущую к возбуждению колебаний деталей пресса. Существует возмож-
ность создания устройства, которое бы после скола предотвращало превращение энергии упругой разгрузки в энергию колебаний. Это устройство должно увеличивать во много раз время / снятия нагрузки на заключительном этапе вырубки на исполнительный механизм пресса и рабочий стол, что и приведёт к решению проблемы.
Одно из подобных устройств описано в работе [3]. В этом устройстве организуется плавное уменьшение нагрузки на заключительном этапе операции вырубки посредством изменения давления сжатого воздуха, находящегося в цилиндрах, закреплённых в станине, штоки поршней которых связаны с ползуном. Однако возможность использования таких устройств в конструкциях ряда обрезных прессов весьма проблематична или даже нереальна в связи с трудностями размещения в станине цилиндров для сжатого воздуха. Так как в жидкости можно создать давление на два порядка большее, чем в воздухе, то с помощью жидкости можно существенно уменьшить суммарное поперечное сечение цилиндров противодействия и тем самым решить проблему размещения этих цилиндров в станине пресса.
Авторы предлагают устройство, рабочие цилиндры 2 которого можно разместить в столе 1 пресса (рис. 2), существенно не изменяя его конструкцию. Штоки поршней 3 должны в конце рабочего цикла плавно уменьшать усилие как на исполнительный механизм, так и на рабочий стол.
Устройство для пресса К2734 имеет следующую техническую характеристику: номинальное усилие = 2,5 МН; размеры стола 750 х 134
мм; число ходов в минуту л = 40; жёсткость к = 3,65 МН/мм; ход ползуна 4 Н= 130 мм; радиус кривошипа 5 R = 65 мм.
Определили, что перемещение ползуна от положения S/H = 0,03 (см. рис. 1) до нижнего крайнего положения равно 3,9 мм. Так как главный вал совершает один оборот за Т= Мп = 1,5 с, а средняя скорость движения ползуна vcp = 2HIT = 0,104 м/с, продолжительность движения ползуна от начала скола до нижнего крайнего положения ползуна t ~ S/vcp = 0,0235 с, то отношение t/t0 ~ 70. Следовательно, если снимать нагрузку с элементов пресса после скола, как показано на рис.1 пунктирной линией, колебания возбуждаться не будут.
Устройство состоит из цилиндров 2, включающих поршни со штоками 3 и размещённых на рабочем столе 1 пресса, двух вентилей 6 и 13, впускного 7, обратного 9 и предохранительного 8 клапанов, насоса регулируемой подачи жидкости 10, дросселя 12 и приёмника жидкости 11.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: перед началом работы пресса вентиль 6 открыт, а вентиль 13 закрыт; посредством насоса 10 и клапанов 7, 9, под поршнями цилиндров 2 создаётся давление, обеспечивающее силу воздействия, близкую к номинальной. Как только давление р\ под поршнями в цилиндрах будет равно FJs, где л* - суммарная площадь поперечных сечений цилиндров, клапан 7 перекроет поступление жидкости в цилиндры. Обратный клапан 9 прекращает работу насоса регулируемой подачи жидкости. Предохранительный клапан 8 откроется, если давление в магистрали между клапанами 7 и 9 превысит заданное значение р2 = р\ + Ар. При движении ползуна 4 с
Рис. 2. Схема вспомогательного устройства для обрезного пресса К2734
разделительным инструментом от нижнего положения до верхнего и затем вниз до положения £/#= 0,03, штоки поршней 3 не воздействуют на ползун (практически до начала скола). Перед началом скола, с учётом времени срабатывания, управляющий механизм, работа которого связана с положением ползуна относительно станины, закрывает вентиль 6 и открывает вентиль 13. Ползун, воздействуя на штоки поршней 3, вытесняет часть жидкости из цилиндров через дроссель 12 в приёмник 11. Дроссель устройства подбирается таким, чтобы за время взаимодействия ползуна со шоками поршней воздействие на ползун уменьшилось практически до нуля. При прохождении ползуном нижнего крайнего положения вентиль 13 закрывается, а вентиль 6 открывается, начинается подготовка к новому циклу вырубки.
Если создавать под поршнями давление рп = 30 МПа, то при номинальном усилии
= 2,5 МП суммарная площадь поперечных сечений поршней должна быть порядка
л
0,083 м , вытесняемый объём жидкости за один цикл приблизительно будет равен 0,4 дм3, что вполне реализуемо.
Таким образом, описанное устройство применимо даже для закрытых обрезных прессов. Плавное снижение нагрузки на ползун предотвратит превращение энергии упругой деформации, накопленной на начальной стадии технологического процесса, в энергию колебаний дета-
лей пресса и, как следствие, уменьшит уровень шума, создаваемог о прессом при работе, повысит его надёжность. С устранением колебаний устраняется и дополнительная нагрузка на детали исполнительного механизма, которая ведёт к преждевременному разрушению мест соединения деталей этого механизма.
БИБШОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Свистунов, В. У. Кузнечно-прессовое оборудование / В. У. Свистунов. - М. : МГЙП, 2008. -697 с.
2. Кузнечно-штамповочное оборудование / А. Н. Банкетов, Ю. А. Бочаров, Е. Н. Ланской [и др.].- М. : Машиностроение, 1982. - 576 с.
3. Луке, Р. К. Преобразователь энергии кривошипного пресса / Р. К. Луке, Ю. А. Титов, С. М. Бондарь // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 2010. - №3. - С. 13-15.
Луке Рудольф Кузьмич, кандидат физико-математических паук, доцент кафедры «Физика» УлГТУ.
Титов Юрий Алексеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «МиОМД». Шафраненко Николай Владимирович, студент машиностроительного факультета УлГТУ.
Ч
»
«
