Вибрации и инерционные нагрузки при работе кривошипного пресса Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Сравнение долговечности плоских образцов из стали марки 40Х

Способ изготовления угловых вырезов Относительная глубина выреза, Число циклов N до разрушения

Фрезерование 0,25 13300

Выдавливание 0,25 35000

Повышение долговечности до 163% достигается при изготовлении вырезов пластическим деформированием металла по схеме выдавливания. Деформационное упрочнение металла соответствует его наклепу под впадинами накатываемой резьбы. Полученный результат согласуется с данными М. И. Писаревского при усталостных испытаниях стержневых крепежных изделий [4].

Библиографический список

1. Грубин, А. Н. Нелинейные задачи концентрации напряжений в деталях машин / А. Н. Грубин. - Л.: Машиностроение, 1972. - 160 с.

2. Ужик, Г. В. Прочность и пластичность металлов при низких температурах / Г. В. Ужик. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 192 с.

3. А.с. № 1837222 СССР, МКИ5 в 01 N 27/90. Устройство для вихретокового контроля / В.Я. Герасимов. - № 4816364/28; заявл. 11.03.90; опубл. 30.08.93, Бюл. № 32. - 3 с.: ил.

4. Писаревский, М. И. Накатывание точных резьб, шлицев и зубьев / М. И. Писаревский. - Л.: Машиностроение, 1973. - 200 с.

УДК 331.453.24 О.В. Герасимова

ГОУ ВПО «Курганский государственный университет»

ВИБРАЦИИ И ИНЕРЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ РАБОТЕ КРИВОШИПНОГО ПРЕССА

Кривошипные прессы применяются при холодной и горячей штамповке при изготовлении различных деталей машин для металлургического машиностроения [1, 2]. При работе кривошипного пресса возникают вибрации и шум вследствие взаимодействия ползуна и деформируемой заготовки при действии переменных сил инерции. При этом интенсив-

ность вредного воздействия на человека возрастает с увеличением мощности штамповочного оборудования.

Для сравнения можно привести характеристики для кривошипных горячештамповочных прессов [3].

Модель Усилие, тс Ход ползуна, Число ходов Мощность, Размеры, мм Вес, т

мм в минуту кВт

К 8538 630 200 90 40 3190x2300 38

К 8548 6300 460 40 400 9200х6300 625

При таком диапазоне энергосиловых параметров будут возникать значительные вибрационные воздействия на фундамент при адекватном повышении звукового давления.

Рассмотрим оценку колебаний и вибраций, возникающих при работе кривошипного пресса. В расчетах необходимо учитывать приведенную к кривошипу массу частей, свершающих вращательное движение, и массу при поступательном движении ползуна. Пусть ш1 = 30 кг и ш2 = 200 кг.

Определяем вертикальную силу инерции при равномерном вращении кривошипа

P = (P + P2 )cos Qt + P-Л-cos 2Qt,

где P = m2 - r - Q2; P2 = щ - r - Q2; Л = rH (r - длина кривошипа; I -длина шатуна).

Вынужденные колебания определяются по формуле

Z = а - cosQt + а - cos2Qt,

P + P _ P-л

где а = K(l-Q2/^2);а = K(l-4Q /со1)

При этом коэффициент

K = C - F;c2 = K/m;m = (G + GJ/g

где Gф - вес фундамента; С - коэффициент упругого сжатия грунта (для песка С = 6х107 Н/м3 при допустимом давлении Я = 2,5 МПа); ^ - площадь фундамента.

Принимаем отношение круговой частоты О возмущающей силы к частоте ю собственных колебаний равным 0,3 (по нормативам). Тогда частота

ю = 0/0,3 = 18/0,3 = 62,6 с-1.

Находим силы инерции

Р1 = 200 х 0,1 х 18,82 = 7069 ^

Р2 = 30 х 0,1 х 18,82 = 1060 Н.

Площадь фундамента определяем по габаритным размерам кривошипного пресса

^ = 319 х 230 = 7,3 х 104 см2 = 7,3 м2.

Находим наибольшее вертикальное перемещение фундамента

Р + Р

_ 12 _

^ 2 2Л

1 —О2 / р2

К

7069+1060

-= 0,02 мм

7

43,8x10' (1—0,09

(при этом коэффициент К = С • ¥ = 6 х 107 х 7,3 = 43,8 х 107 Н/м).

Полученное значение а = 0,02 мм не превышает предельной величины 0,25 мм (по нормативам), что гарантирует нормальную работу данного пресса.

При проектировании фундамента требуется выполнять следующее условие: (р — О)/О> 1,5. В рассматриваемом примере получим: (р — О) / О = (62,8-18,8)/18,8 = 2,3, что отвечает предельному условию.

Уравнение вынужденных колебаний запишется в виде

Z = 0,02cos18,8i+0,006cos37,6i (мм)

при a =

7069 • 0,25

63 х!0~7 м = 0,006 мм.

43,8 х107 х 0,64

С учетом возвратно-поступательного движения ползуна пресса и

Р = 8129cos18,8í + 1767cos37,6t можно оценить силовые параметры для вибрационного процесса. Так, при / = 0 получим

P = 9896 H - максимальное значение силы инерции. К ней добавляется большая ударная сила, возникающая при деформировании заготовки. При втором предельном условии сила инерции принимает минимальное значение 1767 Н.

При увеличении мощности и веса кривошипного пресса соответственно повышаются инерционные нагрузки и энергия удара, что необходимо учитывать при проектировании фундамента

Резкое изменение инерционных сил при работе пресса приводит к возникновению интенсивной вибрации и повышенного звукового давления (шума), которые можно частично погасить путем увеличения объема и массы фундамента.

1. Холодная объемная штамповка: Справочник / Под ред. Г.А. Навроцкого. М: Машиностроение, 1973. - 496 с.

2. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для вузов / Л.И. Живов, А.Г. Овчинников, Е.Н. Складчиков.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 560 с.

3. Маликов А.Н. Справочник для работников кузнечно-прессовых цехов.- М.: Московский рабочий, 1976. - 168 с.

4. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.

действующей

переменной

силы

инерции

Библиографический список