Файл: Игнатов, А. А. Кривошипные горячештамповочные прессы.pdf

Определим удельное усилие на контактных поверхностях пре­ дохранительного устройства:

Усилие нажатия на дисках, обеспечивающее указанное удель­ ное усилие:

Q = qnF = 5,7-3,14 (50,82—31,82) = 2,8-104 кгс.

Усилие затяжки, создаваемое одной шпилькой, при п — 6 шт. равно

ЗУБЧАТЫЕ ПАРЫ ПРЕССОВ

В кривошипных горячештамповочных прессах сравнительно быстро нарушается нормальная работа зубчатого зацепления глав­ ным образом по износу (см. приложение 22 и рис. 109, а, б). Слу­ чаи поломок зубьев наблюдаются сравнительно редко — при по­ падании в зацепление посторонних предметов. Следует учитывать значительную стоимость зубчатой пары, а также шум, создавае-

169

Кроме того, в этих прессах было кратное число зубьев колеса и шестерни (см. приложение 23), а также разъемное крепление вала к станине пресса.

Рекомендуется зубчатое колесо отливать из стали 35ХГС с по­ следующей нормализацией и отпуском до НВ 220—260, с после­ дующим поверхностным нагревом зубьев т. в. ч. и охлаждением, водой. Этим обеспечивается твердость зубьев колеса HRC 48—52. Шестерни следует изготовлять из более прочной стали, напри­ мер 50ХН. Зубья шестерни после нормализации или улучшения имеют предел прочности на 20 кгс/мм2 выше предела прочности

Рис. ПО. Установка для термической обработки зубьев колес прессов с нагревом их т. в. ч.

зубьев колеса. При поверхностной термообработке зубьев шестерни нагревом т. в. ч. и охлаждением водой HRC 52—56, что несколько выше твердости зубьев колеса.

Поверхностная термообработка зубьев колеса и шестерни на­ гревом их вручную горелкой кислородно-ацетиленового пламени вызывает оплавление кромок зубьев и неравномерный нагрев их поверхности, что приводит к образованию мелких поверхностных трещин (сетки), ухудшающих контактную прочность зубьев. Сле­ довательно, наиболее правильной следует признать закалку зубьев нагревом их т. в. ч.

На рис. ПО приведена установка для термообработки т. в. ч. зубьев колес больших модулей (т = 10-ь50), диаметрами 3000— 5000 мм, массой до 15 т [1; 9 ]. Закалку зубьев выполняют по впа­ дине с одновременным нагревом обеих эвольвентных поверхностей. Зубчатое колесо 1 устанавливают на механизированной тележке 2. Нагрев осуществляется с двух диаметрально противоположных сторон одновременно двумя закалочными элементами 3 и 4, каж­ дый из которых питается от своего генератора. Колеса закали­ ваются непрерывно — последовательным способом— профиль­ ным индукторспейером с магнитопроводом. Мощность, снимаемая с генератора, 60 кВт; скорость перемещения индуктора 4 мм/с. Зазор между индуктором и впадиной 2 мм, зазор между эвольвент-

171

ными поверхностями у вершины зубьев и магнитопроводом индук­ тора 4 мм.

В закаленном слое, глубина которого составляет 4—5 мм, обна­ ружен бесструктурный мартенсит. Твердость по всей глубине за­ каленного слоя как по профилю зуба, так и по его длине равно­ мерна и боставляет HRC 52—54. Закалочной жидкостью служит 30%-ный раствор глицерина в воде. На АЗЛК внедрено более простое приспособление по закалке зубьев.

Часто указывают, что основная причина возникновения шума и динамических нагрузок в зубчатых парах заключается в неточ­ ности изготовления шага и профиля зубьев. В среднескоростных передачах, к которым можно отнести рассматриваемые зубчатые пары, при изготовлении не рекомендуется допускать больших местных накоплений ошибок по шагу и кратности zKи гш. Следует отметить точную обработку зубьев шестерни и колеса в прессах Шмерал, которая обеспечивается при окончательной их доводке на зуборезном доводочном станке. Так, в зубчатом колесе пресса (.Рн = 4000 тс) при модуле т = 33 и Dcp = 3366 мм достигается точность обработки зубьев до 0,046 мм на шаг.

Существенную роль в повышении срока службы зубчатых пар играет их нормальная смазка. Зубчатые пары находятся на зна­ чительном уровне от пола (около 3 м). Они постоянно закрыты кожухами, наблюдение за их работой затруднено. На одном за­ воде для смазки пары смонтирован насос жидкой смазки с пор­ ционной передачей жидкой смазки к зубьям с последующим ее сбором в маслосборник. Можно рекомендовать устанавливать на станине пресса специальный ручной насос для периодической смазки зубчатой пары, а также применять осерненный трактор­ ный нигрол, который получают следующим образом: смесь ни­ грола с 1,5—2% по массе серы в порошке, нагретую до 120° С, выдерживают при указанной температуре при постоянном помеши­ вании состава. Такая смазка, как показали исследования, спо­ собствует быстрой приработке зубчатой пары с наименьшим из­ носом зубьев.

