Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 95
Текст из файла (страница 95)
24.4ЭлементОбозначение элементана топологии723456789КулачокПодшипник роликаТолкатель качающийсяПодшипниковая опора толкателяРычагШарнирПоводокШарнирТолкательКМПОДШ. Р0ЛИ1САТОЛКАТЕЛЬОПОРА ТОЛКАТЕЛЯРЫЧАГШАРНИР 1ПОВОДОКШАРНИР 2ТОЛКАТЕЛЬИмя привлеченной моделиKULMDSHARN2BALKA2SHARN2BALKA2SHARN2BALKA2SHARN2NPR2. Найти профиль кулачка привода штамповочного автомата для механизмаотрезания заготовки от прутка, обеспечивающий максимальную скорость ножаотрезного инструмента втулочного типа при его перемещении от исходного положения на 2,9 мм. Радиусы участков постоянного радиуса равны 62,5 и 80 мм;угол рабочего участка профиля кулачка 60°.Постановка задачи связана с тем, что с повышением скорости отрезания повышается качество торца заготовки, а втулочный типа отрезного инструментаограничивает ход ножа до начала отрезания.510ПАЗ K4S0 СНВ MIM ОРТ АФеШ^ iHi/flpcii*» ОкнеШт^Рис.
24.5. Топология механизма выталкивателя штамповочного автоматаmmmiПГА'315 : Dynamic'"^Ш^ВШ 'Фм^Ш-^у.^^уЩшШ'^-ш10 03^12500-12500J 2500: ПГД-315 : Oynamie Щут / Малешвитшт..,Ш1ПеременнаяTimeКОНТАКТНАЯ СИЛАМаксимум0.05813.3436:tyrOii ПОеОРО ьй КУЛ^ЧКД].!ВЕРТ.ПЕРЕМЕЩ РОЛИКА;}гоРиз с о с т конт силыJBEPT.COCT конт силы{КОНТА^СГНАЯ СИЛА""^^^ЖТ^Т^-гориз.сост конт..силысилы\ /ВЕРТ.СОСТ КОНТ.СИЛЫВЕРТ.ПЕРЕМеЩ РОЛИКА ^4-25001-25001-2500ШЁм1,--1т = 0.05 (завершено;'дшено^ПГА-315 : Dynamic;^^^Ш^Ш^Шш^ш^^'^^:-•;.;.;:;:у;::^;^^^^^^^ПГА-315 : Dynamic |Ии« / Макс з н а ш . . . Ш | ^ Н^10,03:i2500Л2500^12500Й Ш Э Ш ^ЗШШйХГол|к^оротА]<>^^:1УГ0Л ПОВОРОТА КУЛАЧКА].[ВЕРТЛЕРЕМЕЩРОЛИКД'ГОРИЗ,СОСТ,КОНТ.СИЛЫВЕРТООСТ.КОНТСИЛЫКОНТАКТНАЯ СИЛА-50О-2500Ч-2600U-2500InitliWorkI \g^ggwuaiggwgД^Д2£«ЙВ1£ЕШ2Ш1Рис. 24.6.
Результаты моделирования рабочего хода механизма выталкивателядо (а) и после (б) оптимизации профиляГлава 24. Проектирование кузнечно-штамповочныхмашинОптимизацию выполним методом Гаусса-Зейделя. Данные процесса оптимизации приведены в табл. 24.4. В таблице опущены промежуточные данныедля каждого этапа, а указаны значения для его начала (числитель) и конца (знаменатель).
Видно, что в результате синтеза профиля кулачка с использованиемматематического моделирования удалось достичь скорости отрезания 1 м/с приходе разгона 2,9 мм.Таблица 24.4. Значения параметров оптимизации механизмаотрезания заготовки от пруткаНомерэтапаоптимизацииЗначение радиус-вектора, мм, при угловых координатах границделения рабочего участка профиля кулачка, градСкоростьотрезания,м/с71522303745601---71,4076,20---0,3720,5472-67,5065,15-76,2076,20-79,7479,60-0,5490,738362.8862,9065,1565,1570,2170,2176,2576,2578,9178,9179,7479,7479,9479,940,7380,742462,9062,9065,1565,1170,2170,2176,2576,2578,9178,9179,7479,7479,9479,940,7420,750562,9062,9065,1165,1170,2170,3076,2576,2578,9178,9179,7479,7479,9479,940,7500,752662,9062,9065,1165,1170,3070,3076,2578,9078,9178,9179,7479,7479,9479,940,7531,00Примечание.
