Кривошипно-шатунный пресс. Разновидности.

В сфере металлообработки для получения различных изделий методом штамповки используется кривошипно-шатунный пресс. Наиболее распространены прессы марки КД, которые отличаются высокой производительностью и надежностью.

В кривошипно-шатунном прессе принцип работы заключается в преобразовании поступательных движений во вращательные. Для изготовления кривошипно-шатунных механизмов всегда используется закаленная сталь, обладающая наивысшим качеством. Рабочие поверхности дополнительно подвергаются закалке и роликовой накатке. Именно поэтому любой кривошипный пресс обладает высокой прочностью и надежностью валовых шеек. Для вращения валков используются подшипники скольжения, оснащенные вкладышами из бронзы.

Кривошипно-шатунные прессы бывают механические и автоматические. 

Благодаря этому всегда есть возможность подобрать оптимальное техническое средство для любого производства.

В Интернете можно найти немало объявлений о продаже кривошипного пресса. При этом далеко не каждый продавец назначает реальную стоимость. Стоит отметить, что область применения кривошипных прессов достаточно узкая. Соответственно, основная доля предложений о продаже выставляется посредниками, которые накручивают цену. Но от переплаты можно защититься. Тот факт, что Вы находитесь на этом сайте, говорит о том, что Вы искали оборудование данного класса. Вы сможете приобрести его здесь по минимальной стоимости и без каких-либо наценок. Основная часть моделей есть в наличии и дожидается покупателей на складе.

Покупать бывший в употреблении кривошипно-шатунный пресс по завышенной цене, учитывая еще то, что он был в употреблении, нецелесообразно. Конечно, данный класс устройств обладает повышенной прочностью и надежностью, и даже отработавший несколько лет на производстве пресс сможет послужить новому хозяину. Но зачем покупать подержанный механизм, если за эти же деньги можно приобрести новое устройство? Обратите внимание на цены, по которым мы продаем кривошипно-шатунные прессы. Для оформления заказа осталось совсем немного: выбрать модель и оформить заявку.

Кривошипно-шатунный механизм. Расчет кривошипно-шатунного механизма.

В кривошипных прессах в качестве главного исполнительного механизма применяется кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Он относится к четырехзвенным плоским механизмам с одной степенью подвижности. Механизм состоит из ведущего кривошипа и двухповодковой группы – шатун — ползун. КШМ применяется в двух модификациях: в виде аксиального (центрального) и дезаксиального, который, как наиболее общий случай, представлен на рисунке.

Кривошипные прессы. Общие сведения.

Кривошипно-шатунный механизм

Исходной величиной при выборе размеров звеньев КШМ является величина полного хода ползуна, заданная стандартом или по техническим соображениям для тех типов машин, у которых максимальная величина хода ползуна не оговаривается (ножницы, автоматы и др.).

КШМ используется также и в ГКМ — Горизонтально-ковочная машина. ГКМ.

На рисунке введены следующие обозначения: dО, dА, dВ – диаметры пальцев в шарнирах; е – величина эксцентриситета; R – радиус кривошипа; L – длина шатуна; ω – угловая скорость вращения главного вала; α – угол недохода кривошипа до КНП; β – угол отклонения шатуна от вертикальной оси; S – величина полного хода ползуна.

По заданной величине хода ползуна S (м) определяется радиус кривошипа:

R = S/2 (м)

Для аксиального кривошипно-шатунного механизма функции перемещения ползуна S, скорости V и ускорения j от угла поворота кривошипного вала α определяются следующими выражениями:

S = R [1 — cosα + (λ/4)(1 — cos2α)], (м)

V = ω R [sinα + (λ/2)(sin2α)], (м/с)

j = ω² R [cosα + λ cos2α], (м/с²)

Для дезаксиального кривошипно-шатунного механизма функции перемещения ползуна S, скорости V и ускорения j от угла поворота кривошипного вала α соответственно:

S = R [1 — cosα + (λ/4)(1 — cos2α) + k ? sinα + 0,5 (k

2 λ²)/(1+ λ)], (м)

V = ω R [sinα + (λ/2)(sin2α) + k λ cosα], (м/с)

j = ω² R [cosα + λ cos2α — k λ sinα], (м/с²)

где λ – коэффициент шатуна, значение которого для универсальных прессов определяется в пределах 0,08…0,014;
ω– угловая скорость вращения кривошипа, которая оценивается, исходя из числа ходов ползуна в минуту (с^-1):

ω = (π n) / 30

У кривошипного пресса номинальное усилие не выражает действительного усилия, развиваемого при помощи привода, а представляет собой предельное по прочности деталей пресса усилие, которое может быть приложено к ползуну. Номинальное усилие соответствует строго определенному углу поворота кривошипного вала. Для кривошипных прессов простого действия с односторонним приводом за номинальное принимается усилие, соответствующее углу поворота α = 15…20^о, считая от нижней мертвой точки.

★ Кривошипный пресс — машины .. Информация

                                     

★ Кривошипный пресс

Кривошипный пресс используется для штамповки разнообразных деталей. это установки с кривошипно-polzuny механизм движения. привода вращения преобразуется в поступательное движение ползуна, при этом работает пресс.

Коленчатые валы изготовлены из термически обработанной стали 40ХНМА, 40ХН и 45. случается, что поверхности стали иногда подвергают роликовой накатки или склерозирование. все это делается для того, чтобы дать надежность в рабочие оптом shacham и сделать их сильными. пресс-валы вращаются в подшипниках, изготовлены из бронзы, делает их уха.

Рабочим инструментом этой машины является штамп пуансон. В своем составе он имеет две части: мобильные прилагается к устройству слайдер устанавливается и закрепляется на столе. за один оборот шатуна пресса полный ход. Этот пункт сделан путем штемпелевать слайд движется вперед. Сила пресса создается вращающий момент. В свою очередь, крутящий момент становится возможным за счет привода. привод состоит из электродвигателя, шестерни редукторов, тормозов, сцепления и маховика. двигатель вращает маховик, за счет силы инерции на коленчатый вал, создают крутящий момент. так что пресс может функционировать как по схеме одиночных ходов, отключение муфты после каждого полного хода, и в автоматическом режиме, сцепление всегда включено.

В ход ползуна и инсульта, номинальное усилие, габариты таблице определяют технологические характеристики кривошипных прессов. он может быть разной конструкции, каждая представляет собой определенный вид тиснения.

Кривошипный пресс для различных операций листовой штамповки является общего назначения.

Генеральный пресс-целью может быть:

• Две точки закрытые / открытые действия.
• Закрыли один-провернуть простейшую / открытые действия.

Открытый пресс кривошипный имеет свободный доступ к матрицы пространства с трех сторон спереди и по бокам. такой пресс может быть поворотный и nenaklonyaemy.

Inclinable давления является своего рода сборного основания и стойки, выполнены в одном экземпляре для облегчения удаления отштампованных изделий, стойку можно наклонять. В пресс-мотора маховик получает движение с помощью клиноременной передачи. для изготовления ненаклоняемого кривошипные открытого типа печати используется литая цельная рама. мотор ездить на таком прессе из-за клиноременные и зубчатые передачи.

КД2134 Пресс однокривошипный простого действия открытый схемы, описание, характеристики

Сведения о производителе однокривошипного пресса КД2134

В настоящее время однокривошипный пресс КД2134 производит ООО СО «ПРЕССМАШ», г. Москва

Станки, выпускаемые орским станкостроительным заводом

КД2134 Пресс однокривошипный простого действия открытый ненаклоняемый. Назначение, область применения

Механический быстроходный пресс КД2134 усилием 2500 кН (250 тс) предназначен для выполнения вырубки, гибки, неглубокой вытяжки, пробивки и других различных операций холодной штамповки.

Принцип работы и особенности конструкции пресса КД2134

Однокривошипный пресс КД2134 работает в режимах: ручной проворот, регулировка, толчок, одиночные хода, непрерывные хода.

Электросхема предусматривает два способа управления: с пульта управления и от педали.

Защита рабочей зоны – приводная подвижная защитная решетка.

Предохранение от перегрузки — самовосстанавливающийся гидро- предохранитель или срезная шайба.

Однокривошипный пресс простого действия. Общие сведения

Кинематическая схема кривошипного пресса:

1. ползун
2. тормоз
3. маховик
4. клиноремённая передача
5. электродвигатель
6. передаточный вал
7. зубчатая передача
8. муфта
9. кривошипный вал
10. шатун
11. плита для крепления матрицы штампа

Кривошипный пресс — машина с кривошипно-шатунным механизмом, предназначенная для штамповки различных деталей.

Рабочей частью (инструментом) пресса является штамп, неподвижную часть которого крепят к столу, подвижную — к ползуну пресса. Ползун перемещается кривошипно-шатунным механизмом. За один оборот кривошипа шатун совершает полный ход, во время которого при движении ползуна вперёд происходит штамповка.

Усилие пресса создаётся за счёт крутящего момента, передаваемого кривошипному валу электроприводом. Привод состоит из электродвигателя, маховика, муфты включения, тормоза и понижающей зубчатой передачи, от которой вращение передаётся кривошипному валу. Электродвигатель вращает маховик, за счёт силы инерции которого на кривошипном валу возникает крутящий момент. Пресс может работать в режиме одиночных ходов, т. е. с выключением муфты после каждого полного хода, или в автоматическом режиме, когда муфта включена постоянно.

