Пресс-автомат для получения изделий методом выдавливания

l_ВD = 0.5      м         l_DS4 = 0.25    м         m₄ =  15.0   кг               J_S4  =   0.313    кгм²

                                                                 m₅ = 45      кг

l_OC = 0.566 м  

   В соответствии с ([4], стр. 44-45) для шарнирного четырехзвенника ОАВС имеем:

                                     

           

где  0.173² + 0.566² = 0.3503 м².

2 ^. 0.173 ^. 0.566 = 0.1958 м².

0.537² + 0.5² – 0.3503 = 0.1881 м².

2 ^. 0.537 ^. 0.5 = 0.537 м².

Далее получаем:

 

 

 

 

 

Для присоединенной группы  звеньев  4 – 5  ([1], стр. 86) имеем:

                                

В проекциях на оси  X  и Y получаем (рис. 2.6.):

откуда, дифференцируя  по времени, получаем:

где 

Из уравнений для  координат точки S₄ после дифференцирования получаем:

Требуемые передаточные функции:

Из рис.2.6.

                                     

Расчеты передаточных функций  сводим в таблицу 2.6.

 

 

 

                                                Табл. 2.6.

№ пол.	j1 град.	m град.	j2 град.	j3 град.	j4 град.	S5 м.	w2/w1
0	44,2	52,3	44,4	96,72	223,9	0,000	-0,323
1	79,2	65,3	36,5	101,77	218,8	0,058	-0,136
2	122,5	81,1	34,6	115,69	204,9	0,186	0,039
3	132,2	84,0	35,1	119,07	201,5	0,209	0,074
4	180,0	90,8	42,6	133,40	187,2	0,271	0,233
5	210,5	87,9	50,9	138,84	181,7	0,279	0,306
6	240,2	80,3	60,4	140,68	179,9	0,280	0,322
7	277,7	66,5	71,2	137,65	182,9	0,278	0,226
8	315,2	52,5	75,0	127,48	193,1	0,253	-0,055
9	327,2	48,9	73,6	122,55	198,0	0,230	-0,178
10	4,7	44,5	60,7	105,18	215,4	0,094	-0,452
0	44,2	52,3	44,4	96,72	223,9	0,000	-0,323

 

 

                                   Продолжение табл. 2.6.

№ пол.	w3/w1	w4/w1	Vs2/w1 м.	Vs3/w1 м.	Vs4/w1 м.	V5/w1 м.
0	0,000	0,000	0,086	0,000	0,000	0,000
1	0,258	-0,258	0,148	0,065	0,131	-0,162
2	0,350	-0,350	0,174	0,087	0,136	-0,147
3	0,345	-0,345	0,172	0,086	0,124	-0,127
4	0,233	-0,233	0,134	0,059	0,062	-0,029
5	0,121	-0,121	0,100	0,030	0,030	-0,004
6	0,001	-0,001	0,086	0,000	0,000	0,000
7	-0,169	0,169	0,122	0,042	-0,043	0,009
8	-0,379	0,379	0,181	0,095	-0,112	0,086
9	-0,440	0,440	0,192	0,110	-0,146	0,136
10	-0,410	0,410	0,146	0,102	-0,197	0,237
0	0,000	0,000	0,086	0,000	0,000	0,000

 

Данные таблицы 2.6. в  одном из положений механизма  проверяем при помощи планов положений и аналогов скоростей (порядок построения, которого указан на листе 1).

Результаты расчетов приведенных к валу кривошипа О моментов инерции сводим в таблицу 2.7.

 где  j₁₀ – угол поворота кривошипа ОА от своего начального (нулевого) положения, соответствующего одному из крайних положений рабочего органа 5. Величина его вычислена как:            

где - угол кривошипа ОА  со стойкой ОС  в нулевом положении механизма.

В таблице 2.7. определено:

 

                                                                                                  Табл.2.7.

Пол.     Обоб-   Работа  сил        Приращ.   Момент инерции, приведенный  к валу

криво-  щен.     д ви-     сопро-   кинетич.    кривошипа  ОА    кгм²

шипа    коорд.  жущих  тивл.     энергии 

  ОА       j₁₀           А_д            А_с               Т             J_р.пр.        J_пер.пр.    J_к.пр.          J_нес.пр.        

               град.    кDж.     кDж.     кDж.

