Исследование влияния толщины стальной заготовки на качество работы пресс-молота

Введение. Ранее была рассмотрена математическая модель работы быстродействующего перфорационного пресс-молота при осуществлении операции вырубка-пробивка [1].

Целью данной работы является определение влияния толщины заготовки на быстродействие гидравлического привода пресс-молота.

Используя разработанную математическую модель пресс-молота, произведём расчёт процессов вырубка-пробивка стальных заготовок различных толщины и материала с целью определения технико-экономических показателей (быстродействие «n» и КПД) работы пресс-молота с рациональными параметрами.

Анализ результатов расчета быстродействия пресс-молота. Расчёт КПД рабочего цикла вырубки-пробивки будем производить по следующей методике:

A

Пц =                                                (1)

ц.з где Aц.п – полезная работа цикла операции вырубка-пробивка, совершённая пресс-молотом за один рабочий цикл (один рабочий ход инструмента); Wц.з – энергия, полученная гидромеханической системой пресс-молота от внешнего источника за время полного цикла его работы в установившемся режиме.

Полезную работу цикла определим с учётом притупления кромок инструмента (пуансона и матрицы) по методике, предложенной в книге Ю.А. Аверкиева [2]:

A ц.п = P ср S ,                                           (2)

P _с р = ω_и ∙L∙S∙ σ_с р ,                                        (3)

где ω и = 1,1…1,3 – коэффициент, учитывающий притупление рабочих кромок инструмента;

L и S – соответственно длина отделяемого контура и толщина заготовки; σ ср – сопротивление срезу.

Затраченную энергию определим по формуле w„ =J N цн (' )

т ц где Tц – время полного цикла работы пресс-молота; Nц н(t) – изменение потребляемой гидронасосом мощности в течение одного рабочего цикла.

Расчёты производились для заготовок с толщинами 1, 3, 5 и 8 мм, выполненных из сталей, свойства которых [3] приведены в табл.1.

Таблица 1

Свойства сталей, используемых для расчёта рабочего цикла пресс-молота

Как и прежде, решение математической модели осуществлялось численно по специально разработанной программе. Результаты расчётов занесены в табл.2.

Таблица 2

Частота срабатывания и КПД пресс-молота с рациональными параметрами при осуществлении операции пробивки для различных заготовок

Анализ полученных результатов показывает, что быстродействие предлагаемой конструкции гидравлического пресс-молота и его КПД практически не зависят от прочности (σв) материала заготовки, а зависят от её толщины. Более того, с повышением прочности стали, из которой выполнена заготовка, происходит некоторое повышение быстродействия пресс-молота и КПД процесса пробивки. Это объясняется явлением скалывания материала заготовки при осуществлении её пробивки или вырубки, которое для прочных сталей происходит на более ранней стадии (см. табл.1).

Отсюда следует, что с уменьшением толщины заготовки происходит значительное повышение быстродействия пресс-молота при одновременном столь же существенном понижении его КПД.

Анализ результатов расчётов показывает, что эти недостатки являются следствием конструктивных особенностей пресса-прототипа, который не рассчитан для работы на высоких скоростях перемещения ползуна, а потому в его конструкции применены трубопроводы сравнительно небольших диаметров (в зависимости от назначения трубопровода они имеют диаметры 28, 34, 42 и 57 мм).

При работе пресс-молота расходы рабочей жидкости на некоторых временных отрезках цикла достигают величин до 1000 литров в минуту и более, что вызывает большие потери энергии на трение в трубопроводах и, как следствие, снижение его КПД при больших скоростях перемещения ползуна, и ограничивает быстродействие пресс-молота при высоких нагрузках на инструменте.

Для устранения указанного недостатка нами использованы в конструкции пресс-молота трубопроводы увеличенного диаметра (57 мм для всех трубопроводов) и гидравлическая аппаратура с повышенным условным проходом (32 мм).

Заключение. Таким образом, можно сделать вывод, что быстродействие предлагаемой конструкции гидравлического пресс-молота и его КПД практически не зависят от прочности материала заготовки, а зависят от её толщины. Кроме того, с повышением прочности стали, из которой вы- полнена заготовка, происходит некоторое повышение быстродействия пресс-молота и КПД процесса пробивки.