Важнейшие характеристики пресса, в определяющие его технологические возможности:

• размеры стола
• ход ползуна
• номинальное усилие
• число ходов ползуна в минуту в автоматическом режиме

Кривошипные прессы различных конструкций используют для объёмной и листовой штамповки.

По конструкции прессы имеют три основных исполнения:

• наклоняемые
• ненаклоняемые
• ненаклоняемые с передвижным столом и рогом для обработки деталей, имеющих большую закрытую высоту штампов, а также снабжаются специальным столом (рогом) для обработки деталей с замкнутым контуром.

Прессы наклоняемые позволяют использовать наклон станины для съема штампуемых изделий или удаления отходов под их собственным весом.

Прессы ненаклоняемые с передвижным столом предназначены для выполнения операций штамповки на деталях с широким диапазоном размеров по высоте, а при замене стола рогом обрабатывать изделия с замкнутым контуром.

Конструкция наклоняемых и ненаклоняемых прессов с неподвижным столом предусматривает возможность установки механизмов автоматической подачи металла и пневматических подушек, а также встраивать их в автоматизированные поточные линии.

Обозначение кривошипных прессов

Значения первых двух цифр в обозначениях кривошипных прессов:

• К14хх — пресс открытый (С — типа), однокривошипный, простого действия, одностоечный, с подвижным столом
• К21хх — пресс открытый (С — типа), однокривошипный, простого действия,, с неподвижным столом
• К23хх — пресс открытый (С — типа), однокривошипный, простого действия,, с неподвижным столом, наклоняемый


• К30хх, К31хх — пресс открытый (С — типа), двухкривошипный, простого действия


• К25хх..К27хх — пресс закрытый (Н — типа), однокривошипный, простого действия
• К55хх — пресс закрытый (Н — типа), однокривошипный, двойного действия
• К35хх..К37хх — пресс закрытый (Н — типа), двухкривошипный, простого действия
• К60хх..К65хх — пресс закрытый (Н — типа), двухкривошипный, двойного действия
• К40хх..К45хх — пресс закрытый (Н — типа), четырехкривошипный, простого действия
• К70хх..К75хх — пресс закрытый (Н — типа), четырехкривошипный, двойного действия


• К19хх — пресс дыропробивной
• К01хх — пресс координатно-револьверный
• И13хх — пресс листогибочный

За двумя первыми цифрами следуют еще две цифры, обозначающие номинальное усилие пресса, а затем буква, которая показывает его модификацию в группе прессов данного вида.

Значения основного параметра (номинальное усилие пресса) в обозначениях прессов:

Таблица 1. Обозначение основного параметра пресса

Обозн. пресса	Усилие пресса, кН	Обозн. пресса	Усилие пресса, кН	Обозн. пресса	Усилие пресса, кН	Обозн. пресса	Усилие пресса, кН
14	25 кН	20	100 кН	30	1000 кН	40	10000 кН
15	31,5 кН	21	125 кН	31	1250 кН	41	12500 кН
16	40 кН	22	160 кН	32	1600 кН	42	16000 кН
18	63 кН	23	200 кН	33	2000 кН	43	20000 кН
		24	250 кН	34	2500 кН	44	25000 кН
		25	315 кН	35	3150 кН	45	31500 кН
		26	400 кН	36	4000 кН	46	40000 кН
		28	630 кН	38	6300 кН	48	63000 кН

Пример обозначения механических прессов:

• КД1424, КД1426, КД1428 — прессы однокривошипные простого действия открытые двухстоечные ненаклоняемые с передвижным столом и рогом
• КД2120, КД2122, КВ2132, КД2128 — прессы однокривошипные простого действия открытые двухстоечные с неподвижным столом ненаклоняемые
• КД2320, КД2322, КД2324, КД2326, КД2328 — прессы однокривошипные простого действия открытые двухстоечные с неподвижным столом наклоняемые

• КД2122 — 160 кН, пресс однокривошипный открытый (С — типа), простого действия
• КД2124 — 250 кН, пресс однокривошипный открытый (С — типа), простого действия
• КВ2132 — 400 кН, пресс однокривошипный открытый (С — типа), простого действия
• КД2128 — 630 кН, пресс однокривошипный открытый (С — типа), простого действия
• К2130 — 1000 кН, пресс однокривошипный открытый (С — типа), простого действия

КД2134 изображение однокривошипного пресса

Фото однокривошипного пресса кд2134

Фото однокривошипного открытого ненаклоняемого пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

Фото однокривошипного пресса кд2134

Фото однокривошипного пресса кд2134

Расположение основных узлов однокривошипного пресса КД2134

Расположение основных узлов однокривошипного пресса кд2134

1. Расположение основных узлов однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

2. Расположение основных узлов однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

• 1. Станина
• 2. Привод
• 3. Вал приемный
• 4. Вал главный
• 5. Вал распределительный
• 6. Ползун
• 7. Установка уравновешивателей
• 8. Установка выталкивателей
• 9. Механизм регулировки штампового пространства
• 10. Микропривод
• 11. Ограничитель регулировки хода ползуна
• 12. Установка гидропредохранителя (срезная шайба)
• 13. Установка пневмоаппаратуры
• 14. Установка подушки пневматической*
• 15. Сдув изделия**
• 16. Ограничитель регулировки штампового простанства
• 17. Блок безопасности**
• 18. Рольганг**
• 19. Ограждения боковые
• 20. Ограждение ползуна
• 21. Ограждение колес
• 22. Ограждение штампового пространства
• 23. Решетка защитная
• 24. Маслопровод
• 25. Электрооборудование пресса
• 26. Устройство управления
• 27. Пульт управления
• 28. Командоаппарат
• 29. Педаль

Схема кинематическая однокривошипного пресса КД2134

Кинематическая схема однокривошипного пресса кд2134

1. Кинематическая схема однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

2. Кинематическая схема однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

Перечень элементов кинематической схемы

• 1. Электродвигатель
• 2. Маховик
• 3. Муфта
• 4. Тормоз
• 5. Шестерня
• 6. Шестерня
• 7. Колесо бугельное
• 8. Колесо бугельное
• 9. Вал эксцентриковый
• 10. Эксцентрик
• 11. Шестерня
• 12. Шестерня
• 13. Обойма
• 14. Шатун
• 15. Винт
• 16. Гайка-шестерня
• 17. Ползун
• 18,19 Механизмы регулировки эксцентриситета
• 20. Шестерня центральная
• 21. Звездочка
• 22. Привод механизма регулировки эксцентриситета
• 23. Шестерня
• 24. Венец
• 25. Шестерня
• 26. Сателлит
• 27. Сателлит
• 28. Звездочка
• 31. Командоаппарат
• 32. Червяк z = 1, 2
• 33. Колесо червячное
• 34. Шестерня удлиненная
• 35. Шестерня

Работа пресса и его составных частей

Крутящий момент электродвигателя М1 через шкив 1 передается на маховик 2 и далее при включенной муфте 3 и выключенном тормозе 4 – на приемный вал 1, на котором закреплены шестерни 5 и 6.

Шестерни 5 и 6 передают крутящий момент на зубчатые колеса 7 и 8, свободно вращающиеся на оси II. Колеса 7 и 8 жестко соединены о эксцентриком 9, на котором насажена эксцентриковая втулка 10, связанная с эксцентриком 9 посредством шестерен 11, 12 и обоймы 13. Шестерня 11 жестко соединена с эксцентриковой втулкой 10, а шестерня 12 – с колесом 8.

На эксцентриковую втулку 10 падет шатун 14, который в свою очередь через винт 15, гайку-шестерню 16 связан с ползуном 17.

Муфта 3 и тормоз 4 предназначены для периодического соединения постоянно вращающегося маховика 2 с ползуном 17, воспринимающим технологическое усилие.

Изменение величины хода ползуна осуществляется за счет взаимного разворота эксцентрика 9 и эксцентриковой втулки 10 при включенной муфте 3 и выключенном тормозе 4. При этом пневмоцилиндры 18 расцепляют обойму 13 и шестерню 11, пневмоцилиндр 19 затормаживает центральную шестерню 20 и связанную с ней звездочку 21, пневмоцилиндр 22 вводит в зацепление шестерню 23 и венец 24, жестко установленный на маховик 2. Далее мотор-редуктор М2 через шестерню 23, зубчатый венец 24, маховик 2, муфту 3, шестерни 5 и 6, вала 1 передает крутящий момент колесам 7 и 8 и эксцентрику 9. При вращении колес 7 и 8 эксцентриковая втулка 10 получает равное и противоположное направленное движение от жестко соединенного с ней зубчатого колеса.

По окончании регулировки величины хода ползуна пневмоцилиндры 18. 19, 22 возвращаются в исходное положение, при этом шестерня 11 сцепляется с обоймой 13, шестерня 20 растормаживается, шестерня 23 отводится от венца 24.

Звездочки 21, 28 через цепную передачу передают вращение валу командоаппарата.

ВНИМАНИЕ! При регулировке величины хода ползуна суммарный вектор эксцентриситетов эксцентрика и эксцентриковой втулки изменяется по вертикальной оси пресса, привод командоаппарата 31 заторможен, поэтому переналадка командоаппарата не требуется.

Изменение величины штампового пространства осуществляется электродвигателем М3 через червячную передачу 32, 33, удлиненную шестерню 34, шестерню 35, гайку-шестерню 16. Последняя, вращаясь по винту 15. изменяет положение ползуна 17 относительно стола станины пресса.

