Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Подвижные части 2 с другойполовинойинструмента движутся в направленииК^заготовки. Это так называемые шаботные молотыi^Xr" (рис. 15.2, а). У молотов с нижним ударом заготовкаПоковкалежит на инструменте, движущемся снизу вверх, новерхняя поперечина, соединенная тягами с шаботом,1 rJQH,i X i неподвижна и, следовательно, принципиальных отличий у такого молота от обычного шаботного с верхним ударом нет.Во втором случае по направлению к обрабатываемой заготовке с двух противоположных сторон движутся с соизмеримой скоростью близкие по массеРис. 15.2.
Классификация подвижные части 2 и 7 с инструментом. Это так намолотов по способу удара:зываемые бесшаботные молоты (рис. 15.2, б).а - шаботные; б - бесшаботныеКратность действия энергоносителя характеризует условия использования внешней энергии: предназначена ли она только для подъема падающих частей, а движение вниз совершаетсяпод действием земного притяжения, или же и при ходе вниз внешняя энергия используется для создания дополнительного ускоряющего силового воздействия нападающие части. Первую группу называют молотами простого действия, или падающими, вторую - молотами двойного действия.Конструкция станины, служащая для компоновки всех узлов, является объединяющим признаком. По конструктивному оформлению она может быть одно- или двухстоечной, рамного, арочного или мостового типа.Устройство фундамента - важный дополнительный признак для шаботныхмолотов (самой многочисленной группы молотов).
Если его подошва покоитсяна грунте, то молот имеет обычное основание; если же на амортизаторах, то виброизолированное.По общим особенностям принципа действия и устройства современные молоты можно подразделить на три класса: паровоздушные, высокоскоростные и приводные с последующим углублением по наиболее характерным признакам.XЛл4fDi15.2. Циклы подвижных частейПеремещение подвижных частей молота из одного крайнего положенияв другое может прерываться остановками (паузами) в результате различныхпричин. Пауза в крайнем верхнем положении (КВП) может произойти из-за особенностей энергетики машины - аккумуляции энергоносителя в цилиндре высокоскоростного молота. Технологические паузы связаны с необходимостью манипуляций с обрабатываемой заготовкой, например переложить ее из ручья в ручейштампа или перевернуть.Если циклы возвратно-поступательного движения происходят с остановками(паузами) в крайних положениях, то их называют единичными ходами.
Они могут362г л ава 15, Общие сведения о молотахбыть с верхней или нижней либо с верхней и нижней паузами. Если остановокнет, то такие циклы движения называют последовательными ходами.Для начала хода подвижных частей молота при любом цикле необходимообеспечить возникновение подъемной силы и соответствующего ей положительного ускорения, направленного в сторону движения (рис. 15.3, а, кривые 2 VL4соответственно для единичного и последовательного ходов). Под действиемподъемной силы подвижные части ускоряют свое движение вверх, а их скоростьповышается (кривые 7 и 3). В определенный момент движения управляющий механизм молота обеспечивает создание тормозящей силы (отрицательного ускорения).
В результате при подходе к КВП скорость хода гасится до нуля, чтобы непроизошло удара подвижных частей в ограничивающие элементы конструкции.Однако конечные силовые условия в КВП для обоих циклов неодинаковы. Приединичном ходе длительная остановка означает, что все силы, действующие наподвижные части, должны быть уравновешены, а ускорение равно нулю. В циклепоследовательных ходов остановка исключена, а должен последовать немедленный реверс движения. Значит, при приближении к КВП должна возрасти тормозящая сила, которая после мгновенной остановки обеспечит движение вниз.В начале хода вниз в рассматриваемых циклах на подвижные части действуетмаксимальная движущая сила и, следовательно, положительное ускорение.
Приединичном ходе с максимумом скорости в крайнем нижнем положении (КНП) этоускорение должно быть направлено в сторону движения в течение всего хода(рис. 15.3, б, кривые 1 vi 4 соответственно для скорости и ускорения). При осуществлении последовательного хода остановка внизу недопустима и подвижныечасти после погашения скорости в КНП тотчас должны начать подъем. Это, каки при ходе вверх, должно быть обеспечено созданием достаточно большой тормозящей силы. Поэтому в цикле последовательного хода в конце его ускорение достигает наибольшего отрицательного значения, а скорость оказывается максимальной где-то посредине хода в точке изменения знака ускорения (кривые 6 и 2). Дляуменьшения конечной скорости в цикле единичного хода также нужно создатьтормозящую силу. В результате перемещение подвижных частей замедлится и скорость в КНП окажется меньшей, чем в середине пути (кривые 5 и i).1КВП\КНП2. \.34\.
\1.2КВПКНПРис. 15.3. Изменение скоростей и ускорений движущихся частей молота в циклах единичных {а) и последовательных (б) ходов (ударов)363РазделIV. МОЛОТЫДинамическое равновесие подвижных частей в любой момент движенияотображает уравнениеP = m{d^xldt^),где Р - равнодействующая всех внешних сил, движущих (активных) или тормозящих подвижные части молота с массой т. В зависимости от требуемого характерадвижения на одних этапах могут преобладать активные силы, на других - тормозящие.
