Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Расчет приводного вала, регулировочного винта и предохранителя пресса силой 2,5 МН

Содержание:

Введение 3
1. Аналитический обзор 4
1.1 Классификация кузнечнопрессового оборудования 4
1.2 Классификация узлов пресса, рассматриваемых в проекте 11
1.3 Направления и перспективы развития кузнечнопрессовых машин 15
2. Описание пресса 16
2.1 Классификация пресса по его конструктивным характеристикам 16
2.2 Описание пресса и его техническая характеристика 17
2.2.1 Назначение пресса 17
2.2.2 Описание и принцип работы пресса 17
2.2.3 Описание и принцип работы узлов пресса, рассматриваемых в проекте 18
2.2.4 Техническая характеристика пресса 22
2.2.5 Кинематическая схема пресса и основные характеристики передач 23
3. Расчетная часть 24
3.1 Кинематический расчет кривошипно-ползунного механизма 24
3.2 Кинетостатический расчет кривошипно-ползунного механизма 27
3.2.1 Кинетостатический расчет без учета сил трения 28
3.2.2 Кинетостатический расчет с учетом сил трения 29
3.3 Энергетический расчет 31
3.3.1 Определение работы на кривошипном валу 32
3.3.2 Расчет мощности электродвигателя 37
3.3.3 Определение момента инерции и расчет маховика 38
3.4 Расчет узлов пресса, рассматриваемых в проекте 39
3.4.1 Расчет на прочность приводного вала 39
3.4.2 Расчет на прочность регулировочного винта 43
3.4.3 Расчет на прочность предохранителя 45
4. Безопасность и экологичность 46
4.1 Оценка опасных и вредных производственных факторов 46
4.2 Техника безопасности 47
4.2.1 Безопасность производственного оборудования и техпроцесса 47
4.2.2 Требования к производственному оборудованию 48
4.2.3 Электробезопасность 49
4.3 Производственная санитария 50
4.3.1 Микроклимат в производственных помещениях 50
4.3.2 Производственное освещение 51
4.3.3 Меры защиты от шума 52
4.3.4 Меры защиты от вибрации 54
4.4 Пожарная безопасность 56
4.5 Охрана окружающей среды 57
4.5.1 Меры защиты атмосферного воздуха 57
4.6 Расчетная часть 57
5. Технико-экономические показатели 62
Заключение 69
Список литературы 70

Введение:

Кузнечно-штамповочное оборудование (КШО) и кузнечно-штамповочные машины (КШМ) составляют важнейшую часть системы об-работки давлением и предназначены для формоизменения металлов, спла-вов и неметаллических материалов под действием давления. Для того что-бы привести металл в пластическое состояние и преодолеть сопротивление деформированию, КШМ должна создать необходимую деформирующую удельную силу на заданном перемещении с приемлемой скоростью. Де-формирующая сила, энергия (работа) деформирования и скорость дефор-мирования являются главными характеристиками КШМ.
Современный парк КШМ состоит из восьми классов машин, харак-теризующихся деформирующей силой от 30 кН до 750 МК, эффективной энергией от 1 кДж до 5 МДж, скоростным диапазоном воздействия на об-рабатываемый материал от долей миллиметров в секунду до 100 м/с и бо-лее. Современные конструкции КШМ разрабатывают с применением ин-формационных технологий, проектных процедур и средств автоматизиро-ванного проектирования, оснащают системами ЧПУ, компьютерного мо-ниторинга и диагностики.
В последние десятилетия в мировой практике произошел качествен-ный сдвиг в структуре и техническом уровне КШМ в сторону применения лазерных, вибрационных и импульсных методов, компьютерного про-граммного управления, мониторинга и диагностики.
Большая часть имеющихся в России КШМ старше 20 лет. Это потре-бует обновления парка КШМ в ближайшие годы, интенсификации проект-но-конструкторских, исследовательских и производственных работ по со-зданию современных КШМ, оборудованных средствами автоматизации процессов, системами ЧПУ, компьютерного мониторинга и диагностики.