0	0,0	0,0000	0,000	0,0000	11,67	4995,9	0,323	0,2121	0,5351
1	35,0	0,2144	0,000	0,2144	11,67	4995,9	0,323	1,9559	2,2789
2	78,3	0,4796	0,000	0,4796	11,67	4995,9	0,323	1,9844	2,3074
3	88,0	0,5390	0,310	0,2290	11,67	4995,9	0,323	1,6691	1,9921
4	135,8	0,8318	1,984	-1,1522	11,67	4995,9	0,323	0,5419	0,8649
5	166,3	1,0183	2,200	-1,1817	11,67	4995,9	0,323	0,2873	0,6103
6	196,0	1,2005	2,205	-1,0045	11,67	4995,9	0,323	0,2125	0,5355
7	233,5	1,4302	2,205	-0,7748	11,67	4995,9	0,386	0,3857	0,7717
8	271,0	1,6599	2,205	-0,5451	11,67	4995,9	0,323	1,3246	1,6476
9	283,0	1,7334	2,205	-0,4716	11,67	4995,9	0,323	2,1180	2,4410
10	320,5	1,9631	2,205	-0,2419	11,67	4995,9	0,386	3,8491	4,2351
0	360,0	2,2050	2,205	0,0000	11,67	4995,9	0,323	0,2121	0,5351

 

Значения приведенного момента инерции пресса в различных  его положениях вычисляем как:

где   J_мах – момент инерции маховой массы (маховика)

       - постоянная составляющая приведенного момента инерции пресса,

               -  переменная его составляющая.

На листе  1  строим диаграмму энергомасс – зависимость    от  С помощью этой диаграммы находим момент инерции постоянной составляющей маховых масс

( ), при которой частота вращения приводного электродвигателя пресса за цикл установившегося движения изменяется соответственно допустимому коэффициенту  d  изменения средней скорости хода. Такое ограничение необходимо для предохранения приводного электродвигателя от перегрева, для повышения общего к.п.д. работы пресса за счет снижения получаемого тепла обмотками электродвигателя. В соответствии с (табл. 5.12. [2], стр.369)     d = 0.1 ¸ 0.03.

 принимаем:

                                              ( среднее значение)

Средняя угловая скорость вала кривошипа ОА:

                  

Углы наклона касательных  к диаграмме энергомасс определяем по формулам:

где      0,02 кгм²/мм      10 Дж/мм

масштабы приведенного момента инерции и энергии, выбранные  для диаграммы энергомасс. Теперь y_max  = 0.11°                            y_min =0.099°

 

                                                   Рис. 2.7 Диаграмма энергомасс

 

Проведя касательные  к диаграмме под указанными углами к оси rJ, находим отрезки  О₁К  и  О₁l  (в мм.), которые используем для определения координат начала  О системы  T – J_пр - зависимости полной кинетической энергии движущихся звеньев пресса от их приведенного момента инерции  ( О₁К =48 мм;  О₁l =  – 118 мм. ).

Уравнения касательных:

 

решаем совместно: вычитанием второго уравнения из первого  получим

после чего подстановка в первое уравнение дает

Y = - 754545 ^. 0.00194 + 48 = - 1415,8 мм.

Чтобы перейти от системы  координат  rТ – rJ  к системе Т – J_пр  необходимо к переменной части момента инерции пресса прибавить постоянную часть

754545 ^. 0,02 = 15091  кгм² 

Часть этого момента  инерции в проектируемой схеме  пресса уже имеется в виде ротора электродвигателя и зубчатого механизма. Остальную часть

вводим в состав пресса в виде дополнительной маховой массы  – махового колеса. Если диаметр этого колеса принять D_мах = 1.0 м., а массу распределить по его ободу, то она составит

Большие вес и габариты маховика обуславливают необходимость  закрепления его на более быстроходном валу.

При закреплении маховика на валу электродвигателя его момент инерции будет составлять

 

и при радиусе, например,  R_мах = 300 мм  он будет иметь массу

Такой маховик запасает кинетическую энергию

 

 

 

2.4.3.   Определение  расхода материалов и энергии  при запуске.

 

Из диаграммы энергомасс максимальная энергия пресса, запасаемая при его запуске, составляет:

1415,8 ^. 10 + 479,6 =14637,6  Дж.

что соответствует подводимой из сети энергии

В заключение, на основании  табл. 2.5. определяем ориентировочную  массу подвижных звеньев пресса

m = m₁ + m₂ + m₃ + m₄ + m₅ + m_Z1 + 4(m_Z2 + m_Z2’) + m_Z4 +m_Z5 + m_H + m_K + m_Т +  m_мах =

= 5,2 + 16.1 + 15.0 + 15.0 + 45 + 13.4 + 4(53.3 + 1.5) + 5.1 + 58,8 + 125,0 + 30.3+

+ 10.0 + 88.4 = 646.5 кг.

 

а с учетом  массы   электродвигателя,  соединительных   валов  и   деталей   (принимаем 

m_соед=0.1m), рамы (принимаем  m_рам = 1.2m), ориентировочная масса пресса оказывается приблизительно равной

M = m_дв + m + 0.1m + 1.2m = m_дв + 2.3m = 20.4 + 2.3 ^. 646.5  = 1507  кг.

 

 

3.  исследование схемы  пресса-автомата

  для холодного  выдавливания.

 

3.1.  Исследование  установившегося движения главного вала пресса.

 

Обобщенной координатой  считаем угол поворота кривошипа  ОА. Обобщенную скорость – угловую скорость кривошипа ОА, при установившемся движении определяем из выражения кинетической энергии машины:

                                      

где кинетическая его  энергия

                                         

а приведенный момент инерции