Лекции 11-12

“Виды и взаимодействия различных видов энергии всистемах КШМ.”В общем случае эффективность работы КШМ определяется ее энергетическимипоказателями, основным из которых является эффективный КПД КШМ.э АдЕПрежде чем быть преобразованной в энергию деформирования входная энергияпроходит ряд преобразований.Е – входная энергияЭд – электродвигательН – насосА – аккумуляторПр – приводГПМ – главный передаточный механизмГИМ – главный исполнительный механизмП – поковка1,5 – электрическая энергия2 – механическая энергия3 – энергия упруго-сжатой жидкости4 – энергия упруго-сжатого газа или воздухаМы заинтересованы в максимальном сокращении промежуточныхзвеньев и количества преобразований, т.к. это ведет к увеличению потериэнергии.Схема преобразования на примере гидравлического пресса:Еэ – электрическая входная энергия:Аэс - работа электросети эд ААэдААА н  н  ГПМ  ГПМ  ГИМ  ГИМ д  дАэсАГИМАэдАНАГПМКПД электродвигателя:  эд АэдЕЭАнАэдА ГПМАнА ГИМАГПМКПД насоса:  Н КПД ГПМ:  ГПМКПД ГИМ:  ГИМКПД хода деформирования:  Д АДАГИМОбщий КПД механизма (Эффективный):Э  эд н  ГПМ  ГИМ д Э Аэд Ан АГПМ АГИМАА д  дЕЭ АэдАНАГПМ АГИМ ЕЭАДЕЭАД – полезная работа деформированияЕЭ – входная энергия электросистемы (затрачиваемая)КПД пресса – отношение полезной работы деформирования ко входнойэнергии электросети. Э =12…15% (до 30%) - для винтовых прессов Э =2…2,5% - для паровоздушных молотов80-90% энергии теряется на участке от источника энергии до ГИМ, крометого  Э зависит от вида операции, выполняемой на данной машине.Осадка:  Д =0,5…0,8Глубокая вытяжка:  Д =0,8…0,9Калибровка, чеканка:  Д =0,2“Энергосиловой баланс на ходе деформирования.”Он устанавливает связь между силой деформирования, работойдеформирования, работой упругой деформации, работой сил трения иэффективной энергией КШМ.Т  АД  АУ  АТАД – работа деформированияАД Sд P(s)ds ;0АУ – работа упругой деформацииР2 ДАУ , где Рд – сила в конце хода деформирования2сС- жесткость КШМm Sдi 1 0j 1 0lАТ    M i (i )di    Pj ( s j )ds j“Определение потери энергии на трение на примере винтового пресса.”1.

Работа трения в винтовом механизме (в резьбе):АТр   M Тр ( )d0М ТРtg 2  1DC 1  P(S) 2 1    tg - момент трения.μ1 – коэффициент тренияα – угол подъема резьбыDC – средний диаметр резьбыС - жесткость2hSАТР   M ТР ( )d  1   DC0htg 2  11    tg SMAX P(S)dS0SMAX – полный ходtg 2  1  DC1 а ТР. - коэффициент, учитывающий конструктивноеh1    tg исполнение винтовой пары и условия ее работы.SMAXSД00PД2 P(S)dS   P(S)dS  2  СSДА ТР  атр (  P(S)dS PД2) - потери на трение при выполнении ползуном2С0работы и затраты на работу упругой деформации.2.

Работа трения в пяте:АТрП   M ТрП ( )d ;d 02dsh2R 3П  rП3 2  P(S)  23R П  rП2М ТРПSАТРПДPД24  R 3П  rП3 2   2 P(S)dS 3 h R П  rП2 02С4  R 3  r3 2   П2 П2 = атрПR П  rП3 hR,r – наружный и внутренний радиус резьбыμ2 – коэффициент тренияАТрП- потери энергии на трение в пяте с учётом потерь на упругиедеформации.атрП - коэффициент, учитывающий конструктивное исполнение пяты иусловия ее работы.3.Работа трения в направляющих:АТрН SНRТрН( s)ds ;RТрН - сила трения в направляющих.0SАТРНДPД22 R 3П  rП3  2 3 P(S)dS 3L R 2П  rП2 02Сμ2 – коэффициент трения в пятеμ3 – коэффициент трения в направляющихL – плечо приложения нормальной силы в направляющих 2 32 R 3П  rП3=3L R 2П  rП2атрНатрН - коэффициент, учитывающий конструктивное исполнениенаправляющих и условия их работы.“Определение полезной работы деформирования.”АТ  АТр  АТрП  АТрНSРРд2 а(  P( s )ds  )2с0а  атр  атрП  атрНа- коэф., учитывающий все конструктивное исполнение всехкинематических пар пресса и условия их работы.SРSРРд2Рд2Т   P( s)ds  а(  P( s)ds  ) - затраты энергии на ходе2с2с00деформирования.SРРд20 P(s)ds  2с  Ад ;Ад  Ау SРРд2а(  P( s)ds  )  Ау2с0АТ;аАТ АТ :ааАТ  Т - затраты на трение, величина постоянная и не зависит от1 аТработы деформирования и работы упругой деформации.