Заключение:

В ходе выполнения работы ее цель достигнута.
При этом решены следующие задачи:
1. Аналитический обзор.
2. Описание пресса.
3. Кинематический расчет кривошипно-ползунного механизма.
4. Кинетостатический расчет кривошипно-ползунного механизма.
5. Энергетический расчет.
6. Расчет на прочность приводного вала.
7. Расчет на прочность регулировочного винта.
8. Расчет на прочность предохранителя.
9. Безопасность жизнедеятельности.
10. Технико-экономические показатели.

Фрагмент текста работы:

1. Аналитический обзор

1.1 Классификация кузнечнопрессового оборудования
Характер изменения скорости рабочего звена (ползуна), исполни-тельного механизма в процессе деформирования металла (рабочего хода) служит первым научно обоснованным признаком, установленным проф. А. И.Зиминым [21]. Согласно этому признаку современные КШМ в иерар-хической классификации подразделяют на восемь классов в порядке воз-растания максимального значения скорости рабочего звена (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 — Классификация кузнечно-штамповочных машин: vд, tд — ско-рость и время деформирования; vт — максимальная скорость деформирова-ния

Принципиальные схемы кузнечно-штамповочных машин приведены на рисунке 1.2 [2].

Рисунок 1.2 — Принципиальные схемы кузнечно-штамповочных машин: а — гидро- и газостатов; б — гидропрессов; в — кривошипных прессов; г — рота-ционных машин; д — винтовых прессов; е — молотов; ж – импульсных ма-шин [1]

Кривошипные прессы и машины (рисунок 1.2, в) отнесены к нажим-ным машинам [2], деформирующим материалы с начальной скоростью деформирования 0,1…0,35 м/с, которая уменьшается до нуля, подчиняясь кинематике кривошипно-ползунного механизма. Энергия электродвигате-ля затрачивается на разгон маховика и сообщения ему эффективной кине-тической энергии вращательного движения. Во время деформирования материала используется часть этой энергии.
Принцип действия, классификация, параметры и характеристики кривошипных кузнечно-штамповочных машин
Принцип действия и главный рабочий механизм.
Принцип действия кривошипных КШМ (прессов и автоматов) осно-ван на использовании для деформирования металла кинетической энергии вращательного движения маховика, передаваемой исполнительному звену — ползуну с помощью кривошипно-ползунного или эксцентрикового меха-низма. Во время рабочего хода часть этой энергии расходуется на полез-ную работу деформирования поковки.
Кривошипные прессы и автоматы относятся к электромеханическим системам технологических машин обработки давлением (рисунок 1.3). Ки-нематические связи между всеми звеньями кривошипно-ползунного меха-низма жесткие; изменение перемещения и скорости ползуна пресса зависят (без учета упругих деформаций) только от кинематики механизма [2].

Рисунок 1.3 — Принципиальная схема кривошипного пресса: 1 — тормоз; 2 — клиноременная передача; 3 — электродвигатель; 4 — маховик; 5 — муфта; 6 — зубчатая передача; 7 — кривошипный (эксцентриковый вал); 8 — шатун; 9 — ползун; 10 — станина; s — перемещение ползуна; Fд — деформирующая сила [2]

Главным рабочим механизмом служит кривошипно-ползунный ме-ханизм или его модификации (рисунок 1.4) [3];

Рисунок 1.4 — Модификации кривошипного механизма: а — кривошипно-коромысловый; б — кривошипно-ползунный аксиальный; в — кривошипно-коленный; г — двухкривошипный коленный; д — двухкривошипный колен-но-ползунный; е — кривошипно-клиновой; ж — кривошипно-круговой; з — кривошипно-кулисный [3]