Описание основных узлов пресса КД2134

Станина

Станина 1 (рис. 10) пресса С-образная, цельносварная, стальная. Для направления движения ползуна станина 1 имеет две плоские неподвижные направляющие 5 и 6, установленные на штифтах 14 и закрепленные винтами 11, и две призматические направляющие 2 и 3. Призматическими направляющими осуществляется регулировка зазора между направляющими станины и ползуном при помощи нажимных болтов 10 и отжимных шпилек 13, установленных в планках 8. Последние закреплены в пазах станины винтами 9.

На рабочей плоскости стола винтами 12 и сухарями 7 закреплены подшамповая плита с Т-образными пазами для крепления инструмента.

Для установки средств механизации на станине предусмотрены привалочные поверхности и места крепления.

На бугельном колесе 3, установлены сателлиты 12 и 13, сцепленные с шестерней 9 и центральным колесом 14, имеющим отверстие для стопорения. С центральным колесом 14 сцеплена звездочка 15, приводящая во вращение распределительный вал.

Вал главный

Вал главный приводится во вращение приемным валом и вместе с шатуном 16 преобразует вращательное движение привода в возвратно-поступательное движение ползуна с установленной величиной хода.

Вал приемный однокривошипного пресса кд2134

Вал приемный однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

Вал распределительный

Вал распределительный 1 установлен на подшипниках 2 в стакане 3, закрепленном в станине пресса, и приводится во вращение посредством цепи 4 и звездочки 5 от вала главного. Натяжение цепи 4 осуществляется поворотом стакана 3.

Справа к валу подсоединяется командоаппарат, а слева насажен поводок 6 средств механизации.

На станине закреплен лимб 7 с делениями в градусах, а на валу установлена стрелка 8 положения кривошипного вала.

Ползун (рис. 15)

Ползун 1 (рис. 15) является исполнительным органом пресса. К нему крепится верхняя часть штампов, для чего в нижней части ползуна предусмотрены Т-образные пазы, центрирующее отверстие и отверстие под выталкиватели.

В ползун вмонтирована гидроопора (см. рис. 15а) или срезная шайба 13 (см. рис. 15б). На ползуне установлены элементы управления гидроопорой. В отверстии ползуна 1, размещена опора 2 с подпятником 3 силовым винтом 4, свинченным с гайкой-шестерней 5, которая постоянно сцеплена с промежуточной шестерней 6. Опора 2 фиксируется от поворота шпонкой 7, скользящей в процессе регулировки вдоль паза ползуна 1. На подпятник 3 устанавливается шатун 9 и крепится гайкой 10, которая после регулировки зазора в паре шатун-ползун стопорится винтом. К направляющим ползуна 1 прикреплены бронзовые накладки 11 и 12. зазор «F» между торцом гайки-шестерни 5 и торцом клапана гидроопоры (или торцом срезной шайбы) устанавливается в пределах 0,05…0,1 мм) за счет подгонки компенсатора 16.

ВНИМАНИЕ!

1. Зазор «F» устанавливать при отсутствии давления в пневмосистеме уравновешивателей после нескольких движений ползуна при ходе последнего к В.М.Т. (Верхняя Мертвая Точка).
2. Во избежание стуков, зазор в паре шатун-ползун регулировать, обеспечив сопряжение, отвечающее посадке Н8/h7.

Установка уравновешивателей

Установка уравновешивателей (рис. 16). Уравновешиватели 1 служат для уравновешивания подвижных масс, выбора зазоров в системе ползун-шатун-вал главный, предотвращения падения ползуна при обрыве шатуна.

Уравновешиватели 1 крепятся на станине кронштейнами 2.

Штоки уравновешивателей – через тягу 3 штанги 4 связаны с ползуном пресса.

Механизм регулировки штампового пространства

Механизм регулировки штампового пространства (рис. 17). В направляющих станины пресса закреплены корпус 1, на котором установлены червячный редуктор 2, сцеплений с удлиненной шестерней 3 и приводимый во вращение электродвигателем 4. Шестерня 3 постоянно сцеплена с промежуточной шестерней 6 ползуна (см.рис.15).

Регулировка зацепления и крепление корпуса 1 осуществляется компенсационной планкой 5 и болтами 6.

Микропривод

Микропривод (рис. 18) предназначен для медленного проворота главного привода пресса при регулировке величины ода ползуна и наладках штампов. На плите 1, установленной на оси 2, закреплен мотор-редуктор 3 с ведущей шестерней 4. Пневмоцилиндр 5 связан с плитой 1 осью 6 и служит для ввода или вывода шестерни 4 из зацепления с зубчатым венцом маховика. Регулировка зубчатого зацепления осуществляется винтом 7.

Установка выталкивателей

Установка выталкивателей (рис. 19). В ползуне пресса на опоре 1 установлены раздвижные штанги 2, упирающиеся в кронштейны 3, закрепленные на станине.

На нижней части штанги 2 предусмотрены места под ключ для осуществления регулировки длины штанги 2. Резьба штанги имеет механизм выборки зазора, состоящий из контргайки 4 и гаки 5. К опоре 1 прикреплены штыри 6, контактирующие со съемниками штампов. При эксплуатации пресса стопорное кольцо поз. 7 снять.

Установка гидропредохранителя

Установка гидропредохранителя (рис. 20) монтируется на ползун пресса и состоит из гидроопоры 1, связанной с гидропанелью нагнетательным трубопроводом 2 и сливным трубопроводом – с баком 4.

Гидропанель состоит из насоса гидропневматического 5, панели 6 с перепускным вентилем 7, реле давления 8, крана-демпфера 9, манометра 10 и сливных 11, связанных с баком 4.

В баке 4 установлен клапан запорный 12, фильтр 13, заливной фильтр 14.

Работу установки гидропредохранителя (см. раздел 7).

Установка срезной шайбы

Вместо самоустанавливающегося гидропредохранителя от перегрузки прессы могут комплектоваться разрушающимся предохранителем срезной шайбой.

Срезная шайба 13 (рис. 15б) устанавливается под торец гайки шестерни 5 (см. рис. 15 б) в стакане 14, сцентрированного на ползуне при помощи корпуса 15 через компенсационное кольцо 16.

В стакане 14 имеются отверстия со штифтами 19, 20. конечный выключатель 17 прикреплен к стакану 14 через кронштейн 18. Стакан 14 удерживается от проворота двумя рукоятками, предназначенными также для съема стакана.

При разрушении шайбы 13 штифт 19, воздействуя на штифт 20, передвигает последний влево до замыкания конечных выключателя 17, который сигнализирует о срабатывании предохранителя.

Чертеж срезной шайбы (см. рис. 39).

ВНИМАНИЕ:

При изготовлении срезных шайб взамен разрушившихся необходимо строго соблюдать технические требования чертежа по материалу, термообработке, точности изготовления, чистоте поверхностей.

Ограничитель регулировки хода ползуна

При регулировки хода ползуна в полость трубы 1 подается воздух (см. рис. 24), который прижимает наконечник 2 к верху шатуна.

При достижении крайних значений регулировки срабатывают конечные выключатели 3,4, отключающие механизм регулировки.

Командоаппарат

Командоаппарат (рис. 25) представляет собой устройство для подачи сигналов исполнительным механизмом пресса в наладочном и рабочих режимах.

Управление прессом предусматривает:

• отключение муфты и включение тормоза пресса
• подачу сигнала на счет ходов
• контроль тормозного пути
• блокировку рук
• обеспечивает остановку ползуна в крайнем верхнем положении, исключая возможность повторного хода при режимах с одиночными ходами
• подачу сигнала на выключение обоймы и включение стопора при регулировки величины хода ползуна
• работу гидропневмоподушки или других средств механизации

К кронштейну 1 вала распределительного, прикреплен корпус 2 командоаппарата, в подшипниках 3 которого размещен вал 4.

На валу 4 через дистанционные втулки 5 установлены кулачки 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, фиксация которых осуществляется посредством гайки 14. В корпусе 2 установлены бесконтактные выключатели 15, в щели которых входят соответствующие кулачки.

Назначение, ориентировку кулачков относительно вертикальной оси пресса (см. табл. рис. 22).

Для регулировки положения кулачков необходимо ослабить гайку 14, установить кулачки в нужное положение и снова затянуть гайку.

Привод вала 4 осуществляется соединением с валом распределительным.

Гидро- и пневмосистемы, система смазки

Гидросистема (для некоторых моделей)

Гидросистема пресса предназначена для работы гидропредохранителя.

Принципиальную схему гидропредохранителя, перечень оборудования см. рис. 23.

Гидросистема работает следующим образом: гидропневматический насос 8 поднимает давление в полости гидроопоры 1 до заданной величины, которая обеспечивается настройкой регулятора давления воздуха, установленного в пневмоблоке подготовки воздуха. При достижении давления гидропневматический насос 8 автоматически останавливается за счет равенства сил, создаваемых давлением воздуха, действующего на его пневмопоршень, и жидкости, действующей на его плунжер. При понижении давления в гидросистеме в результате утечек или при срабатывании гидроопоры 1 гидропневматический насос автоматически повышает давление масла до заданной величины, т.к. сжатый воздух постоянно давит на поршень насоса.

Зависимость первоначального давления в гидросистеме от усилия на ползуне см. рис. 2.

