Кинематический расчет пресса

 

 

 

Кривошипно-шатунный механизм (рис.3.), применяют в качестве главного исполнительного механизма в большинстве прессов простого и многократного действия. Кривошипно-шатунный механизм относится к четырех звенным плоским механизмам с одной степенью подвижности. Механизм состоит из ведущего кривошипа и шатуна с ползуном.

Результатом кинематического расчета является построение кинематических диаграмм пути S, скорости V, и ускорения j, для одного цикла возвратно-поступательного движения ползуна кривошипно-шатунного механизма. Исходной величиной для расчета является значение полного хода ползуна S_max .

Синтез ГИМа:

Радиус кривошипа найдем из следующей формулы[2]:

 

 (1.1)

 

получим R=175 мм,

По [1] l= 0,150

 

 мм (1.2)  

 

Принимаем L = 1200 мм,тогда l

 

 ,

 

где

R – радиус кривошипа

l - коэффициент шатуна

L – длина шатуна       

Анализ ГИМа:

Перемещение, скорость и ускорение ползуна дезаксиального суммирующего механизма (рис. 2.1) определяются по формулам [2.]

                                  

                        

                               

 

Здесь обозначено:

 – угловая скорость главного вала,

 

;                    (1.6)

 м/с

n _н – номинальное число ходов ползуна в минуту, задаваемое стандартом;

 – угол поворота кривошипа, измеряемый от крайнего нижнего положения ползуна против движения кривошипа.

Для аксиального механизма коэффициент  = 0.

Для аксиального механизма крайние верхнее и нижнее положения ползуна достигаются при угле поворота вала  равном 0 или 180⁰, а максимальный ход ползуна составляет 2R.

Расчет кинематических параметров ГИМа производят в диапазоне изменения угла  поворота главного вала от 0 до 90⁰ с шагом 5 или 10⁰. В пояснительной записке приводят таблицу значений S , V и J и представляют графики S = f (  ), V = f (  ) и J = f (  ).

Построение графика перемещений ползуна, S=f₁(a).

Данные для построения графика перемещений ползуна получим, воспользовавшись следующей формулой [2]:

 (1.3)

 

полученные данные занесем в таблицу № 2.

 

Таблица 2

a,°	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
S,см	0	2,7	9,7	18,8	27,2	32,9	35,0	32,9	27,2	18,8	9,7	2,7	0

 

Построим график S=f₁ (a), рис. 4.

 

 

Рис.4. График перемещений для одного цикла возвратно-поступательного движения ползуна кривошипно-шатунного механизма, S=f₁(a).

 

Построение графика скоростей ползуна, V=f₂(a).

Данные для построения графика скоростей ползуна, получим, воспользовавшись следующими формулами [2]:

 (1.4)

 

получим w =6,28 с^-1; w - угловая скорость главного вала,

n – номинальное число ходов в минуту,что задаётся стандартом;

Полученные данные занесем в таблицу №3.

 

Таблица 3

a,°	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
V, м/с	0	0,62	1,02	1,09	0,88	0,47	0	-0,47	-0,88	-1,09	-1,02	-0,62	0

 

Построим график V=f₂(a), рис. 5.

 

Рис. 5. График скоростей для одного цикла возвратно-поступательного движения ползуна кривошипно-шатунного механизма, V=f₂(a).

Построение графика ускорений ползуна, j=f₃(a).

Данные для построения графика ускорений ползуна, получим воспользовавшись следующей формулой [2]:

 

 (1.5)

 

полученные данные занесем в таблицу №4.

 

Таблица 4

a,°	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
j, м/с2	7,9	6,4	2,9	-1,0	-3,9	-5,4	-5,8	-5,4	-3,9	-1,0	2,9	6,4	7,9

 

Построим график V=f₃(a), рис. 6.

 

Рис.5. График ускорений для одного цикла возвратно-поступательного движения ползуна кривошипно-шатунного механизма, V=f₃(a).

Общая таблица

α	S	V	J
0	0	0,00	7936,98
5	0,765626955	110,10	7894,99
10	3,054410399	219,03	7769,69
15	6,842188687	325,65	7563,11
20	12,0891247	428,86	7278,55
25	18,74034358	527,60	6920,53
30	26,72680434	620,88	6494,69
35	35,96638506	707,81	6007,64
40	46,36515629	787,60	5466,79
45	57,81881329	859,54	4880,25
50	70,21423447	923,06	4256,57
55	83,43113083	977,70	3604,58
60	97,34375	1023,14	2933,23
65	111,8225979	1059,17	2251,34
70	126,7361416	1085,70	1567,47
75	141,9524588	1102,76	889,74
80	157,3408017	1110,49	225,65
85	172,7730459	1109,13	-418,01
90	188,125	1099,00	-1035,26
95	203,2775559	1080,51	-1621,05
100	218,1176639	1054,11	-2171,30
105	232,5391246	1020,34	-2682,86
110	246,4431917	979,74	-3153,58
115	259,7389895	932,89	-3582,24
120	272,34375	880,38	-3968,49
125	284,1828836	822,79	-4312,74
130	295,1898979	760,71	-4616,11
135	305,3061867	694,69	-4880,25
140	314,4807114	625,25	-5107,25
145	322,6696006	552,91	-5299,48
150	329,8356957	478,12	-5459,44
155	335,948069	401,32	-5589,63
160	340,981542	322,90	-5692,44
165	344,9162279	243,23	-5769,99
170	347,737124	162,65	-5824,04
175	349,4337713	81,47	-5855,93
180	350	0,00	-5866,46

2.3 Разбивка общего передаточного отношения по передачам.

Разбивка общего передаточного отношения по передачам предполагает определение необходимости промежуточных передач между двигателем и главным валом и, если они необходимы, определение их передаточных отношений, т. е. определении числа оборотов промежуточных валов.

В техническом задании, после анализа базовых конструкций прессов, литературных источников, прототипов устанавливается предполагаемое число оборотов главного двигателя  _д.

Общее передаточное отношение привода i _о определяется по формуле [2]:

 

,        (1.7)

 

где i _р – передаточное отношение клиноременной передачи;

i _зб , i _зп , i _зт – соответственно, передаточное отношение быстроходной, промежуточной и тихоходной зубчатых передач.

Передаточное отношение клиноременной передачи рекомендуется принимать равным 3 – 6.                       

Габариты и инерционность привода в значительной степени зависят от разбивки общего передаточного отношения по ступеням. Критерием разбивки передаточного отношения могут быть различные условия и параметры. Чаще всего таковыми являются масса и инерционность ведомых частей, а также нагруженность ступеней. Разбивка общего передаточного отношения влияет и на расход энергии на включение муфты.

 

i₀ = n_дн / n_н = 980/60 = 16,33

 

Где n_дн – частота вращения электродвигателя = 980 об/мин

n_н – число ходов в минуту = 60 х/мин

 

i_з = i₀/i_p = 16.33/5 = 3.26

i_p = i₀/i₃ = 16.33/3.26 = 5

 

Частоты вращения валов:

 

об/мин^-1

об/мин^-1