— кривошипно-коромысловый (рисунок 1.4, а), создающий смещен-ный нажим рабочего звена — коромысла и применяемый в автоматах для штамповки изделий, подобных стержню с эксцентричной головкой, как, например, костыли для крепления железнодорожных шпал;
— кривошипно-ползунный аксиальный (рисунок 1.4, б), получивший наиболее широкое применение в конструкциях кривошипных прессов и автоматов вследствие простоты устройства, и надлежащих кинематических параметров. Его модификация — дезаксиальный механизм, у которого ось движения ползуна не совпадает с осью вращения кривошипа;
— кривошипно-коленный (рисунок 1.4, в), создающий при небольшой тяговой (толкающей) силе на шатуне большую технологическую силу на ползуне, при уменьшенной величине хода по сравнению с прессами по схеме, представленной на рисунке 1.4, б, применяют этот механизм в чека-ночных прессах, прессах для холодной объем — ной штамповки и прессах для выдавливания;
— двухкривошипный коленный с двумя степенями подвижности (ри-сунок 1.4, г), применяемый для листоштамповочных прессов. Он позволя-ет получить увеличенный ход ползуна при соответствующей установке ти-хоходных колес на кривошипных валах и достаточном постоянстве скоро-сти движения ползуна, что имеет решающее значение для глубокой вытяж-ки листовых материалов;
— двухкривошипный коленно-ползунный (рисунок 1.4, д), применяе-мый в прессах (автоматах) тройного действия для чистовой вырубки;
— кривошипно-клиновой (рисунок 1.4, е), применяемый в конструк-циях кривошипных горячештамповочных прессов (КГШП) и некоторых типах автоматов для объемной штамповки; благодаря клиновому меха-низму значительно уменьшаются силы в кривошипно-шатунной группе, но высота пресса с таким механизмом увеличивается;
— кривошипно-круговой (рисунок 1.4, ж) применяют в специализиро-ванных вырубных прессах и автоматах с коротким ходом; обладает высо-кой продольной жесткостью, но давление на направляющие ползуна уве-личено;
— кривошипно-кулисный (рисунок 1.4, з), обладающий повышенной продольной жесткостью, точностью направления ползуна, но сложный для наладки; его применяют в некоторых конструкциях КГШП, горизонталь-но-ковочных машин (ГКМ).
Привод пресса осуществляется от электродвигателя с маховиком. Поскольку параметры движения исполнительного звена — ползуна, зависят только от металлических (жестких) кинематических звеньев главного ра-бочего механизма, кривошипные прессы относят к нерегулируемым ма-шинам с ограниченным перемещением ползуна, равным двойному радиу-су кривошипа или двойному эксцентриситету эксцентрика.
При этом кривошипный вал и все ведомые звенья кривошипно-ползунного механизма неподвижны, ползун находится в крайнем верхнем (исходном) положении. При включении муфты (см. рисунок 1.3) приводит-ся во вращение кривошипный вал, ведущие и ведомые звенья движутся вместе, ползун с закрепленным на нем верхним штампом совершают холо-стой ход s (рисунок 1.5). При встрече с заготовкой во время рабочего хода sд, ведущие и ведомые звенья замедляют движение до конечной угловой скорости.

Рисунок 1.5 — Цикловая диаграмма работы кривошипных машин: t0, tд, tн, tв, tт, tм, t — соответственно время включения муфты, рабочего хода (де-формирования), хода ползуна вниз (вперед), возвратного хода, техноло-гической паузы, машинного цикла, технологического цикла; 0, 1, 2 — угловая скорость соответственно установившаяся, ведущих дисков муфты, ведомых дисков муфты; s — перемещение ползуна; sд — перемещение ползу-на во время деформирования; Fд — технологическая сила деформирования поковки
После завершения рабочего хода ползун совершает возвратный ход. Если пресс работает одиночными ходами, то при достижении ползуном исходного положения муфта выключается и одновременно включается тормоз. Ползун останавливается в верхнем (исходном) положении и ма-шинный цикл завершен.
Технологическая пауза предусмотрена для работы средств автомати-зации. Суммарное время машинного цикла и технологической паузы ис-пользуется электродвигателем для восполнения затраченной кинетической энергии маховика и ведущих звеньев, необходимой для следующею цикла (пунктирная линия на рисунке 1.5).
У пресса, работающего непрерывными автоматическими ходами, или у пресса-автомата муфта остается включенной и машинные циклы повто-ряются до принудительного выключения муфты. Для возмещения затра-ченной кинетической энергии используется только время возвратного хода ползуна и поэтому мощность электродвигателя у таких машин обычно значительно выше.
Классификация и структура конструкций.
По классификации кривошипные КШМ относят к энерготипу машин с эффективной кинетической энергией преимущественно вращательного движения масс.
В соответствии с технологическим назначением по технологическому признаку они подразделяются на основные группы: прессы и автоматы для листовой штамповки, прессы и автоматы для объемной штамповки, а также специализированные прессы для компактирования металлических порошков (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 — Классификация кривошипных прессов по технологическому назначению [3]