При перегрузке пресса, когда усилие, передаваемое на хвостовик клапана, превышает создаваемое давлением масла в гидросистеме, произойдет дополнительное сжатие масла в полости гидроопоры и клапан оторвется от седла опоры. Масло перельется в подклапанную полость и в бак 6 через запорный клапан 2 по сливному трубопроводу. Одновременно реле давления 3 сигнализирует об аварийном состоянии гидросистемы. Манометр 5, подключенный к магистрали через кран-демпфер 4, предназначен для периодического контроля давления масла. Перепускной вентиль 9 предназначен для сброса давления в системе.

При первоначальном пуске гидросистемы необходимо: залить масло в бак 6 до указателя верхнего уровня масла, закрыть перепускной вентиль 9, открыть кран-демпфер 4, подать воздух к гидропневматическому насосу. Регулятором давления воздуха установить необходимое давление в системе, отрегулировать реле давления 3, перекрыть кран-демпфер 4.

При работе на прессе с гидропредохранителем гидропневматический насос должен периодически включаться в работу, производя несколько циклов. При этом давление в системе должно оставаться неизмененным.

По окончании работы необходимо перекрыть подвод воздуха к гидропневматическому насосу. Сбрасывать давление в гидросистеме не рекомендуется.

Перед началом работы необходимо установить начальное давление воздуха в блоке подготовки воздуха, открыть кран-демпфер, поднять давление в гидросистеме, закрыть кран-демпфер.

ВНИМАНИЕ! Во избежание выхода из строй манометра кран-демпфер должен быть постоянно закрыт.

При отсутствии давления в системе при длительной работе насоса необходимо проверить состояние перепускного вентиля; клапана запорного, герметичность нагнетательных трубопроводов, работоспособность плунжера насоса, уровень масла в баке.

В аварийных случаях необходимо открыть перепускной вентиль, перекрыть подвод воздуха к насосу. Запрещается сбрасывать давление краном-демпфером.

Категорически запрещается производить работы по обслуживанию гидросистемы при наличии в ней давления.

Для нормальноай работы гидросистемы рекомендуется масло гидравлическое «ВНИИНП-403», кинематическая вязкость 35 с. ст при температуре окружающей среды от +5 до +50оС. Номинальная тонкость очистки масла 40 мкм.

Пневмосистема

Схема пневматическая принципиальная пресса кд2134

Схема пневматическая принципиальная однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

Пневмосистема пресса предназначена для работы муфты, тормоза, тормоза маховика, уравновешивателей, пневмоподушки, гидропневматического насоса, пневмоцилиндров управления валом главным, выталкивателей, (микропривода и пневмосдувателя для некоторых моделей)

Принципиальную пневматическую схему, перечень оборудования см. рис. 24 и табл. 10.

Пневмосистема работает следующим образом: воздух от цеховой магистрали подается в пневмопанель подготовки воздуха, состоящую из нескольких боков, влагоотделителя и реле давления. Назначение блоков: А1 – блок управления; А2 – блок уравновешивателей; А4 – блок пневмоподушки; А3 – блок гидропневматического насоса.

От пневмоблока А1 воздух поступает в ресивер РС1 и через маслораспылитель МР2 к пневмораспределителям Р4, Р5, Р7 которые управляют цилиндрами тормоза маховика, выталкивателя, решетки защитной, а также через пневмораспределитель Р8 к пневмоцилиндру микропривода.

Из ресивера РС1 через маслораспылитель МР1 панель управления П-ПУ25/10 воздух поступает вмуфту МТ и тормоз Т3 и через пневмораспределитель Р3 – к пневмоцилиндрам фиксатора и стопорной обоймы. Из пневмоблока А2 воздух поступает в ресиверы РС1 и РС2 и далее к уравновешивателям УР1, УР2.

При движении ползуна пресса вниз воздух из уравновешивателя выгоняется в ресивер, при движении ползуна вверх воздух поступает в цилиндры уравновешивателей.

От пневмоблока А3 через маслораспылитель МР3 воздух поступает к гидропневматическому насосу.

От пневмоблока А4 через ресивер РС4 воздух поступает в пневмоподушку.

Каждый пневмоблок имеет регулятор, которым устанавливается необходимое давление в исполнительном органе пневмосистемы.

Настройку давления воздуха в уравновешивателях производится так, чтобы усилие уравновешивателей превышало массы движущихся частей и инструмента на 20-30%.

График настройки уравновешивателей в зависимости от массы штампа подвешиваемого к ползуну см. рис. 25.

По окончании работы на прессе необходимо перекрыть подвод воздуха из магистрали, слить конденсат из пневмоблоков и ресиверов.

Система смазки

Смазка пресса осуществляется тремя способами:

• автоматическая циркуляционная от станции смазки С-ЦС;
• шприцеванием густой смазки;
• заливка жидкой смазки.

Карта смазки, точки и способ смазки, применяемые материалы даны на рис. 26.

Схема автоматической циркуляционной смазки дана на рис. 27. Указания по установке, подготовке к работе, обслуживанию станции, однолинейных питателей, возможные неисправности и способы их устранения см. паспорта на С-ЦС; питатели однолинейные типа М.

Точки смазки шприцеванием, периодичность смазки, марка, расход смазочного материала см. таблицу 12.

Точки смазки заливкой, периодичность смазки, марка, расход смазочного материла см. таблицу 13.

Реле давления станции смазки отрегулировать на величины Рmin = 2,0 МПа; Рmax = 4,0 МПа.

Номинальное давление в системе установить регулятором давления станции смазки, равно 2,5 + 3,5 МПа.

Расход смазки по точкам отрегулировать клапаны через пробку 3, находящуюся на раздаточной колодке 1, рис. 28.

Маслораспылители пневмосистемы отрегулировать так, чтобы скорость каплепадения была на одиночных ходах не менее одной капли за 5-10 включений муфты.

Особенности разборки и сборки при ремонте однокривошипного пресса кд2134

Схема разборки однокривошипного пресса кд2134

Схема разборки однокривошипного пресса КД2134. Смотреть в увеличенном масштабе

Перед разборкой пресса необходимо:

• слить масло с гидросистемы и системы смазки;
• слить конденсат с пневмосистемы;
• отсоединить электрооборудование, снять электродвигатель главного привода;
• демонтировать боковые ограждения или площадку обслуживания; ограждение колес, ползуна, масляные ванны;
• демонтировать пневмоподушку;
• демонтировать пресс с фундамента.

Разборку пресса производить в следующей последовательности (рис. 30):

• опрокинуть пресс «на спину»;
• снять опорные планки 2, подвижные направляющие 3 со станины 1;
• снять плиту 4;
• рассоединить шатун 6 с ползуном 5;
• передвинуть ползун 5 в сторону стола за зону выталкивателей, демонтировать со станины;
• снять крышки 7, выбить ось 8, демонтировать вал главный 9 с шатуном 6;
• снять тормоз 10;
• демонтировать вал приемный 11 вместе с маховиком 11.1 и муфтой 11.2, сняв шпильки крепления правой опоры на станине 1 и стопорный сухарь левой опоры;
• разобрать вал главный, сняв гайки 9.1, колесо 9.2, эксцентриковую втулку 9.3, отсоединить шатун 6.

Сборку пресса производить в обратной последовательности.

ВНИМАНИЕ! Для правильной работы механизма регулировки величины хода ползуна, необходимо при сборке вала главного совместить диаметральные плоскости максимальных эксцентриситетов бугеля и эксцентриковой втулки с плоскостью центральной шестерни планетарного механизма, проходящей через ось стопорных отверстий.

При ремонте направляющих и рабочих плоскостей, влияющих на точность пресса, необходимо соблюдать следующие требования:

• неплоскостность зеркала ползуна и стола пресса не более 0,04 мм на длине 1000 мм, допускается только вогнутость;
• неплоскостность направляющих станины и ползуна не более 0,04 мм на длине 1000 мм, допускается только вогнутость;
• неперпендикулярность направляющих ползуна к зеркалу не более 0,06 мм на длине 1000 мм, допускается только уменьшение угла 90о;
• неперпендикулярность неподвижных направляющих станины к столу не более 0,06 мм на длине 1000 мм, допускается только уменьшение угла 90о.

После каждого ремонта пресса необходимо проверять его нормы точности, производить регулировку направляющих.

При ремонте отдельных узлов пресса следует руководствоваться приведенными в настоящем руководстве по эксплуатации описаниями и иллюстрациями.

КД2134 Пресс кривошипный простого действия открытый. Видеоролик.