При расчете зубчатой пары отметим особенности ее работы

вкривошипных горячештамповочных прессах: 1) зубчатая пара

спуском пресса постоянно находится в зацеплении и нагружается

максимальным моментом в периоды выполнения прессом техно­ логических переходов; 2) муфта включения пресса расположена на главном валу, поэтому максимальную нагрузку периодически могут испытывать все зубья пары, что является положительным фактором; 3) зубчатая пара работает в условиях абразивного из­ носа, поэтому целесообразно применение в прессах смывающей жидкой или консистентной смазки с графитными наполнителями. В открытых зубчатых передачах кривошипных горячештамповоч­ ных прессов наблюдается, как правило, износ поверхности зубьев при небольших скоростях (см. приложение 23) и переменных нагрузках на зубьях.

172

Определим крутящие моменты, допускаемые: по прочности на изгиб зубьев колеса и шестерни; по контактной прочности зубьев [15]:

В формулах приняты следующие обозначения: Мкол и УИщЗГ — расчетные моменты, допускаемые зубчатой передачей по прочности

зубьев на изгиб для колеса и шестерни; Мк°“т — расчетный мо­ мент, допускаемый в передаче по контактной прочности зубьев

а_1ш— предел выносливости при изгибе с симметричным циклом нагружения для колеса и шестерни; ср = 0 — коэффициент, учи­ тывающий ударные нагрузки в зубьях при торможении; си = 1 — коэффициент дополнительной прочности зубьев на изгиб; с — коэффициент, учитывающий материалы зубьев колеса и шестерни; ск — коэффициент дополнительной контактной прочности пря­ мозубых корригированных передач; k lK и k lai — коэффициенты долговечности колеса и шестерни; &2 = 1,38 — коэффициент дина­ мической нагрузки; i — передаточное число зубчатой пары;

и «Иш— запасы прочности при изгибе для зубьев колеса и ше­ стерни; Фк и Фш— коэффициенты концентрации напряжений при изгибе в зубьях колеса и шестерни; р — угол наклона зуба (по на­ чальной окружности).

Найденное по УИколТконтактное напряжение не должно быть

(лимитирующий) момент, по которому определяют допускаемые усилия на ползуне по формуле

РD — м кР кгс.

ткр

По значению т кр в пределах 0—90° рассчитывают и строят гра­ фик допускаемых нагрузок на ползуне пресса.

Ширину зуба колеса Ьк следует выбирать по формуле Ьк — = фт; коэффициент ф принимать в соответствии с приложением 23, где указано, что ф = 12-н—14, причем меньшее значение — для прессов до Р н = 2000 тс, большее — для прессов с Р н > 2000 тс; ширину шестерни Ьш принимают несколько больше Ьк.

173

Коэффициент формы зуба у можно выбирать по данным ЦБКМ [15]. Для наиболее распространенных материалов, применяемых для изготовления зубчатой пары прессов, рекомендуются ниже­

Зубья колеса и шестерни обязательно подвергают поверхност­ ной закалке т. в. ч.

Коэффициенты концентрации напряжений в зубьях колес Фк и Фш рекомендуется выбирать по данным ЦБКМ [15].

Учитывая большую стоимость зубчатой пары, сложности в де­ монтаже и ремонте пары, потери производства при ремонте, сле­ дует принимать повышенные значения коэффициентов запаса прочности пары пш. Рекомендуемые значения коэффициента запаса прочности пары при модуле тп = 25ч-50 мм: для стального литья

пн = 3ч-3,5; для поковки пи = 2,5ч-3.

Коэффициент с, учитывающий материалы зубьев рекомендуется принимать равным 2140 [15]. Коэффициент дополнительной кон­ тактной прочности ск = 0,878 (по данным ЗТМП). Коэффициенты долговечности k lK и k liu приняты по данным ЗТМП: k lK = 0,7; k lui = 0, 8.

ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ЗАПАСЕННОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИВОДА ПРЕССА

Вопрос выбора мощности электродвигателя и запасенной ки­ нетической энергии маховых масс привода пресса имеет большое значение. Электродвигатели прессов выходят из строя по различ-' ным причинам, а стоимость их ремонта высока. Электродвигатели работают при разнообразных режимах нагрузки: при запуске в период разгона маховых маес; при выполнении прессом различ­ ных технологических переходов с различными усилиями на пол­ зуне; при распоре пресса и выводе его из этого состояния. По­ этому, исходя из тяжелых условий работы электродвигателя, к качеству их изготовления должны быть предъявлены высокие требования.

В электродвигателях кривошипных горячештамповочных прес­ сов чаще, чем статоры, выходят из строя роторы. Основной при­ чиной выхода их из строя считают перегрузку, загрязнение и раз­ рушение изоляции от дыма, образующегося при сгорании смазки штампов, состоящей из смеси порошкообразного графита с машин­ ным маслом. Оставшийся от сгоревшей смазки порошкообразный графит сдувается воздухом вместе с окалиной и, находясь около пресса во взвешенном состоянии, попадает в электродвигатель.

174