Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 15
Текст из файла (страница 15)
16 МН регламентированы ГОСТ 8248.Комбинированные пресс-ножницы. Основные параметры и размеры комбинированных пресс-ножниц регламентированы ГОСТ 7355 с заданием по каждому агрегату: у листовых ножниц - толщины листа, у сортовых ножниц - размера сечения прутка, а у дыропробивного пресса - размеров пробиваемого отверстия.Глава 2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАИ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХМЕХАНИЗМОВ2.1. Прессы с кривошипно-коромысловыммеханизмомКривошипно-коромысловый механизм находит ограниченное применениев качестве главного исполнительного механизма в листовых и комбинированных ножницах и костыльных прессах-автоматах.
Преимущество этого механизма состоит в простоте устройства - наличии только вращательных пар сдвижением исполнительного органа по дуге. Для листовых ножниц отклонениеот прямолинейного пути в пределах толщины разрезаемого листа незначительно. В костыльных автоматах смещение высаживаемой головки костыля как рази обеспечивается качательным движением высадочного рычага (коромысла).Кроме того, кривошипно-коромысловая группа является составной частьюшестизвенных кривошипно-коленных и кривошипно-рычажных механизмов.Кривошипно-коромысловый механизм (рис. 2.1) относится к плоским четырехзвенным механизмам II класса с одной степенью подвижности и состоит изведущего кривошипа ОА = R, шатуна АВ = L, коромысла ВС = М и стойкиОС = yja2+b2 = с.Ведущий кривошип механизма вращается с угловой скоростью со = кп/30,где п - частота вращения кривошипа.
Угловая скорость качания коромысла щ переменная величина, зависящая от положения механизма.Линейный путь коромысла Sa = Мр, причем при переходе из одного крайнего положения в другое полный линейный путь&тах = А / ( р , - Р 2 ) .68(2Л)Глава 2. Кинематические свойства и проектирование исполнительных механизмовРис. 2.1. Кинематическая схема пресса с кривошипнокоромысловым механизмомИз геометрии механизма следует, чтоP = <Pi-<Po>(2.2)где ф 0 = arctg(a/b) = const.Определив значение текущего угла ф1? после подстановки его в формулу (2.2)и преобразований получаемM2+AC2-l}/?sin(oc-oc0)р = arctg— + arccosi?cos(a-a0) + c2AC-Mi?cos ( a - a 0 ) + cДиагональ АС i?sin(a-a0)cos arctg Rcos(a-a0) + cпaarctg - .b, _(2.3)постоянный угол a 0 = arctg (a/b) .Частные угловые координаты механизма при крайних положениях коромысла р = PJ И р = р2 легко определить из условия, что в этот момент кривошипи шатун вытягиваются в линию:(L±R)2+c2-M2Ъа , 7 = 180 +arccosarctg — ;2(L±R)ca222M +c -(L±R)-arctg — .pj 2= arccos2McbЛинейная скорость коромысла v =dSa/dt = M(Ol.69РазделI.
КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫЧтобы избежать дифференцирования сложной функциональной зависимости р =/(ос) при определении угловой скорости со1? рассмотрим векторный четырехугольник, построенный на сторонах контура механизма ~с + R + L -М. Проецируя векторную сумму на направление СО, имеемс + Rcos(a-a0)- L cos ф 2 = Mcos(p+cp 0 ).(2.4)Дифференцирование уравнения (2.4) по времени позволяет привести его к виду-<Msin(a-oc 0 ) + co2£sin(p2 = - c o u s i n ф + (р0),(2.5)где со, со19 со2 -угловые скорости соответственно кривошипа, коромысла и шатуна.
Из угловых величин, входящих в уравнение (2.5), вычитаем угол (р2, что соответствует повороту координатных осей на общий угол ф = ф2. Тогдасо^соRsm(a-a0-(p2),(2.6)М8Н1(Р + ф0 - ф 2 )гдеtfsin(a-a0)ф2 =180°+ arctg R cos(a - a ) °-+ сL2+AC2-M21ОГЧ00arccos -2АСМСинтез кривошипно-коромыслового механизма проводят по данным технологических расчетов при некоторых конструктивно заданных параметрах кинематической схемы.ГОСТ 6282 на ножницы и нормали на костыльные автоматы не регламентирует полный ход главного исполнительного органа Sa max. ЭТОТ параметр являетсярасчетным и зависит от размера разрезаемого материала или высаживаемого костыля.
Технологически известен угол р1? определяющий положение инструмента вконце процесса деформации, а по конструктивным соображениям следует задатьдлину коромысла Ми положения неподвижных шарниров ^ и С н а станине пресса. В существующих типах кривошипно-коромысловых механизмов отношениеX = R/L лежит в пределах: 0,115...0,135 для ножниц и 0,100...0,110 для автоматов. Тогда количество заданных величин оказывается достаточным, чтобы решить систему из трех уравнений и определить параметры механизма:ЯД=/,(Р,); ^=f2(R,L);5атах=/з(Р„Р2).(2.7)Правильность синтеза можно проверить по соотношению размеров звеньевмеханизма при условии, что кривошип совершает полный поворот.
При этом радиус кривошипа должен быть наименьшим из всех звеньев:R<L,M, с,70Глава 2. Кинематические свойства и проектирование исполнительных механизмовъ сумма длин наибольшего и наименьшего звеньев должна быть меньше суммыдвух других звеньев:R + c<L + M.Необходимо провести также проверку на скоростную характеристику механизма ножниц. При большой скорости резания металла качество заготовок лучше: срез получается более ровным. При замедленном движении ножей возможнозатягивание металла между ножами, особенно при резании тонколистового металла, вследствие чего срез получается с заусенцем.
