Онищенко Г.Б. и др. Автоматизированный электропривод промышленных установок

Подождите немного. Документ загружается.

23.3. Расчет моментов сопротивления при обрабщ

.металлов давлением

Обработка металлов давлением производится прокат!

станами, кузпечно-прсесовыми и другими подобными мании

Расчет усилия при обработке металлов давлением про

дитея на основе теории пластичности [4-2], Необходимое у<

при обработке давлением определяется из уравнения

F=P S, И.'

где: Р

- среднее удельное давление. И/мм

. S - поверхИ

соприкосновения рабочего органа и металла, мм"

11ри прокатке P

= у п

•

где: у - учитывает влияние среднего нормального напряжен]

очаге деформации. Когда уши рением можно пренебречь, у

При прокатке полос со свободным уширением - у»

1,0

[4-3].

= п

н\ '

а '

о '

(т * коэффициенты, учитывающие

нне на давление прокатки ширины полосы, внешнего тр<

внешних зон и напряжения соответственно;

Оф - фактическое сопротивление линейному или npocrj

сжат ию (предел текучести в условиях прокатки).

Значение указанных коэффициентов и предел текучести

ведены в (4-2, 4-3].

Полное усилие определяется по формуле

JO . р

где: В,,рт- J. - средняя ширина прокатываемой пол<

(рис.23.2), / - горизонтальная проек-

ция дуги захвата.

Реакция на усилие, приложенное

от валка к прокатываемому металлу,

слагается из нормального Р

касательного т

(рис.23.3). Направ-

ление равнодействующей реакции

зависит от условий прокатки. При

простом процессе прокатки

равнодействующие силы будут на-

правлены параллельно линии, соединяющей центры обоих щ

ков.

Момент на валу двигателя, необходимый для привода валке

прокатного стана, слагается из 4-х величин [4-3j.

Рис 23.2, Схема прокатки

Л/ ——

тр

4 М

Усилия при

:*аткс

где: Мпр - момент прокатки, тре-

буемый для преодоления сопротивления

деформации прокатываемого металла и

возникающих при этом сил

рения металла

по поверхности валков; M

WJI

- момент

добавочных сил трения, возникающий при

проходе металла между валками, и в

подшипниках валков, передаточном меха-

низме и других частях стана, но без учета

момента, требуемого на вращение валков

При холостом ходе: - момент холостого хода; М,

)ин

- ди-

ий момент; i - передаточное число редуктора,

ент прокатки при установившемся процессе иодсч»ггы-

по усилиям, действующим на валки, либо по эксперн-

;ЫМ

данным о расходе энергии при прокатке,

ый способ дает более точные результаты при прокатке

й проямоугольного сечения: листов, блюмов, слябов и

)рой метод применяют при

! сортового мегалла непря-

Х>го сечения, а также в случаях.

!ются опытные данные о расходе

аналогичных ептнов

Ление момента прокатки по

инм, действующим па валки

рис.23.4 следует, что момент

и для двух валков можно оп-

по формуле

Рис,НА Моменты при про-

НЯТКС

I: a-— sin/? - плечо приложения равнодействующей /';

i- коэффициент приложения плеча равнодействующей: (i -

бактеризующий точку приложения Р

стом потерь на трение в подшипниках валков

- Г{0

•

sin ft + il

-nfl = 2

1>(а

+ p),

flc: p = ——- радиус круга трения цапф валка.

На основании экспериментальных данных [4-3] можно

пять прн горячей прокатке УН),45...0;5. прн холодной про

УН), 2...0,35

Момент трения в передаче определяется из уравнения

д/ - У "У* (

i П

mfi I),

где: ?', // - передаточное число и кпд механической перед

Момент холостою хода определяют но формуле

где G„ - нагрузка от массы данной детали

Момент холостого хода М

при расчетах [4-41 берется

ным 3...5% от номинальною

момента

гателя.

прокатного дви-

KDt-чм

< 2 3* ЗЬ?