Технические характеристики пресса КД2134

Наименование параметра	КД2132	КД2134
Основные параметры
Номинальное усилие пресса, кН (тс)	1600 (160)	2500 (250)
Наибольший ход ползуна (штока), мм	25..160	25..200
Частота ходов ползуна непрерывных, 1/мин	71	61
Частота ходов ползуна одиночных от кнопки, 1/мин	28	25
Размеры стола (слева направо х спереди назад), мм	1000 х 670	1120 х 750
Размеры отверстия в столе, мм		360 х 530
Диаметр отверстия в столе, мм		480
Наибольшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении — закрытая высота пресса, мм	480	560
Расстояние от оси штока до станины (вылет), мм	360	400
Величина хода ползуна до его крайнего нижнего положения, на котором пресс развивает номинальное усилие при наибольшем ходе: при непрерывных ходах /при одиночных ходах, мм		4/ 8
Величина регулировки расстояния между столом и ползуном, мм	120	140
Расстояние между стойками станины в свету, мм	480	560
Толщина подштамповой плиты, мм		125
Размеры нижней поверхности ползуна, мм
Размеры отверстия в ползуне: диаметр / глубина, мм		75Н8/ 100
Вертикальная жесткость, кН/мм		820
Угловая жесткость, кН/рад		2 × 106
Тип муфты тормоза
Электрооборудование
Количество электродвигателей		4
Электродвигатель главного привода, кВт (об/мин)		33,5 (1000)
Электродвигатель привода насоса смазки, кВт
Электродвигатель привода регулировки штампового пространства, кВт
Электродвигатель привода регулировки хода ползуна, кВт
Габариты и масса пресса
Габариты пресса (длина ширина высота), мм		2500 х 2700 х 4300
Масса пресса, кг	14000	22050

Список литературы:

1. Банкетов А.Н., Бочаров Ю.А., Добринский Н.С. и др. Кузнечно-прессовое оборудование, 1970
2. Бочаров Ю.А., Прокофьев В, Н. Гидропривод кузнечно-прессовых машин, 1969
3. Белов А.Ф., Розанов Б. В., Линц В. П. Объемная штамповка на гидравлических прессах, 1971
4. Живов Л.И. Кузнечно-штамповочное оборудование, 2006
5. Кузьминцев В.Н. Ковка на молотах и прессах, 1979
6. Розанов Б.В. Гидравлические прессы, 1959
7. Титов Ю.А. Оборудование кузнечно-прессовых цехов, 2001
8. Щеглов В.Ф. Кузнечно-прессовые машины, 1989
9. Берлет Разработка чертежей поковок, 2001
10. Рудман Л.И. Справочник по оборудованию для листовой штамповки, 1989
11. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке, 1965
12. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства, 1966
13. Кузьминцев В.Н. Ковка на молотах и прессах, 1979
14. Мещерин В.Т. Листовая штамповка. Атлас схем, 1975

Связанные ссылки. Дополнительная информация

Каталог справочник кривошипных прессов

Паспорта и схемы к кривошипным прессам и кузнечно-прессовому оборудованию

Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Байбулов, А. К. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма / А. К. Байбулов, Алданышбай Тлеубергенов, В. Н. Казагачев, М. Р. Ахметова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 8.2 (112.2). — С. 70-73. — URL: https://moluch.ru/archive/112/28478/ (дата обращения: 28.03.2021).



Рассмотрена задача кинематического анализа рычажного механизма. Определены возможности использования пакетов прикладных программ Mathcad и MSCADAMS для кинематического исследования кривошипно-шатунного механизма.

Ключевые слова: рычажный механизм, кривошипно-шатунный механизм, кинематический анализ.

В настоящее время во многих машинах применяются рычажные механизмы, состоящие из жестких звеньев, соединенных между собой кинематическими парами V класса. Кинематическое исследование такого механизма предусматривает изучение движения звеньев и их особых точек без учета действующих на механизм сил. Задачи кинематики могут быть решены графическим, графоаналитическим и аналитическим методами [1]. Первые два из них используются, главным образом, в учебных целях. Аналитический метод исследования позволяет получить точное решение. Однако непосредственное решение для определения функций положения, скоростей и ускорений приводит к громоздким уравнениям, решение которых порой сопряжено с чрезмерными затратами времени и высокой вероятностью ошибки.

Рассматриваемое устройство представляет собой кривошипно-шатунный механизм, состоящий из шарнирно соединённых звеньев (кривошип ОА длиной l = 0.28 м, шатун AB длиной r = 0.09м и ползун С) (рис.1). Кривошип вращается с постоянной угловой скоростью ω₁ = 12 рад/с. Неподвижная система координат имеет начало координат в неподвижном шарнире О. Ось координат x направлена параллельно траектории движения ползуна 3, которая смещена относительно начала координат вдоль оси координат y на расстояние e = 0.05 м. Угол поворота кривошипа отсчитывается от оси x против часовой стрелки. Начальным считается положение механизма, при котором ползун занимает крайнее правое положение и определяется углом

Угол поворота шатуна является функцией угла поворота кривошипа

(1)

Рис. 1 — Схема кривошипно-ползунного механизма

Координата шарнира В по оси x определяется выражением

(2)

Дифференцированием выражения (1) определяются скорости и ускорения ползуна.

Координаты центра тяжести шатуна , расположенного посередине звена, равны

(3)

(4)

Скорости и ускорения этой точки определяются дифференцированием выражений (3) и (4).

Величина перемещения ползуна составляет

(5)

В настоящее время для исследования кинематики рычажных механизмов эффективно используют различные готовые программные продукты. Большое распространение получила система MathCAD, которая позволяет рассчитать координаты звеньев рычажных механизмов в зависимости от изменения угла ведущего звена с любым шагом. Система встроенных функций Mathcad позволяет вычислить скорости и ускорения особых точек рычажных механизмов, что даёт возможность рассчитать траектории заданных точек механизмов [2,3].

Пакет прикладных программ MSC.ADAMS предназначен для создания, тестирования и оптимизации работы моделей механизмов и конструкций, состоящих из абсолютно твердых тел и их соединений [4]. Основной базовый пакет модулей MSC.ADAMS, дающий возможность собирать и анализировать модели, сложность которых ограничивается в основном возможностями компьютера, распространяется на льготных условиях для некоммерческого использования в университетах [4].

Моделирование кривошипно-шатунного механизма проведено с помощью модуля ADAMS/View (рис. 2). Он позволяет анализировать кинематику и динамику систем тел, находящихся под действием внешних задаваемых сил и реакций внешних и внутренних связей.

Рис. 2 — Модель кривошипно-шатунного механизма в MSC.ADAMS

Проведено сравнение результатов расчёта программы MathCAD и модуля ADAMS/View, а также было выполнено графическое исследование. На рис. 3–5 показано сравнение кинематических характеристик кривошипно-шатунного механизма: скорости (рис. 3) и ускорения (рис. 4) ползуна; скорости (рис. 5) центра масс шатуна в зависимости от угла поворота кривошипа.

Рис.3 — Скорости ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа, вычисленные в программах MathCAD и MSC.ADAMS

Рис. 4 — Ускорения ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа, вычисленные в программах MathCAD и MSC.ADAMS
Рис. 5 — Скорости центра масс шатуна в зависимости от угла поворота кривошипа, вычисленные в программах MathCAD и MSC.ADAMS

При сравнении кинематических характеристик видно хорошее совпадение результатов расчёта, выполненное в разных программах.

Модуль ADAMS/View обладает большими возможностями, но в то же время является и более сложным в изучении. Он позволяет проводить уточнённые расчёты с учётом трения и деформаций и исследовать реальные модели. Поэтому при проектировочных расчётах несложных моделей удобнее и проще пользоваться программой MathCAD, а для выполнения кинематического и динамического анализа сложных моделей целесообразно использовать MSC.ADAMS.

Литература:

1. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин: — М.: «Наука», 1988–640с.
2. Котлярский Л. Н. MathСad. Решение инженерных и экономических задач / Л. Н. Котлярский. — СПб.: Питер. — 2005. — 388 с.
3. Эйзеншпис А. А. MathСad 2000. Руководство пользователя / А. А. Эйзеншпис. — М.: ДМК Пресс. — 2001. — 570 с.
4. Иванов А. А. MSC.ADAMS: теория и элементы виртуального конструирования и моделирования: Учебное пособие / А. А. Иванов — М.: Московское представительство MSC.Software GmbH, 2003. 97 с.

Основные термины (генерируются автоматически): ADAMS, кривошипно-шатунный механизм, угол поворота кривошипа, MSCADAMS, аналитический метод, зависимость, кинематический анализ, ось координат, рычажный механизм, Ускорение ползуна.

Влияние зазоров и положения привода кривошипно-шатунного механизма механического пресса на величину нагрузок в элементах привода Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.77

С.В. Кузнецов

ВЛИЯНИЕ ЗАЗОРОВ И ПОЛОЖЕНИЯ ПРИВОДА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА МЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕССА НА ВЕЛИЧИНУ НАГРУЗОК В ЭЛЕМЕНТАХ ПРИВОДА

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Представлено моделирование нагружения привода механического пресса с использованием метода конечных элементов. Целью исследований являлась оценка изменения величины напряжений в элементах привода пресса в зависимости от зазоров в сопряжениях после выполнения технологической операции.

Ключевые слова: механический пресс, конечно-элементное моделирование, нагрузки в системе.

В работе в качестве исследуемого объекта рассматривался кривошипно-ползунный механизм однокривошипного открытого ненаклоняемого пресса силой 250 кН (модель К2124).

Целью представляемых исследований являлась оценка величины напряжений в сопряжениях элементов пресса после выполнения технологической операции, так как при разгрузке системы зазоры начинают выбираться в неопределенной последовательности, в результате чего в сопряжениях возникают ударные нагрузки, вызывающие дополнительную вибрацию и шум.

Процесс изменения зазоров в сочленениях привода носит достаточно случайный характер. Исследований по влиянию зазоров на параметры вибраций в кузнечно-прессовых машинах известно немного, поэтому было избрано целью моделирования исследование влияния величины зазоров и положения механизма на величину ударной нагрузки — первопричины колебаний в системе. За основу исследований было взято определение величины напряжений, возникающих в элементах кривошипно-ползунного механизма после выполнения технологической операции.

Для проведения исследований были использованы два программных продукта: Solid Works 2005 и Ansys 8.0 / Workbench.