Практически средняя скорость движения ножей равна 25 ...50 мм/с.В костыльных автоматах скорость в меньшей степени влияет на качество высаживаемых изделий, поэтому для повышения производительности машины среднюю скорость движения высадочного пуансона принимают от 250 до 350 мм/с.2.2. Прессы с кривошипно-ползунным механизмомКривошипно-ползунный механизм применяют в двух модификациях: в видеаксиального (центрального) и дезаксиального (смещенного). У аксиального механизма ось возвратно-поступательного движения ползуна проходит через центрвращения кривошипа (рис.
2.2, а). У дезаксиального - ось движения ползуна смещена по отношению к оси вращения кривошипа (рис. 2.2, б). Основными размерамимеханизма являются радиус кривошипа R = OA, длина шатуна L = АВ и значениедезаксиала Е. В качестве обобщенных относительных размеров принимают отношение радиуса к длине шатуна X = R/L и степень дезаксиальности г д = E/L.Аксиальный механизм.
Выберем за начальную точку отсчета крайнее (например, правое) положение ползуна (см. рис. 2.2, а). Тогда его ходS =R + L-xB = R (1 - cos а) +—(1 - cos(3)где Р - угол между шатуном и осью движения ползуна.хв,5,Рис. 2.2. Кинематические схемы пресса с аксиальным (а) и дезаксиальным (б)кривошипно-ползунным механизмом71РазделL КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫЕсли представить это выражение только как функцию угла поворота ведущего кривошипа а, приняв во внимание, чтоsinP = A,sinoc и cosp = v l - ^ 2 s i n 2 a ,(2.8)то можно получить уравнение, воспроизводящее точное решение для определения хода ползуна:S=R(l-cosoc) + — ( l - V l - ^ 2 s i n 2 a )V(2.9)Для практических расчетов применяют упрощенное уравнение S = Д а ) , полученное разложением корня в биномиальный ряд:S =R\ ( l - c o s a ) +—sin a2илиS=R(1 - cos a) +—(1 - cos 2a)4(2.10)При энергетических, прочностных и технологических расчетах возникаетобратная задача: по известному положению ползуна S определить положениекривошипа, фиксируемого углом его поворота а.
Из треугольника ОАВ, образованного контуром механизма (см. рис. 2.2, я), находим_ 2(R-S)(R + L) + S2cos a2R(R + L-S)(2.11)После двукратного дифференцирования уравнения хода ползуна по времении с учетом угловой скорости вращения ведущего кривошипа со= da/dt получаем следующие выражения для скорости и ускорения:соЛ sin a +—sin 2a2j = со i?(cos a + X cos 2a).(2.12)(2.13)Используя формулы (2.10), (2.12) и (2.13), можно построить кинематическиедиаграммы пути S, скорости v и ускорения у для одного цикла возвратно-поступательного движения ползуна кривошипно-ползунного механизма (рис. 2.3).График пути ползуна S =f{v) представляет собой синусоидальную кривуюс максимальным отклонением, равным полной длине хода ползуна при повороте ведущего кривошипа от 180° до 0:2R.72(2.14)Глава 2.
Кинематические свойства и проектирование исполнительных механизмов060120240300120 1 8 0 \ 240300Vос,°1,-0,10,31 0,5wR0,80180Г160iiд,°0,8Рис. 2.3. Кинематическая диаграмма пути S, скорости vи ускорения у при возвратно-поступательном движенииаксиального кривошипно-ползунного механизмаФункция скорости ползуна кривошипно-ползунного механизма выражаетсянесимметричным синусоидальным графиком.
Экстремальные значения скоростиползуна - максимум при прямом ходе и минимум при обратном - достигаютсяпри углах поворота ведущего кривошипа осэкстр в момент изменения знака ускорения при переходе его значения через нуль:j = co2tf(cosa3KCTP + X c o s 2 a ) = 0.Учитывая, что косинус изменяется в пределах от - 1 до +1, и применяя биномиальное разложение, находим два значения угла:- 1 + VT+8A7awrTn = ±arccosэкстр,,~ ±arccosA.4(2.15)^Максимальное и минимальное значения скорости можно найти, подставивв уравнение (2.12) соответствующее значение угла аэкстр:73Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫmaxmin~±coR(l + X2)j\-X2.(2.16)График ускорения j =/(ос) имеет видгармонической кривой с более сложнойзависимостью ускорения от геометриимеханизма, чем графики пути и скорости.При X > 0,3 нижняя ветвь графика приобретает двойной излом.
Во всех случаяхмаксимальное значение ускорения ползунанаблюдается в крайнем правом (нижнем,переднем) положении при а = 0, когдаjmax = <olR(l+X).(2.17)Оценим влияние геометрии механизманаегокинематические свойства, используяРис. 2.4. Графики пути и скорости дляполученныевыше графики и формулыпресса при различной угловой скорости вращения ведущего кривошипа (2.14), (2.16), (2.17). Можно сделать вывод,в период рабочего и холостого ходовчто при используемых на практике значениях X < 0,5 геометрия механизма не влияет на максимальный ход ползуна, увеличение максимума скорости vmax при изменении X совершенно незначительно, а ускорение у тах возрастает на 50 %.
Такимобразом, только увеличивая скорость движения ползуна в период холостого хода,можно повысить производительность кривошипного пресса.На рис. 2.4 видно, что кинематические свойства пресса улучшаются не только потому, что обеспечивается технологически допустимая скорость в процессевытяжки, но и само ее изменение не является слишком резким, что создает болееблагоприятные условия для деформации металла. Вместе с тем производительность пресса при этом повышается на 40 %.Дезаксиальный механизм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