Рис 23 5 Нримсрнш! кривая у

ix^

расхода аиср) им

Определенно момента прокатки

по удельному расходу энергии

Кривые удельного расхода

энергии \W - /(Л) (рис. 23.5) в

зависимости от удлинения (л)

строятся на основе экспери-

ментальных исследований, про-

веденных на конкретных прокат-

пых станах для конкретных видов заготовок.

Прн расчете момента прокатки важно правильно подо'

кривую удельного расхода энергии с учетом марки стили, j

чальиого сечения заготовки, а также, чтобы используемая кр

была получена на аналогичном стане.

Момент прокатки и трения в валках определяют по форм

+ .=

4•

IО

-IsW-F• D,

где: AW - расход энергии на тонну заготовки, кВтчае/т;

сечение слитка после пропуска, \Г; D- диаметр валка, м.

Определение удельных yatiuu и моментов а кузнечио-

прессовых машинах

В кузнечно-прессовых машинах определение удельных

лий при обработке металлов зависит от вида обработки (оса

штамповка, прессование и т.д.).

едем определение удельного давления при штамповке и

нии. При штамповке удельное усилие с учетом сопро-

Бм заусенец определяется по формулам [4-5]:

"я Заусенец: , rr

(l,5 + 0,5^-),

V S

н штамповки: J>^

-0,375 —):

ое усилие определяется по формуле:

F = р . F 4- Р

•

уй.1

' 7 '

JA»W

«>

: а

- напряжение текучести, Mlla: F

- площадь проекции

заусенца, м

; F

- площадь проекции поковки, м

; S- ши-

шка заусенечной канавки, мм; //. - толщина заусенца в

й момент штамповки, мм; d - диаметр поковки, мм.

прессовании улельное давление [4-5] можно определить

Mie:

и. 2 V F 21 Ар/

. F 21

In h

/ D

\ sin у

+ cos/

- коэффициент трения. 2y заходНый угол матрицы,

можно принимать 2у=120"; d, / - диаметр и длина калиб-

Э пояса матрицы, мм. F, /- плошадн поперечных сечений

сра и очка матрицы соответственно, мм

: L - высота заго-

кенноЙ по диаметру контейнера.

гдеиный статический момент в приводе с кривошип-

ннзмом определяется по формуле [4-6]:

(23.6)

р: F

- сила сопротивления, действующая на ползун, И;

i„

•

нос число от вала двигателя к кривошипному валу; tj„ -

дачи; m

- приведенное плечо сил сопротивления,

рис.23.6 следует, что величина М

зависит от положения

sin(« 4 P)R,

= F

{

cos

д/

_ F sin (ST* p)R

cos//

лине!

sin(u + fJ)R

. R . „ ,

=/? МПЙ t —sin2ff),

cos// 21

де: R - радиус кривошипа. I .j

шатуна; и - угол поворота крнвошм

вала (исходное положение обычж

ответствует нижней или верхней

твой точке положения шатуна), fi •

между шатуном и линией, провело!

через центр кривошипа и ползуна

Приведенный момент инс|

кривошипного механизма Определи

по формуле:

Г'нс.23.6. Схсмй кривошип-

||11-111пт>м11пн1 мс\;инпма

где: J

- момент инерции к|

шинного вала; т

- масса ползуна:

У -ojJ] sina • -sin2cr

• v l у

скорость ползуна, си, - угловая скорость двигателя и к|

шипа.

Расчеты кривошипного механизма, в виду их сложности,

ком ен дуете я проводить на ЭВМ

На рис.23.7 представаена структурная схема механнче(

части электропривода с кривошиппо-шатунпым механизмом.

Рнс 23 ? Струи 1лриля слот мсханнчссксй масти электропривода с криоошниш

шатунным механизмом

определение моментом сопротивлении при рсчаннн

ивные Нагрузки от сил резания возникают в металло-

Sx станках, землеройных и других машинах Ниже рас-

|(0 определение сил и моментов резания для метадлоре-

ганков и землеройных машин.