Причиной выбора программы Solid Works 2005 явилось то, что на данный момент она является одной из самых мощных параметрических систем автоматизированного проектирования. В ней осуществлена возможность создания моделей различных пространственных деталей, которые далее объединяются в сложные сборочные элементы. Программа полностью параметризирована и автоматизирована, имеется возможность создавать твердотельные модели, на основе которых автоматически генерируются чертежи и спецификации; возможно создавать сложные поверхности, изменяющие свою конфигурацию согласно заданной функциональной зависимости.

В проведенной работе в данной программе было произведено создание модели рассматриваемого пресса.

ANSYS — пакет для конечно-элементного моделирования и анализа. Он используется для анализа целого спектра задач, таких как: статическая и динамическая прочность механических конструкций, теплообмен, гидро- и аэродинамика, гидравлика, электромагнитное поле, акустика и т.д. Пакет предлагает широкий спектр расчетных возможностей, которые позволяют учитывать физические свойства и различного рода нелинейности (пластичность, упругость в виде кусочно-линейной зависимости «деформация-напряжение», вязкопластич-ность, ползучесть, набухание, вязкоупругость), геометрические нелинейности (большие деформации, большие перемещения) и нелинейности самого элемента (общие поверхностные контактные элементы, элементы взаимодействия, элементы с армированием). ANSYS обладает широкими графическими возможностями для представления результатов исследования.

В проведенной работе в данной программе был произведен расчет и анализ созданной модели рассматриваемого пресса.

© Кузнецов С.В., 2010.

Моделирование процесса нагружения системы включало в себя несколько этапов: 1. В программе Solid Works 2005 с учетом всех зазоров была создана твердотельная модель кривошипно-ползунного механизма. При создании модели были введены следующие допущения: а) геометрические элементы системы допустимо упрощались; б) кривошипно-ползунный механизм рассматривался в двухмерном пространстве; в) зазоры в подшипниках считались одинаковыми; г) максимальная и минимальная величины зазоров (рис. 1, а)) выбиралась без учета износа сопряжений, т.е. по рекомендуемым производителями пресса посадкам; д) стыки считались абсолютно жесткими; е) стыки считались абсолютно гладкими, трение и влияние смазки в сопряжениях элементов не учитывались.

а)

б)

Рис. 1. Положение механизма при угле отклонения оси шатуна:

а — равном 0°; б — на угол в

2. С помощью специальной подпрограммы, находящейся в пакете Solid Works 2005, созданная модель была интегрирована в программу конечно-элементного анализа ANSYS/Workbench 8.0.

При анализе рассматривались три положения кривошипно-ползунного механизма при угле поворота кривошипа а, равном соответственно 0° (рис. 1, а)), 15° и 30° (рис. 1, б)). При моделировании нагружение системы принималось равным номинальной силе пресса (250 кН).

При моделировании нагружения кривошипно-ползунного механизма рассматриваемые зазоры варьировались следующим образом (см. табл. 1).

Таблица 1

Изменение зазоров по видам сочленений

Вариант Сочленение Постоянный или изменяющийся зазор / величина зазора, мм

«Шатун — вал» постоянный / 0,12

I «Подшипник — вал» постоянный / 0,18

«Шатун — ползун» максимальный / 0,18

минимальный / 0,05

«Шатун — вал» максимальный / 0,12

II минимальный / 0,04

«Подшипник — вал» постоянный / 0,18

«Шатун — ползун» постоянный / 0,18

«Шатун — вал» постоянный / 0,12

III «Подшипник — вал» максимальный / 0,18

минимальный / 0,05

«Шатун — ползун» постоянный / 0,18

Рис. 2. Результаты моделирования нагружения кривошипно-шатунного механизма при угле поворота кривошипа, равном 30°, для максимального значения зазора

Рис. 3. Результаты моделирования нагружения кривошипно-шатунного механизма при угле поворота кривошипа, равном 30°, для минимального значения зазора

Таким образом, моделирование проводилось для шести вариантов соотношения зазоров.

В качестве примера, на рис. 2 и рис. 3 представлены результаты моделирования нагру-жения кривошипно-шатунного механизма при угле поворота кривошипа, равном 30°, для минимального и максимального значений зазоров.

УУУУУУ УУУУУ хУУ/У УУУУУ уууу SS у

.УУУУУ ЬУУУУ ЩУ |г

Варианты проведения моделирования

-♦- I а

II а

II б ЕЗ III а

III б

15

30

Угол поворота кривошипно-ползунного механизма, град

Рис. 4. Зависимость максимального напряжения системы от угла поворота шатуна

По результатам проведенного исследования были сделаны следующие выводы.

1. При увеличении угла поворота оси шатуна от 0 до 30° максимальные напряжения в элементах системы возрастают на 18%.

2. При увеличении зазора в определенном сопряжении максимальное напряжение возрастает от 0,4 до 4,2%.

3. Из изложенного следует, что изменение угла поворота оси шатуна (т.е. положение ползуна пресса по ходу его движения — угол в на рис. 1) оказывает значительно большее влияние на изменение напряжений системы, нежели изменение зазоров в сопряжениях механизма.

4. Можно предположить, что влияние зазоров может быть «недоучтено» вследствие того, что их увеличение может приводить к большему перекосу системы «ползун — направляющие», потери плоскостности контакта в сочленениях, и как следствие — ударным нагрузкам, шуму и т.д.

0

5. Можно предположить, что при увеличении зазоров их влияние на нагружение системы будет значительно возрастать по сравнению с регламентированными (паспортными) значениями, представленными в проведенной работе. Данные утверждения требуют дополнительной экспериментальной проверки.

Дата поступления в редакцию 30.03.2010

S.V. Kuznesov

INFLUENCE OF BACKLASHES AND POSITION OF DRIVE CRANK-ROD OF THE MECHANISM OF THE MECHANICAL PRESS ON SIZE OF LOADINGS

IN DRIVE ELEMENTS

In the article modeling loadings a drive of a mechanical press with use of a method of final elements is presented. The purpose of researches was the estimation of change of size of pressure in elements of a drive of a press depending on backlashes in interfaces after performance of technological operation.

Key words: mechanical press, final-element modeling, loadings in system.

Поршневой пресс и способ изготовления прессованных тюков

Изобретение относится к поршневому прессу и способу изготовления прессованных тюков.

Известен поршневой пресс по патенту US 4034543, содержащий цельный поршневой узел, активная прессующая поверхность которого соответствует поперечному сечению прессовальной камеры или находящегося в ней слоя материала. Поршневой узел во время каждого цикла прессования прижимает порцию материала к торцевой поверхности слоя материала. Порция материала подается сбоку из канала подачи в прессовальную камеру к торцевой поверхности слоя материала, когда поршневой узел отводится назад. Поршневой узел соединен при помощи двух шатунов с коленвалом, приводимым в действие при помощи сцепления от привода, включающего в себя маховик. Порция материала подается в прессовальную камеру при помощи поворотной подающей граблины таким образом, чтобы она предварительно спрессовывалась между поршневой конструкцией и слоем материала. Каждый цикл прессования осуществляется путем прижатия всей поверхности поршневой конструкции к слою материала по всему его поперечному сечению. После каждого цикла прессования при условии, что была достигнута заданная степень сжатия, слои материала последовательно перемещаются поршневым узлом вглубь до тех пор, пока после нескольких циклов прессования их общая длина не достигнет заданной длины спрессованного тюка, который затем связывается вязальным механизмом и выбрасывается из прессовальной камеры.

Поршневой пресс, описанный в документе US 4142746, имеет цельный поршневой узел, площадь прессующей поверхности которого соответствует площади поперечного сечения слоя материала. Как только общая длина слоев спрессованного материала достигает требуемой длины, спрессованный тюк связывается несколькими витками шпагата при помощи двухузлового вязального аппарата.

Спрессовываемые в тюки фураж, солома, биомасса или волокнистая масса для сельскохозяйственного или промышленного использования после сжатия и связывания в прессованные тюки перевозятся на большие расстояния. В целях повышения эффективности желательно обеспечивать высокую плотность или степень сжатия тюков. Для достижения высокой плотности при использовании поршневого пресса с цельной конструкцией требуются исключительно высокое усилие поршня и значительные первичные энергозатраты. Например, для увеличения плотности тюков в два раза необходимо более чем в два раза увеличить рабочее давление в поршневом узле. В результате усилие для приведения в действие поршневого узла и необходимые первичные энергозатраты резко увеличиваются. Между тем, повышение входной мощности, например, поршневого пресс-подборщика с открытым каналом в любом случае неэффективно, поскольку для пресс-подборщика данного типа энергия требуется не только для прессования материала, но также и для последовательного перемещения слоев материала, после того как подаваемый материал спрессовывается. Входная энергия для перемещения слоя материала не увеличивает степень сжатия и фактически не используется в процессе формирования тюков.

Для увеличения плотности тюков необходимо не только значительно усилить прочность конструкции силовой передачи, поршневого узла и прессовальной камеры с ее несущей рамой, но также увеличить вес поршневого пресса, что нежелательно. Если для накопления энергии используется маховик, то маховик должен быть массивным и тяжелым. Кроме того, поскольку, например, у одноузловых вязальных аппаратов обвязочный материал приходится вытягивать посредством слоя материала во время его перемещения, то увеличение усилия срабатывания поршневой конструкции приводит к значительному увеличению усилия вытягивания шпагата. Это создает нежелательное повышенное напряжение шпагата и угрозу его разрыва.