Здесь и в табл. 24.5 в числителе - для начала, а в знаменателе - дляконца этапа оптимизации.3. Найти профиль кулачка привода механизма переноса заготовки междупозициями штамповки, обеспечивающий минимальное значение максимальнойскорости переноса. Радиусы участков постоянного радиуса равны 87,353 и 150 мм;угол рабочего участка профиля кулачка 137°.Постановка задачи связана с тем, что движение заготовки происходит по дуге окружности с действием на нее центробежных сил, которые могут привестик выбросу заготовки из захвата.Оптимизацию выполним методом Гаусса-Зейделя.
Ее результаты приведены в табл. 24.5, причем данные указаны для начала (числитель) и конца (знаменатель) каждого этапа оптимизации. Видно, что в рез)^льтате синтеза профилякулачка с использованием математического моделирования удалось снизитьскорость переноса заготовки с 2,03 м/с до 1,35 м/с, т. е. в 1,503 раза, а нормальное ускорение и центробежную силу - в 2,26 раза.513РазделVLАВТОМАТИЗАЦИЯПРОЕКТИРОВАНИЯКШМТаблица 24.5.
Значения параметров оптимизации механизмапереноса заготовки при штамповкеНомер этапаоптимизацииЗначение радиус-вектора, мм, при угловых координатахграниц деления рабочего участка профиля кулачка, градМаксимальнаяскорость переноса, м/с17345168861031201---118,3118,0---2,031,932-98,0101,0-118,0117,1-139,0135,4-1,931,35390.991,210L0101,0109,9109,9117,1117,1125,5125,5135,4135,4145,0145,01,351,35Расчеты элементов пресса на прочность и эюесткостъРасчет допускаемой силы на ползуне по усталостной прочности коленчатого вала.
Рассмотрим этот расчет на примере коленчатого вала пресса К460с номинальным усилием 0,63 МН и максимальным ходом ползуна 0,4 м. Егоконструктивная схема показана на рис. 24.7.Вал выполнен из стали 40Х. Для расчета допускаемой силы на ползуне необходимо создать математическую модель коленчатого вала и смежных устройств,влияющих на его прочность: зубчатой передачи и главного исполнительного механизма. Топология вала приведена на рис.
24.8. Для полноценного учета упругихсвойств вала с подшипниками цапфы и шейку вала в зоне их контакта с подшипниками разделим на 15 участков. Это позволит также определить закон, по которому сила распределяется по длине опор и шейки коленчатого вала.11 12-15 161^^^^^^^^^^^:^^^^^^^S102-46-9U17rvTTiРис. 24.7. Конструктивная схема коленчатого вала пресса К460:1-9 - участки левой цапфы вала; 10, 11, 16, 17 - фиктивные участки цапфы шейки, учитывающие ширину щек коленчатого вала; 12-15 - участки шейки коленчатого вала514шшштшшШЯ--'"'::1ШFR2S^gя1f l i 1Т«реммш|ени# пояаум*•TN§ШШ\ШЩШЙШВЯИйМШЙЙШЯИ1ЯЙИ1ЯМййРис. 24.8.
Топология коленчатого вала пресса К460ШМШШММйШШШШШВйЯ\\^^Ш^^Ш^^^Ш^Ш^^^^В^Ш^^Ш1РазделVL АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯКШМВ топологии модели участки вала представлены элементами FR1-FR25(модель FRVL, см. табл. 23.1), а прилегающие к ним участки подшипников элементами SH1-SH25 (модель SHARN2). В зонах участков 2-4, 6-9, 12-15 сосредоточиваются рабочие нагрузки, и поэтому их протяженность меньше остальных. Щеки вала представлены элементами BL и BR (модель BALKALU2).Ширину щек учитываем фиктивными участками 10, 11, 16, 17 цапф и шейки вала.Зубчатая передача представлена элементом ZP (модель ZACPCN), главный исполнительный механизм - моделями шатуна (BALKALU2), направляющих(NPR) и технологической нагрузки (TNGK) или постоянной силы (TN).
Вращение вала воспроизводим с помощью модели источника фазовой переменной типа потенциала (элемент W), в данном случае угловой скорости.Модель однородного цилиндрического участка вала FRVL дает возможность определить допускаемую силу на ползуне по прочности коленчатого вала.Для расчета допускаемой силы на ползуне введем постоянную нагрузку на ползуне, равную номинальному усилию пресса и направленную вверх.
