ГЛАВА 2.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА СОСТАВЛЯЮЩИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ЗАТРАТ НА РАБОЧИЙ ХОД КРИВОШИПНОГО ПРЕССА.
За время рабочего хода привод пресса расходует энергию на преодоление сил полезного сопротивления - технологическая работа, упругое деформирование деталей пресса-работа упругой деформации, преодоления сопротивления трения в шарнирах главного исполнительного механизма - робота трения. Работа рабочего хода представляется в виде
(2.1.)
где - технологическая работа;
- работа упругой деформации;
- работа трения.
Очевидно, что при использовании обоснованных методов расчета независимо от того, как выполняется расчет, графоаналитически одновременно всех составляющих /5/, или смешанным образом /1/, /2/, при котором технологическая работа и работа упругой деформации определяются аналитически, а потери на трение графоаналитически, значение работы рабочего хода должно составлять одну и ту же величину. И если в определении работы пластического деформирования нет неопределенности, то по отношению работы упругого деформирования и потерь на трение, как было показано в разделе 1, единое мнение у исследователей отсутствует.
В настоящей главе решается задача определения аналитических зависимостей по определению потерь на трение, связанных с технологической работой и упругой деформацией пресса, и оценки влияния упругого деформирования деталей пресса на потери энергии за время рабочего хода.
2.1 Расход энергии на пластическую деформацию металла
В настоящей практике существуют два способа задания типовых графиков усилий на основе которых рассчитывается работа пластической деформации.
Первый способ - графики усилий деформирования строятся с использованием теории обработки металлов давлением.
Второй способ - в качестве расчетного принимаются графики усилий деформации полученные экспериментально. Основным требованием возможности применения экспериментальных графиков является тождественность схем внешних нагрузок, геометрическое и физическое подобие процесса.
Наиболее распространенным является второй способ. Графики технологических усилий деформирования приводятся в учебниках и учебных пособиях для вузов /4/, /5/, /1/. В работах /8, /2/, /9/ даны зависимости для определения технологической работы на основе графиков усилий деформации.
Наиболее полно графики усилий пластического формоизменения и работы деформирования для операций листовой штамповки рассмотрены Л.И. Живовым в работе /34/, где приведены данные для 6-ти основных видов операций листовой штамповки.
Так, для вырубки-пробивки пуансоном без скоса, усилие деформации определяется по зависимости /10/, стр. 506.
(2.2)
где - максимальное усилие вырубки-пробивки;
, - текущее значение и максимальная величина абсолютной деформации.
Работа деформации при вырубке
. (2.3.)
В зависимости (2.2.) заключена информация о текущем значении деформирующего усилия и легко рассчитывать конечное значение усилия, соответствующего срыву пуансона, которое является причиной возникновения динамических процессов в главном исполнительном механизме пресса. Подобно (2.2.), (2.3.) даны зависимости для всех основных видов технологических процессов листовой штамповки.
В заключение отметим, что в современной технической литературе имеется достаточно информации для определения расхода энергии на пластическую деформацию металлов.
2.2. Затраты энергии на упругую деформацию пресса по закрытой высоте
Для анализа затрат энергии за время рабочего хода предлагается разделить технологические операции на три группы.
1. Разделительные операции, при которых скол металла происходит практически мгновенно - вырубка и пробивка листовых заготовок, резка прутков на пресс-ножницах.
2. Технологические операции, при которых усилие деформации максимальное в крайнем нижнем положении ползуна одноугловая гибка с правкой или без правки, чеканка, калибровка, правка, формовка.
3. Первая и последующие операции вытяжки.
Каждая из трех групп имеет свои особенности по характеру влияния технологической жесткости на затраты энергии на рабочий ход пресса. Рассмотрим их по существу.
2.2.1. Затраты энергии на упругое деформирование пресса, работающего на разделительных операциях
Разделительные операции, такие как вырубка и пробивка листовых заготовок, обрезка заусенца, резка прутков в штампах характерны практически мгновенным падением усилия от его значения в конце процесса до нуля. В нагрузочной фазе процесса упругая деформация приводит к увеличению базы деформации на величину упругой деформации , затем при снижении усилия часть упругой деформации снимается, суммарная деформация составит величину
(2.4)
где - абсолютная пластическая деформация металла;
- остаточная упругая деформация к концу пластической деформации.
Если максимальную упругую деформацию можно определить как
(2.5)
где С - жесткость пресса;
то остаточная упругая деформация составит величину
(2.6)
или
Затраты энергии привода, связанные с упругим деформированием пресса, составят величину
(2.7) или (2.8)
Энергия упругой деформации (2.7.), (2.8.) деталей пресса приводит к механическим колебаниям узлов и деталей пресса и рассеивается в станине, главном исполнительном и передаточном механизмах пресса.
Увеличение абсолютной деформации (2.4) на величину (2.6.) приводит к увеличению угла рабочего хода и, как следствие, к увеличению потерь на трение в главном исполнительном механизме пресса.
2.2.2. Затраты энергии на операциях с максимумом усилия в крайнем положении ползуна
Затраты энергии на упругое деформирование деталей пресса можно рассчитывать по зависимостям (2.7.), (2.8.) или графическим интегрированием графика моментов крутящих вызванных усилием упругой деформации.
(2.9.)
где - усилие упругой деформации в зависимо