Задачей изобретения является создание поршневого пресса, при работе которого не возникает указанных выше недостатков, даже при изготовлении тюков высокой плотности, а также разработка способа, позволяющего изготавливать тюки высокой плотности без указанных недостатков.

Данная задача решена в поршневом прессе по п.1 формулы изобретения, а также в способе изготовления прессованных тюков по п.15 формулы изобретения.

Согласно изобретению поршневой пресс для изготовления прессованных тюков из фуража, соломы, биомассы или волокнистой массы для сельскохозяйственного и/или промышленного использования содержит прессовальную камеру, по существу линейно возвратно-поступательно перемещающийся поршневой узел, по меньшей мере один канал подачи материала, входящий в секцию подачи порции материала прессовальной камеры, а также по меньшей мере один приводной механизм поршневого узла, приводимый в действие от привода. Поршневой узел выполнен с возможностью сжатия соответствующих порций материала, подаваемых через канал подачи в прессовальную камеру, и имеет по меньшей мере две конструктивно разделенные прессующие поверхности, расположенные перпендикулярно направлению возвратно-поступательного движения поршневого узла в прессовальной камере. При этом площадь каждой из прессующих поверхностей меньше площади поперечного сечения прессовальной камеры. Прессующие поверхности выполнены приводимыми в действие по существу параллельно направлению возвратно-поступательного движения поршневого узла с временным сдвигом относительно друг друга для попеременного сжатия материала на отдельных поверхностях, площадь каждой из которых соответствует части площади поперечного сечения.

Таким образом, согласно изобретению поршневой узел имеет по меньшей мере две конструктивно раздельные прессующие поверхности, площади каждой из которых меньше общей площади поперечного сечения тюка. Сумма площадей всех отдельных поверхностей соответствует площади поперечного сечения тюка. Прессующие поверхности осуществляют циклы прессования с временным или фазовым сдвигом между собой только к отдельным частям торцевой поверхности тюка, соответственно. За счет определенного приводного усилия поршневого узла, а также конструкции силовой передачи достигается более высокая плотность тюка за счет попеременного сжатия меньших частей поверхности слоя материала с временным сдвигом между циклами прессования. За счет распределения циклов прессования между соответствующими небольшими отдельными прессующими поверхностями с временным сдвигом конечная плотность тюков увеличивается, тогда как приводное усилие поршневого узла и необходимые первичные энергозатраты продолжают оставаться умеренными. При этом поршневой пресс не требует существенного усиления прессовальной камеры и несущей рамы или приводного механизма. Даже размеры маховика, в случае его использования, не нужно увеличивать, поскольку в пресс-подборщике с открытым каналом энергия, требуемая для одной поршневой части с целью перемещения слоя тюка, зависит лишь от противодавления слоя, и для обеспечения такой же плотности составляет лишь часть от той энергии, которая необходима для цельного поршневого узла. Сумма площадей прессующих поверхностей соответствует площади поперечного сечения тюка.

Предпочтительно поршневой узел разделен на две отдельные поршневые части, расположенные перпендикулярно направлению возвратно-поступательного движения поршневого узла, каждая из которых имеет одну из прессующих поверхностей, соответственно. При этом поршневые части выполнены приводимыми в действие по существу параллельно друг другу с временным сдвигом между циклами прессования.

Предпочтительно приводной механизм поршневого узла содержит по меньшей мере один кривошипно-шатунный механизм или гидроцилиндр, а поршневые части либо совместно соединены с общим приводным механизмом, либо соединены с отдельными приводными механизмами, соответственно.

Согласно изобретению способ изготовления прессованных тюков из сжимаемого материала, в частности фуража, соломы, биомассы или волокнистой массы для сельскохозяйственного и/или промышленного использования в поршневом прессе, содержащем осуществляющий возвратно-поступательное движение поршневой узел, спрессовывающий материал в прессовальной камере попеременно на отдельных частях торцевой поверхности тюка с временным сдвигом между циклами прессования, заключается в том, что материал спрессовывают раздельно и попеременно осуществляющими возвратно-поступательное движение и конструктивно раздельными прессующими поверхностями, расположенными на раздельных поршневых частях поршневого узла.

Предпочтительно в способе согласно изобретению материал перемещают после осуществления цикла прессования только на одной из частей торцевой поверхности тюка и, предпочтительно в поршневом прессе пресс-подборщика с открытым каналом, оставляют неподвижным во время любых последующих циклов прессования на любой другой части торцевой поверхности тюка. Перед циклом прессования порцию материала подают в секцию подачи материала, при этом указанную порцию разделяют на части, которые сжимают раздельно, предпочтительно с нахлестом, в слой материала с временным или фазовым сдвигом между последовательными циклами прессования частей порции материала.

Способ согласно изобретению позволяет также добиться очень высокой плотности тюков с использованием умеренных усилий вытягивания шпагата, а также сохранить механическую нагрузку на работающие элементы умеренной, если окончательное спрессовывание или сжатие тюков осуществляется в несколько этапов с соответствующим временным или фазовым сдвигом между циклами прессования, осуществляемыми отдельными прессующими поверхностями, каждая из которых сжимает материал только на отдельной части торцевой поверхности тюка, площадь которой меньше общей площади поперечного сечения тюка. Например, при повороте кривошипно-шатунного приводного механизма на 360° можно осуществлять несколько циклов прессования, по меньшей мере, одной порции материала. А, например, при повороте на 720° (два оборота) можно подавать и спрессовывать более одной порции материала в течение одного или нескольких циклов прессования с использованием отдельных поверхностей.

Предпочтительно поршневой узел разделен на по меньшей мере две поршневые части, которые приводятся в действие раздельно и с соответствующим временным сдвигом между циклами прессования. Каждая поршневая часть сжимает лишь часть слоя материала, тогда как другая поршневая часть либо вообще не участвует в прессовании, либо не осуществляет одновременное сжатие. Способ позволяет добиться оптимальной высоты и равномерной плотности тюков, обеспечивая равномерное сжатие каждой порции материала с разной степенью в течение по меньшей мере двух циклов прессования в направлении возвратно-поступательного движения поршневых частей.

Предпочтительно поршневая конструкция разделена на по меньшей мере две поршневые части в направлении подачи от канала подачи материала в прессовальную камеру и/или по существу перпендикулярно направлению подачи.

Целесообразно, чтобы поршневой приводной механизм содержал кривошипно-шатунный механизм. Поршневые части могут быть совместно соединены с общим кривошипно-шатунным механизмом. В этом случае механическая нагрузка на кривошипно-шатунный механизм будет умеренной, поскольку преимущественно лишь одна поршневая часть осуществляет цикл прессования, тогда как любые другие поршневые части либо остаются полностью пассивными, либо осуществляют лишь слабое прессование. Как вариант, каждая поршневая часть может быть сопряжена с собственным кривошипно-шатунным механизмом, что позволяет более точно регулировать перемещение поршневых частей и даже изменять при необходимости временной сдвиг между циклами прессования.

Прессующие поверхности поршневых частей выполнены плоскими и могут иметь одинаковые или разные размеры. При разных размерах прессующих поверхностей прессующая поверхность, находящаяся ближе к входу материала, является самой большой для того, чтобы она могла воспринимать инерционное усилие при перемещении слоя материала. Поскольку самая большая прессующая поверхность прикладывает наибольшее прямолинейное усилие к слою тюка, такая поверхность может использоваться для перемещения слоя материала после осуществления цикла прессования. Любая другая поршневая часть с меньшей прессующей поверхностью не может перемещать слои материала, а лишь осуществляет цикл прессования без перемещения слоя материала.

Предпочтительно прессовальная камера имеет прямоугольное сечение. Прессующие поверхности поршневых частей также могут быть прямоугольными.

Как уже отмечалось, предпочтительно лишь одна из поршневых частей используется для перемещения слоя материала после цикла прессования. Предпочтительно для этого используется поршневая часть, имеющая наибольшую прессующую поверхность, предпочтительно поршневая часть, расположенная рядом с входом в прессовальную камеру из канала подачи.

Согласно другому варианту осуществления изобретения поршневая часть, расположенная рядом с входом в прессовальную камеру из канала подачи, осуществляет цикл прессования первой и перед любыми циклами прессования, осуществляемыми другой поршневой частью. Это гарантирует надежное перекрытие входа поршневым узлом, когда поршневые части начинают осуществлять циклы прессования с временным сдвигом между последовательными циклами прессования. Между тем, изобретение также допускает, чтобы последовательные циклы прессования осуществлялись с некоторым наложением между ними, но так, чтобы лишь одна из поршневых частей обеспечивала максимальное прессование, тогда как другая поршневая часть либо лишь начинала прессование, либо уже начинала отодвигаться от слоя материала.

Предпочтительно по меньшей мере одна из поршневых частей, предпочтительно поршневая часть с наибольшей прессующей поверхностью, линейно направляется в прессовальной камере, предпочтительно в несущей раме прессовальной камеры. Это не исключает того, что все поршневые части могут линейно направляться в прессовальной камере. Между тем, предпочтительно, чтобы вместо этого по меньшей мере одна из поршневых частей направлялась вдоль смежной поршневой части, предпочтительно вдоль поршневой части, которая устойчиво направляется в прессовальной камере.

Предпочтительно при повороте кривошипно-шатунного механизма на 360° временной сдвиг между последовательными циклами прессования может соответствовать углу поворота кривошипно-шатунного механизма в диапазоне от 20° до 30°. Такой временной сдвиг не только обеспечивает работу с полной нагрузкой только одной поршневой части, но также позволяет при этом поддерживать высокий производственный темп.