Приложениепостоянной нагрузки воспроизводим с помощью модели источника фазовой переменной типа потока (элемент ТС). При этом в полюсах модели FRVL на каждом шаге интегрирования вычисляются в виде фазовых переменных типа потокапоперечные силы, изгибающие и крутящие моменты, осевые силы сжатия.В модели FRVL по формулам (3.22) и (3.25) вычисляются нормальные и полныекасательные напряжения, а по формуле (3.26) - запас прочности коленчатоговала в выбранных сечениях. Допускаемая сила на ползуне определяется как расчетная переменная путем умножения номинального усилия пресса на вычисленный запас прочности и деления полученного значения на требуемый запаспрочности с учетом коэффициента долговечности к^ аналогично его учетув (3.27).
Все названные вычисления выполняются для углов координации ф, равных О, 15, 30, 45, 60, 75 и 90° одновременно. Вывод графиков допускаемой силына ползуне по прочности коленчатого вала для каждого из указанных углов координации осуществляется с помощью универсальных индикаторов PDO, PD15,PD30, PD45, PD60, PD75, PD90 для сечения В-В и PDSH для сечения Е-Е(рис. 24.8; см. также рис. 3.4).Графики допускаемой силы на ползуне, полученные моделированием приугле поворота коленчатого вала от О до 90°, представлены на рис.
24.9. Горизонтальная прямая /^ном соответствует номинальному усилию пресса. Как видно награфиках, на различных этапах работы исполнительного механизма прочностьвала в сечении В-В определяется точками вала с различными значениями углакоординации. Так, при угле поворота коленчатого вала от О до 6,17° точка сечения В-В, определяющая прочность вала, имеет угол координации ф = 90°; от 6,17до 17,34° - ф = 75°; от 17,4 до 26,4° - ф = 60°; от 26,4 до 33,1° - ф = 45°; от 33,1до 38,9° - ф == 30° и от 38,9 до 90° - ф = 0°.
График допускаемых сил на ползунепредставляет собой огибающую полученных кривых, составленную из указанных участков.516г л ава 24. Проектирование кузнечно-штамповочных машинттшттРис. 24.9. Графики допускаемой силы на ползуне, полученные моделированием приугле поворота коленчатого вала от О до 90°Для нахождения распределения нагрузки в цапфах и шейке выводятся значения радиальной силы на участках цапф и шейки при помощи универсальныхиндикаторов Р1 - Р15.
Нагружение исполнительного механизма осуществляетсяс использованием модели технологической нагрузки TNGK (элемент TNG). Полученные при моделировании графики распределения радиальной силы по участкам левой цапфы и шейки вала приведены на рис. 24.10.Эти графики позволяют построить эпюры распределения сил по длине цапфы и шейки. Для момента их максимального значения (t = 1,34 с) они приведенына рис. 24.11. Радиальные силы определены через их горизонтальные и вертикальные составляющие и условно показаны в вертикальной плоскости.При решении задач о допускаемой силе на ползуне пресса по прочности коленчатого вала полноценно учитывается влияние как вертикальных, так и горизонтальных составляющих радиальных сил, форма, размеры и упругие свойстваколенчатого вала, упругие свойства подшипниковых опор вала и кривошипнойголовки шатуна, нормальные силы в зубчатой передаче и сил трения в зацеплении, моменты сил трения в подшипниковых опорах и шарнирах исполнительного механизма, силы трения в направляющих, силы тяжести всех элементов,517Рис.
24.10. Графики радиальной силы по участкам левой цапфы (а) и шейки(б) коленчатого валаг л ава 24. Проектирование кузнечно-штамповочных машин3316кН/м2528кН/м&3588кН/м3659кН/мК320161Рис. 24.11. Эпюры распределения сил по длине цапфыи шейки коленчатого валапредставленных в модели коленчатого вала и смежных элементов, фактическоераспределение радиальной силы вдоль осей цапф и кривошипной головки шатуна, зазоры в опорах и кривошипной головке шатуна.В случае получения результата, не удовлетворяющего проектировщика, онимеет возможность быстро и оперативно изменить по своему усмотрению параметры элементов математической модели, например диаметры цапф или шейки,прочностные свойства материала коленчатого вала, другие параметры.Рассмотренный подход к решению задачи о допускаемой силе на ползунепресса по прочности коленчатого вала применим к случаям любых конструктивных разновидностей коленчатых валов, схем привода, вариантов размещения маховика пресса.Расчет допускаемой силы на ползуне по прочности зубчатой передачи.В качестве примера рассмотрим тихоходную зубчатую передачу пресса К460(см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