feitmie сия резания при обработке конструктивных мате-

риалов

J процессе обработки металлов резанием заг отовка и режу-

^щетрумент перемешаются относительно друг друга. Одно

Аение, определяющее скорость отделения стружки, назы-

1авиым движением, второе, обеспечивающее непрерыв-

!ние режущей кромки инструмента и новые слон метал-

ваетсн движением подачи. При обработке на продольно-

>ных станках главным движением является перемещение

а токарных - вращение дс

Гали,

а движением подачи -

кулярное к главному движению передвижение резца. В

kc Обработки детали па режущую кромку резца (рис.23.8)

Mttt усилие /\ обусловленное сопротивлением металла рс-

го усилие разлагается на гри составляющие:

действующая в плоскости резания в направлениях глав-

Цшжения и определяющая нагрузку на станок и резец:

1 • направлена перпендикулярно обрабатываемой плоско-

>вки;

- дейст вующая параллельно направлению подачи.

> >s в)

j. Распределение усилия при токзрИоВ la) и crpuiajibiiuft (G| обработке мешлн

Ь общем случае приближенно силу резания /•". можно опре-

Ь по формуле

/>.

-fnS,

е: Р. - удельная сила резания. И/мм

; I - глубина резания,

сстояние между обрабатываемой и обработанной поверх-

ностыо, измеренное и перпендикулярном направлении к нос

ней; S - подача, мм - перемещение инструмента относите

обрабатываемой детали за один оборот (ход обрабатываемо

готовки (резца)).

Величина удельной силы резания Р

зависит от элеме»!

режима резания (глубины резания, подачи, скорости и ус.п<^

обработки, физико-механических свойств обрабатываемого

риала и других факторов).

В (4-7J предложено использовать для определения сил

ння упрощенные обобщенные формулы.

Влияние ряда факторов, не учитываемых этими формул

отражается введением поправочных коэффициентов. При ра

проходными резцами рекомендуется следующие формулы.

F, = 10С

• г

•

К р. (2

F, = -V*"(23.'

(23

где: Ср., С'др ,C

- коэффициенты, зависящие от физ

механических свойств обрабатываемого материала, матерт

резца, геометрических параметров режущей части инструмен

условий обработки. Х^,Х

ри

, AT ^, ,Y

- показатели

пени, зависящие от тех же факторов; V

- коэффициент, уч

вающий зависимость от скорости резания; V - скорость рези

м/мин; N

,N. N- показатели степени; К

/lt

ру

,К^ - по

ночные коэффиш1енгы, равные произведению коэффиииси

учитывающих влияние качества обрабатываемого материал

резца геометрических параметров и износа |

/Ш

(х.y,z) и других конкретных факторов, не учитываемых

эффициентами С

,C^ .

На практике, для построения нагрузочной диаграммы,

приведенной выше формуле, находят силу резания F., а зна

ние F и F

(

находят из соотношения |4

}

(0,3...0.5)/\. F, - (0,2...0,3)/%. значения коэффициентов

и показателей степени X

)>t

см в [4-7]

>и расчете моментов сопротивления на валу двигателя

lb движения продольно-строгальных станков кроме силы

^учитывается сила трения стола о направляющие.

; G

lVfm

l1tl

- вес изделия и стола, Н; F - вертикальная со-

Ьдая силы резания, Н;//^0,05... 0.08 - коэффициент трения

гравляющие.

пиарная сила определяется по формуле

>рость резания определяется по справочникам режима pe-

rn по формуле:

с, к

. м/мин

-Г'

Л'*,,,Yy

- коэффициент и показатели степени, зави-

>т физико-механических свойств и структуры обрабаты-

матернала и материала режущей части резца, а также от

обработки'. А',. А'; - поправочные коэффициенты, учиты-

|е влияние факторов, не учтенных и /»; К

- ко-

шт. учи тывающий род работ: для токарных станков ,

)гальных Kf"0,75, для долбежных - К

(

~{0.,5...0,б); m - no-

omoe ите л ьнон стойкости, показывающий насколько ин-

ю изменяется стойкость с изменением скорости резания;

5работке стали и чугуна /я=0Д...0,2; Л'

;

~0.15...0Д:

..0.8.