Она зависит толькоот конструктивного исполнения пресса и условий его эксплуатации.Рд2Т  (1  а)( Ад  )2сPД21АД Т - полезная работа деформирования1 а2СЕсли Sд  0  Ад  0Т – энергия, затрачиваемая на ходе деформирования.1PX2Т 01 а2 ССила удара:2TC1 аPX PX - максимальная сила, которая может быть развита прессомPX =2 PН - для винтового прессаPН назначается в зависимости от жесткости машины.Определим жёсткость в зависимости от величины максимальной силы:2 Р 2 Н (1  а)2Тс(2 РН ) с - жёсткость пресса.1 аТ2“Диаграмма зависимости между энергией и силой деформирования.”Атд - работа трения при деформировании.Ату - работа трения на упругую деформацию.Атд  а  АдАту  а  Ау  аРд22сЕсли Ад =0, то Аполезн.

=0, а затраты идут только на упругую деформацию ина трение.При Рд =0, Аполезн. =max из условия, что Т=const и эту же энергию мыполностью затрачиваем на ходе деформирования.“Диаграмма зависимости между энергией и силой деформирования cучетом разных жесткостей.”1- жёсткость С12- жёсткость С2С1>С2С увеличением жесткости Ау уменьшается, Аполезн. увеличивается, силахолостого удара увеличивается.“Диаграмма энергосилового баланса при полном и неполномрасходовании энергии.”Диаграмма хода деформирования:В процессе нагружения Р0  РmaxВ процессе штамповки нагружение возрастает плавно от P0 до PД MAX. Всвязи с этим должен меняться энергосиловой баланс.1 – полезная работа деформирования в процессе деформирования2 – полезная работа деформирования при заданной силе в конце ходадеформирования3 – потери энергии на трение при выполнении полезной работыдеформирования4 – потери работы на трение при окончании хода деформирования.Аур - работа упругой разгрузкиАтур - работа трения упругой разгрузкиБаланс:Т  Ада  Т д1  Ауа  АТда  Т д 2  АТуаАда- полезная работа деформированияАуа - работа упругой деформации системы прессаАТда - потери на трение в кинематических парах пресса при выполненииработы деформированияАТда - потери на трение в кинематических парах пресса при упругихдеформацияхТ д1 - неизрасходованная часть кинетической энергии, которая в дальнейшембудет израсходована на последующее деформирование.Tд 2 - неизрасходованная часть кинетической энергии, которая в дальнейшембудет израсходована на трение и упругую деформацию.Весь цикл штамповки делится на 2 этапа:1й этап – нагружение2й этап – упругая разгрузкаВ конце хода деформирования система упруго деформировалась и накопилаупругие деформации.Аун  Атур  Аур (р – разгрузка)Во время цикла нагрузки и разгрузкиТ д  Т  Аур - энергия, затраченная на ходе деформирования“Диаграмма энергосилового баланса пресса с предохранителем.”При внедрении некоторых типов процессов на кузнечно-штамповочныхпрессах требуется значительно большая энергия деформирования.

Так как вбольшинстве случаев винтовые прессы имеют маховичный привод, тоувеличение развиваемой прессом энергии влечет значительное увеличениесилы пресса, которая может превышать номинальную. Номинальная силаопределяется жесткостью машины. Это ведет к увеличениюметаллоемкости, габаритов.Для сохранения высоких показателей энергии прессов и нормальныхгабаритов применяют предохранители.Применение предохранителей позволяет увеличить силу пресса доопределенного значения.ΔТд2.=Ату + ΔТу2.Если точка К находится на прямой a-b или выше, то отсутствует ΔТд2.Атпр.= ΔТд1 + ΔТд2 – работа трения предохранительного устройства.Частые срабатывания предохранителя приводят к дополнительнымпотерям энергии и снижению ресурса КШМ.

Вследствие этого необходимо.Чтобы предохранитель срабатывал реже. (нахождение ниже прямой a-b)..