Пресс кривошипный горячештамповочный усилием 25 Мн (стр. 5 из 7)
Ац = Ав + Ах + Ар = 70000 + 118125 +325081 = 513206 , Дж (4.8)
Определение мощности двигателя.
Решающим фактором при выборе системы электропривода пресса является экономическая целесообразность в сочетании с техническими требованиями. Пиковое возрастание нагрузки в период рабочего хода обусловливает использование в приводе кривошипных прессов маховичного привода. В период рабочего хода большая часть работы выполняется за счет кинетической энергии маховика, скорость вращения которого уменьшается. В остальные периоды цикла угловая скорость маховика восстанавливается.
Мощность двигателя в таком случае определяется исходя из средней работы за цикл. При этом чем больше число ходов пресса и меньше величина расхода энергии на холостое перемещение механизмов пресса, тем больше должен быть запас мощности.
Мощность короткозамкнутого двигателя определяется по формуле
, (4.9)где k = 1,4 – коэффициент запаса, принимается по табл.4.5 / 1 / в зависимости от числа включений пресса, или
номинального скольжения двигателя Sн =0,015 ;
о – общий КПД привода;
м – КПД передачи от муфты до двигателя.
Значения КПД о и м зависят от типа и числа передач, расположенных между главным валом (для о) или валом муфты (для м) и электродвигателем :
где к – КПД клиноременной передачи, принимаемый равным 0,97;
з – КПД зубчатой передачи, з = 0,98 при использовании подшипников качения, и з = 0,96 при использовании подшипников скольжения;
m1, m2 – соответственно, общее число степеней зубчатого привода и число ступеней от вала муфты до двигателя.
m1=1
m2=1
η0 = 0,97*0,98 = 0,95 ηм = 0,97*0,98 = 0,95
Время технологического цикла приближенно определяется при выбранном коэффициенте использования ходов pи, который представляет собой отношение времени одного двойного хода tдх к времени цикла tц, по формуле :
(5.1) 
, срu = 0,25(табл.4.6/1/)
Вт Принимаем Nд = 150 , кВт
По каталогу выбираем ближайший больший двигатель по номинальной мощности и рекомендуемому номинальному скольжению Sн. В дальнейшем двигатель проверяется по нагреву при пуске.
Выбираем двигатель: 4АНК315М6У3;
мощность 160 кВт;
число оборотов 980 об/мин;
Расчет момента инерции маховика .
,где АМ =304982,48 Дж – работа маховика во время рабочего хода(см.далее!);
kф = 0,84 – коэффициент, учитывающий форму графика момента сил сопротивления на кривошипном валу;
Коэффициент kф определяется по формуле / 1 / ;
- для прессов, работающих в режиме одиночных ходов
(5.2) 
j – коэффициент неравномерности хода маховика
j=2 k(Sн+Sр); (5.3)
j=2* 0.85 *1,4*(0,015+0,04)=0,14;
= 0,85 – коэффициент, учитывающий относительные потери холостого хода, определяется по / 1 / в зависимости от коэффициента k, номинального скольжения двигателя Sн и отношения Aх/AО; здесь
AО = Aр + Aв;
Aх/AО=0,47
nm= nдв / iкл =980/5 = 196 об/мин
M = П* nm/30 = 3,14*196/30 = 21 – угловая скорость маховика, с-1;
В период рабочего хода tp работа двигателя, отнесенная к валу ведущего кривошипа, составляет Aдр = Nн tp о, / 1 /
где tp – время рабочего хода
tp = tдх р / 360.
tдх =60/40=1,5 с ;
р=35 град. ;
tp = 1,5*35/360 = 0,165 c .
Aдр = Nн tp о =145906*0,165*0,95 = 20098,55 Дж
Тогда работа маховика, дополняющая до общего уровня расход энергии в период рабочего хода, будет
AМ = Aр - Aдр . (5.4)
AМ =325081 – 20098,52 = 304982,48 Дж ;
, 
Необходимо проверить максимальную линейную скорость обода, которая ограничивается условиями прочности обода под действием центробежных сил
, (5.5)где DM – диаметр обода маховика ( по прессу аналогу ) - 2 м.