^стойкость резца в мин, время работы резца до допустимой

сы износа. Стандартное значение Т= 60 мин

Расчет сил сопротивлений механизмов подачи

урн расчете усилий, действующих на механизм подач токар-

J. некоторых других станков, кроме собственного усилия ио-

(J', учитывается также усилие трения, возникающее в на-

Юши.ч суппорта от действия усилии F

, F, и веса G. Сум-

усилие; необходимое для перемещения суппорта с резцом

Краплении подачи [4-9], определяют по формуле

=KF

i-u(F

+G),

где: К - коэффициент запаса, равн&й 1,2 ...1,5; G - вес пере-

щхся деталей станка, связанных с подачей: р - коэффи-

)ения в направляющих Суппорта, равный 0,5...0,8 [4-81.

При определении усилий, действующих на механизм

продольно-строгальных и других станков подобного типа,

тывается только вес перемещающихся деталей, т.к. подачи

ществляется при холостом ходе.

При трогании усилие подачи определяется по формуле

Fm +

где и.

пп

- коэффициент трения, обычно выше (в 1,5 2 р

чем при рабочих скоростях подачи; /i - удельное усилие при)

пня, равное 0,5П/см" [4-9]; ~ площадь прилегания втаи

трущихся поверхностей механизма подачи, см .

Момент на валу электродвигателя для механизмов глав

движения и подачи можно определить по формуле:

•О) rj

|де: Ft - усилие резания или подачи, Н; V - скорость ре м

или подачи, м/с.

Для привода главного движения момент определяется

F d

формуле: А/ = ——, а для механизма подачи по формуле.

Щщ

,, F„d tg{.a

tp)

М, = — .

где: F

, Fо - усилие резания и подачи соответственно, Н;

диаметр обрабатываемой детали и средний диаметр ходо;

винта, м;«.

<р

- угол наклона резьбы и трения ходового винта,

Определение усилий резания дли гемлеройнон машин

При резании или копании грунта ковшом экскаватора

другими землеройными машинами сопротивление грунта р

нию можно определить по формуле (4-10].

F, = КВК

где: h - толщина стружки в м; В - ширина ковша по внут

ним стенкам в м; К- коэффициент сопротивления в 11/м

Удельное сопротивление резанию зависит от формы ков

вида грунта и других факторов.

Среднее усилие резания для экскаватора ввиду неравно:

ности глубины копания иногда определяется по формуле:

где: V=Bh

J - объем породы в ковше, м ;

коэффициент разрыхления породы (принимается

/-длина линии резания или высоты карьера, м.

Учение коэффициента удельного сопротивления К для от-

ix видов грунтов приведено в [4-1IJ

[[•I II) предложена уточненная эмпирическая формула для

жия силы резания (копания жскааатора):

F = 10С7/

о;

(1 + 2,62f)(l

+•

0,0075tf) Z,

С - коэффициент, зависящий от плотности грунта; А -

ЖИЯ, обычно принимается 35-40°. /.- коэффициент, зави-

глубины резания и ширины ковша

[ри 0см и ширине ковша от 0.25 до 1.5м /^0,13.. 0,8. при

И и тех же значениях ширины ковша /~0.72. 0.85 Момент

резания определяется по формуле:

А/ - ,

wrtn

^ V - скорость резания (0.5...

)м/с (для ковшей емкостью

' и более).

фсдсление моментов сопротивления от сил тяжести

юлее распространенными активными моментами сопро-

|йия являются моменты созда-

снлой тяжести (в том числе

Окении по наклонной плос-

феделсние сопротивления, соз-

>го силой

яжести, зависит от

)подъемпой лебедки (одно-

ил и двухкопцевой).

1Я одноконцевой лебедки (рис.

;чет производится по формуле

М =

Рис.23.9 Счкманшруэяиод-

НЦЬЧШИЫЮП

леб&Ш!

(23.12)

~ вес груза и крюка с канатом, Н; Щ- диаметр бнра-

кдки в м: / - передаточное число полиспаста и редуктора.

Ирреальных условиях электропривод преодолевает одновре-

В активные и реактивные моменты^опротивления, напри-

|при подъеме груза преодолевается момент, определяемый

сеСтн, и момент фения в подшипниках лебедки, блоков

>ра, а при передвижении по наклонной плоскости сопро-

frlHe от сил трения и уклона.