В результате их равнодействующая будет разгоняющей или тормозящей,а ускорение j =d^xldt^ - соответственно положительным или отрицательным.К этим силам относят переменную или постоянную активную силу Р' от привода (сила пара, сжатого воздуха, газа и т. д.); переменные или постоянные противодействующие движению силы Р " и Р^ от привода и трения в сочлененияхсоответственно. Сила тяжести G, действующая на подвижные части вертикального молота, может проявляться как активная или тормозящая сила в зависимости оттого, совпадает ли ее ускорение g с направлением скорости движения или противоположно ему.При остановках подвижных частей равновесие становится статическим:Р = 0, Например, при единичном ходе в КВП оно характеризуется уравнениемтогда как при динамическом равновесии справедливо выражениеP^P'-P'-P^^-G= m{d^xldt^),15.3.
Коэффициент полезного действия удараПроцесс физического удара двух упругих тел разделяют на две фазы. В течение первой - нагрузочной - происходит монотонное нарастание ударных сил,так как кинетическая энергия переходит в энергию упругого деформированиясталкивающихся тел в точках их контакта. После максимального сближения,соответствующего максимуму ударной силы, начинается вторая фаза процесса разгрузочная - с монотонным спадом ударных сил вплоть до прекращения контакта тел.
Размеры и форма их восстанавливаются. В идеальной системе при разгрузке энергия деформированного состояния полностью восстанавливает свойпервоначальный уровень, в реальной - только частично.Для центрального удара двух свободных масс т и т' со скоростями VQ И V^/Qв начале соударения, скоростью v^ в конце первой фазы, когда обе массы двигаются как единая система, и скоростями v^ и v^.^ в конце второй фазы, условиепостоянства количества движения имеет видmvQ + m'v^^ = (т + m)v^ = mv^ + mv^^^.(15.1)Нормальные нагрузочный и разгрузочный импульсы, воздействующие налюбую из масс, соответствуют изменению количества движения:364Глава 15.
Общие сведения о молотах-наг^наг- \P.At)dt = m{v,-v^) = m\v^-v^^)-(15.2)о^разг^\ ^ р а з г ( 0 ^ ^ = ^ ( ^ с " ^ к ) = ^Х^ткО" ^с ) '(15-3)При идеально упругом ударе (без учета каких-либо потерь), когда /разг"^ ^наг?дополнительным уравнением для определения скоростей соударяющихся телявляется условие сохранения кинетической энергии:2222 *Динамика системы, состоящей из двух сталкивающихся масс молота в условияхтак называемого жесткого удара лишь с определенной степенью приближения, может быть охарактеризована скоростными соотношениями (15.1)-(15.4). В нормальных условиях эксплуатации между сталкивающимися массами закладываютметалл и развивающиеся ударные силы вызывают в нем пластическое течение.
Этоуже не соударение твердых упругих тел, а упругопластический удар со своими закономерностями. Однако можно полагать, что система замкнута, так как силы, действующие на металл, уравновешены реакцией связи основания (шабота), встречныхподвижных частей или рамы. Следовательно, количество движения осталось без изменения, произошло только его перераспределение между столкнувшимися массами.
Однако после удара общий уровень кинетической энергии в системе уменьшается вследствие необратимых потерь, обусловленных пластической деформацией(не учитывая рассеяния энергии на колебания и т. п.). Поэтому для реального ударавводят эмпирический коэффициент восстановления (отскока), устанавливающийсоотношение между проекциями скоростей на линию центров до и после удара:,_^разг_^т^к ~ ^ кнагДля идеально упругого удара разгрузочный импульс равен нагрузочномуик^^= 1.Для шаботного молота начальная скорость шабота v^^ = О, поскольку последний опирается на подшаботную прокладку, фундамент и грунт. Подшаботная прокладка, обладая определенной жесткостью, вызывает отпор.Опыт показывает, что влияние отпорного импульса отпора невелико, поэтому при анализе энергетики им можно пренебречь и считать шабот свободным.Тогда получаем систему уравнений:365Раздел IV.
МОЛОТЫна основании которой определяем скорости на заключительном этапе удара:т-\-тт+тПоскольку кинетическая энергия к началу удараа после его окончанияг- ^^к , ^%к22_ т + к^^т'т+тустанавливаем работу пластического деформированият+тСледовательно, энергетический КПД удара, т. е.
отношение полезно используемой энергии к ее начальной величине,л, =(1-^^,)А:„,=(1-^,,)-||-,(15.5)где ^^- = m'jm - коэффициент масс шабота т' и падающих частей т.Из формулы (15.5) следует, что при ^^^ < 5 КПД удара резко падает вплотьдо нуля, а при отношении ^^^ > 10 значение Г|у мало зависит от m'/m . Поэтомуконструкторы шаботных молотов, чтобы не утяжелять машину, но и не снижатьКПД, принимают ^^. - 10... 20.Если бы обрабатываемый материал обладал идеальной пластичностью, а элементы конструкции молота были абсолютно твердыми, то разгрузочный импульс отсутствовал и вторая фаза удара характеризовалась бы условием к^^ = ^,В действительности к^^ > О, и тем больше, чем выше деформирующая сила.В интервале температур ковки-штамповки для схем деформации с невысокимизначениями напряжений (операции ковки, заготовительные переходы объемнойштамповки) А:^^ = 0,15...0,40, тогда как при доштамповке в окончательном ручьемолотового штампа к^^ = 0,50...0,65, а при очень жестких ударах (штамп по штампу) ^^=0,75...0,80.Глава 1 6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