V = 2*21 / 2 = 21 м/с ≤ 40 м/с
Допустимая скорость [V] принимается равной 25 м/с для чугунных маховиков и 40 м/с – для стальных.
Мощность двигателя проверяется по времени разгона маховика :
(5.6) 
, с ≥ [ tp ] = 10 с
Для обеспечения удовлетворительной работы двигателя и недопущения перегрева во время запуска ,применяем раздельный пуск двигателя с помощью системы сопротивлений .
Расчет КПД цикла и рабочего хода
Энергетическим коэффициентом полезного действия (КПД) технологической машины называется отношение полезно затраченной работы на преодоление технологических сопротивлений к затраченной работе в течение определенного периода времени.
Работа за цикл включает в себя полный расход энергии в приводе на изготовление одного изделия, а относительная доля полезно используемой работы на пластическую деформацию составляет
Эффективность привода кривошипного пресса оценивается по величине среднего КПД технологического цикла, или, иначе, цикловому КПД
. (5.7)Оценка энергетического совершенства ГИМ производится по величине КПД рабочего хода, который представляет собой КПД механизма за локальный период рабочего хода
Работа пластической деформации приближенно может быть определена по формуле [4]:
Ад= kр .Рм .hр, (4.1)
где kр – коэффициент полноты графика;
Рм – максимальное усилие деформации;
hр – база деформации, представляющая собой величина рабочего хода ползуна.
Ад= 0,175*25*106*0,047 = 227500, Дж
Ад= 227500 Дж ;
КПД механизма за локальный период рабочего хода:
6. Проектировочный расчет муфты
Выбор типа муфты
Муфты прессов являются весьма ответственными узлами от которых в значительной степени зависит работоспособность и эффективность работы пресса. К ним предъявляют высокие требования, удовлетворение которых должно обеспечиваться при выборе типа узла. Основные требования следующие:
· надежность и безопасность работы, которые заключаются в гарантированном включении и отключении, исключении самопроизвольного включения;
· быстрота срабатывания и легкость управления;
· долговечность и ремонтопригодность.
В настоящее время в прессах применяют множество самых разнообразных конструкций муфт .
В современных кривошипных прессах наибольшее распространение получили фрикционные дисковые муфты с пневматическим приводом.
Ленточные и колодочные тормоза в настоящее время в системах включения кривошипных прессов практически не применяются и здесь не рассматриваются.
В зависимости от расположения опор вала муфты они делятся на консольные и межопорные.
Выбор схемы муфты зависит от многих факторов, основными из которых являются:
· тип привода пресса и форма станины;
· габаритные размеры маховика и фрикционного узла;
· удобство обслуживания и ремонта;
· место установки узла;
· требования техники безопасности;
· особенности эксплуатации пресса заданного технологического назначения и др.
При выборе схемы компоновки следует учитывать, что консольное расположение узла значительно облегчает его обслуживание. Однако для крупных прессов необходимо разгружать вал от веса муфты. При межопорном расположении узла обслуживание усложняется, однако обеспечивается более точная установка вала, улучшаются условия работы передач, повышается безопасность в случае поломок.
Специальные конструкции узлов позволяют решить некоторые конструктивные вопросы. Например, применение металлической диафрагмы, позволяет избавиться от шлицевого соединения ведущих дисков и износа манжет.
Жесткосблокированные муфты следует применять только в быстроходных прессах (число включений свыше 60 в минуту). Такие узлы имеют один пневматический цилиндр, что уменьшает металлоемкость узла и инерционность ведомых частей. В таких узлах подвод сжатого воздуха осуществляется через отверстие в валу, что требует тщательного контроля за состоянием уплотнений.