Синтез кривошипно-повзунного механізму

 

Розрізняють два різновиди кривошипно-шатунних механізмів – механізми підсумовуючого типу (рис. 2.2), для яких у крайнім нижнім положенні OB = R + L, і диференційного, для яких OB = L ‑ R. Інакше кажучи, у підсумовуючих механізмах шатун піддається в процесі деформування стиску, а в диференціальних механізмах – розтягуванню. Останні механізми не тотожні механізмам з нижнім приводом, що можуть бути і підсумовуючого типу, Термін «верхній» і «нижній» характеризує розташування привода механізму щодо штампового простору у вертикальних пресах. Принципової різниці між цими механізмами при розрахунку кінематичних та статичних параметрів немає, тому в подальшому для стислості тер­мін «підсумовуючий» будемо опускати. Слід зауважити, що в біль­шості випадків в ГВМ кривошипних пресів використовують підсумовуючі механізми, які і будуть розглядатися в подальшому.

З іншої сторони кривошипно-шатунні механізми застосовують у двох модифікаціях – дезаксіальні (рис.2.2) і аксіальні (центральні), які можна розглядати як окремий випадок першого. У дезаксіальному механізмі вісь обертання кривошипа зміщена щодо лінії зворотно-поступального переміщення повзуна на величину дезаксіалу E. Дезаксіал вважається позитивним, якщо зсув збігається з позитивним напрямком обертання кривошипа (рис. 2.2), і негативним, якщо він спрямований проти нього. Вихідним значенням для синтезу механізму є максимальна (номінальна) величина ходу повзуна S _н, що задається відповідним стандартом на параметри преса, чи обумовлена на підставі технологічних вимог, якщо стандартом вона не обмовляється.

Радіус кривошипа R дезаксіального механізму визначається по формулі

, (2.1)

де l = R / L – коефіцієнт шатуна;

ε = E / R – ступінь дезаксіалу.

Рис. 2.2. Схема дезаксіального кривошипно-повзунного механізму

Для аксіального механізму ε = 0, тому радіус кривошипа дорівнює половині ходу повзуна R = S_н / 2. При виборі значення коефіцієнта шатуна l варто керуватися наступними міркуваннями. Збільшення значення коефіцієнта l приводить до збільшення прискорення повзуна і, отже, збільшенню динамічних сил. При цьому дещо погіршуються силові умови роботи механізму: збільшується сила, що діє по шатуні, тиск на напрямні і момент, що крутить, на кривошипному валу. Однак при збільшенні коефіцієнта l знижується загальна довжина механізму, тобто габарит преса в напрямку осі руху повзуна. Тому для пресів з великим ходом, особливо для листоштампувальних пресів із плунжерною підвіскою шатуна, приходиться приймати верхні значення коефіцієнта, щоб зменшити габарити преса.

Значення коефіцієнта шатуна l, що рекомендуються, приведені в табл. 2.1. Для пресів з регульованим ходом і регульованою довжиною шатуна в таблиці зазначені максимальні значення коефіцієнта l, тобто хід повзуна береться найбільший, а довжина шатуна – найменша. Менші значення коефіцієнта l приймаються для пресів з більшим номінальним зусиллям.

При синтезі кривошипно-повзунного механізму варто враховувати, що дезаксіальний механізм має певні властивості, що виз­начають особливості його використання. Так, при вірному виборі ступеня дезаксиала, можна зменшити тиск на напрямні повзуна, поліпшити напрямок повзуна при нецентральному навантаженні. Дезаксіальний механізм має трохи кращий діапазон зміни кутів передачі зусилля, у результаті чого зменшується робота холостого ходу. В дезаксіальному механізмі періоди прямого та зворотного ходів мають різну тривалість, що раціонально використовувати для поліпшенні умов роботи преса, інструменту та засобів механізації. Так, для гаряче штампувальних пресів необхідно приймати механізм з позитивним дезаксіалом, що зменшує тривалість робочого ходу, а значить зменшує розігрів штампу. Для листоштампувальних пресів рекомендується навпаки – приймати від’ємне значення дезаксіалу, що призводить до зниження швидкості повзуна в період робочого ходу, тобто покращенню умов деформування та роботи штампу і засобів автоматизації.

Ступінь дезаксіалу ε ГВМ у універсальних одно кривошипних листоштампувальних пресів рекомендується приймати – 0,1…0,2, багато кривошипних пресів – 0,25…0,3, для гаряче штампувальних пресів, ГКМ, гаряче штампувальних автоматів – 0,2…0,4. Менші значення рекомендується приймати для пресів з більшим номінальним зусиллям.

Таблиця 2.1

Коефіцієнт шатуна l

Тип преса	l
Преси для листового штампування
Універсальні преси простої дії:
· с регульованим ходом	0,065…0,085
· с постійним нормальним ходом	0,085…0,125
· с постійним збільшеним ходом	0,145…0,175
Витяжні подвійного дії	0,190…0,270
Універсальні з плунжерною підвіскою:
· простої дії	0,300…0,350
· подвійної дії	0,420…0,490
Листові преси для згинання	0,080…0,120
Автомати багатопозиційні	0,100…0,300
Преси для об'ємного штампування
Кривошипні гаряче штампувальні	0,140…0,175
Горизонтально-кувальні машини	0,270…0,330
Карбувальні преси	0,120…0,160
Обрізні преси	0,100…0,120
Автомати для гарячого штампування	0,120…0,200

 

В п. 5.4 приведено обґрунтування вибору значення дезаксіалу в ГВМ ГКМ.

У пресах з регульованою величиною ходу повзуна визначаються радіус кривошипа r _э і радіус r_в ексцентрикової втулки

, (2.2)

де S _max, S _min – найбільший і найменший хід повзуна, що задається стандартом.

Дійсний радіус кривошипу дорівнює векторній сумі вказаних радіусів і залежить від взаємного положення втулки і ексцентрика.

Більш детально розрахунок механізму регулювання ходу повзуна приведений в п. 9.4.

При загальних розрахунках преса (кінематики, статики, енергетики, тощо) приймається максимальний хід повзуна і тоді максимальний радіус кривошипу дорівнює

(2.3)