Предпочтительно соответствующие поршневые части соединены посредством по меньшей мере одного шатуна с по меньшей мере одной шатунной шейкой кривошипно-шатунного механизма. Предпочтительно все шатуны соединены с одной и той же шатунной шейкой. Как вариант, шатуны могут быть сопряжены с разными шатунными шейками. Шатуны поршневых частей могут поворачиваться относительно друг друга вокруг шатунной шейки или также могут образовывать альтернативную жесткую конструкцию из шатунов, предпочтительно когда шатуны соединены между собой по бокам соединительной штангой. Преимущество жесткой конструкции из шатунов заключается в том, что она позволяет в значительной мере исключить воздействие боковых усилий на поршневые части или распределять их между поршневыми частями.

Согласно другому варианту между смежными поршневыми частями может быть установлена боковая соединительная штанга, которая удерживает поршневые части относительно друг друга.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения в поршневых частях могут быть выполнены пазы для прохождения через них по меньшей мере одной иглы вязального аппарата с обвязывающим материалом, в частности во время рабочей фазы поршневого пресса, когда одна поршневая часть осуществляет цикл прессования. Игла с обвязывающим материалом предпочтительно может быть элементом одноузлового вязального аппарата.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа слой материала перемещается только за счет использования одной прессующей поверхности, воздействующей на часть всей торцевой поверхности слоя материала и лишь после предварительного осуществления цикла прессования этой части поверхности. Воздействующая прессующая поверхность, предпочтительно прессующая поверхность большего размера, вначале осуществляет цикл прессования, преодолевая противодавление или сопротивление смещению слоя материала, и перемещает слой материала на следующий этап лишь после того, как в ходе цикла прессования была достигнута требуемая степень сжатия. Другие прессующие поверхности не способны преодолевать противодавление и могут осуществлять лишь циклы прессования без перемещения слоя материала. Однако изобретение не ограничено данным конкретным вариантом и допускает, чтобы другая прессующая поверхность также могла перемещать слой материала.

Согласно другому варианту осуществления способа порция материала подается из канала подачи материала в прессовальную камеру перед осуществлением циклов прессования. После этого поданная порция материала разделяется на части по количеству прессующих поверхностей. В этом случае разделенные части порции материала последовательно и более равномерно, предпочтительно даже с нахлестом, спрессовывают в слой материала.

В целях увеличения конечной плотности тюка целесообразно предварительно спрессовывать порцию материала, подаваемого в прессовальную камеру, перед любым циклом прессования между прессующими поверхностями и слоем материала еще на этапе подачи, предпочтительно за счет подачи порции материала подающей граблиной, которая временно также заходит в прессовальную камеру, пока прессующие поверхности еще удалены от слоя материала.

Целесообразно выполнять цикл прессования на одной части поверхности слоя материала, а на другой части поверхности прессование не выполняют или по существу не выполняют. Как вариант, цикл прессования может осуществляться на части поверхности, тогда как на другой части поверхности дополнительное прессование не осуществляется или по существу не осуществляется.

Предпочтительно порцию материала подают в прессовальную камеру, когда прессующие поверхности удалены на максимальное или почти максимальное расстояние от слоя материала.

В качестве примера будут рассмотрены типовые варианты осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 схематично показаны основные элементы поршневого пресса, например, пресс-подборщика с открытым каналом, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид сбоку;

на фиг.2 схематично показан поршневой пресс во время этапа, следующего после этапа перемещения слоя материала, вид сбоку;

на фиг.3 схематично показан поршневой пресс во время следующего этапа его работы, вид сбоку;

на фиг.4 схематично показан поршневой пресс во время еще одного другого этапа работы, вид сбоку;

на фиг.5 схематично показан поршневой пресс согласно другому варианту осуществления изобретения во время этапа работы, аналогичного этапу, показанному на фиг.1, вид сбоку;

на фиг.6 — то же, во время этапа работы, аналогичного этапу работы, показанному на фиг.2;

на фиг.7 — то же, во время другого этапа работы, предшествующего этапу перемещения слоя материала,

на фиг.8 — то же, во время этапа работы, аналогичного этапу работы, показанному на фиг.3,

на фиг.9 схематично показан поршневой пресс согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сбоку;

на фиг.10 показан поршневой пресс согласно варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг.1-4, вид в перспективе.

На фиг.1-4 изображены различные этапы изготовления прессованных тюков для сельскохозяйственного и/или промышленного использования, например из фуража, соломы, биомассы или волокнистых материалов в поршневом прессе Р, являющемся частью пресс-подборщика с открытым каналом (не показан). Поршневой пресс Р имеет, как правило, раму (не показана), вмещающую прессовальную камеру 1. Рама установлена на передвижной тележке, которая может передвигаться либо самостоятельно, либо буксироваться за проушину, сопрягаемую со сцепным устройством буксировочного транспортного средства. Поршневой пресс Р либо оснащен собственным приводом, вроде двигателя внутреннего сгорания, либо приводится гидравлически от буксировочного транспортного средства. Как вариант, поршневой пресс Р может быть встроен в пресс-подборщик.

Канал 9 подачи материала соединен с прессовальной камерой 1, в частности с нижней стороной (вход 8) секции 1а подачи порции материала, которая переходит в прессовальной камере 1в секцию 1b прессования (на фиг.1 — направо) и в секцию 1 с канала для слоя материала. Канал 9 подачи материала соединен с захватным устройством (не показано), содержащим конвейер для перемещения материала, захватываемого с земли, в направлении части канала 9 подачи материала, расположенной рядом с входом 8, где подающая граблина 10, например, поворачивается, подавая соответствующую порцию материала в секцию 1а подачи материала прессовальной камеры. Привод (детально не показан) поршневого пресса Р соединен с соответствующими подвижными элементами поршневого пресса и управляет, например, при помощи механизма сцепления (не показан) скоростью, направлением и интервалами движения элементов.

Прессовальная камера 1 в отсеке 3 содержит поршневой узел 11, который на изображенном варианте осуществления изобретения соединен с приводом 14, например кривошипно-шатунным механизмом, в данном варианте — с коленчатым валом, имеющим по меньшей мере одну шатунную шейку 15. Поршневой узел 11 осуществляет возвратно-поступательное движение с двумя целями: для спрессовывания материала в прессовальной камере 1, а также для направления слоя 4 спресованного материала в канал секции 1с и открытия и закрытия впускного отверстия 8. Слои 4 материала последовательно перемещаются, как показано стрелками 5, вдоль канала секции 1с до тех пор, пока не будет достигнута определенная длина тюка, который после этого связывается обвязочным материалом 24 при помощи вязального аппарата 6 и соответствующей иглы 7, после чего связанный тюк выбрасывается. Разумеется, используется несколько параллельных игл 7, подающих обвязочный материал 24 в вязальный механизм 6, который в этом случае может формировать простой узел в петле обвязочного материала. Подающая граблина 10 также имеет несколько зубцов. В поршневом узле 11 образованы продольные пазы 29 (фиг.10), упрощающие проход каждой из игл 7, а на отдельных этапах использования — проход зубцов подающей граблины 10 через прессовальную камеру 1.

Согласно изобретению поршневой узел 11 имеет по меньшей мере две прессующие поверхности А1 и А2 (может также иметь три или четыре прессующие поверхности, на чертежах не показано), каждая из которых предназначена для спрессовывания соответствующей части 23а, 23b порции 23 материала, подаваемого в камеру 1 прессования, с временным сдвигом между последовательными циклами прессования. В представленном варианте осуществления изобретения прессовальная камера имеет прямоугольное или квадратное поперечное сечение А. Каждая прессующая поверхность A1, А2 является по существу плоской и прямоугольной или квадратной, но с меньшей площадью, чем площадь поперечного сечения А тюка.

Поршневой узел 11 в показанном варианте состоит из по меньшей мере двух конструктивно раздельных поршневых частей 12 и 13, расположенных в прессовальной камере 1 и перемещающихся возвратно-поступательно таким образом, чтобы прессующие поверхности А1 и А2, расположенные на поршневых частях 12 и 13, осуществляли циклы прессования слоев 4 материала (в частности, у заднего торца 4а слоя 4 материала) с временным сдвигом между последовательными циклами прессования, либо с наложением последовательных циклов прессования таким образом, чтобы только одна из прессующих поверхностей A1, А2 осуществляла полное прессование, тогда как другая прессующая поверхность не осуществляла полного прессования, а просто приближалась к слою 4 материала или удалялась от него.

Поршневая часть 12 расположена рядом с входом 8 и может иметь прессующую поверхность А1, которая больше прессующей поверхности А2 поршневой части 13, расположенной в направлении подачи в прессовальную камеру 1 над поршневой частью 12. Таким образом, прессующая поверхность А2 меньше прессующей поверхности А1. Как вариант, все имеющиеся прессующие поверхности A1, А2 могут быть одинакового размера. В случае использования, например, трех или более прессующих поверхностей на конструктивно разделенных поршневых частях поршневая часть, примыкающая к входу 8, может иметь наибольшую прессующую поверхность А1, тогда как все остальные прессующие поверхности могут быть одинаковыми меньшего или даже разного размера. Кроме того, как вариант, поршневой узел 11 может быть разделен на две или более поршневые части (не показаны) поперечно направлению подачи из подающего канала 9 в прессовальную камеру 1.

В показанном варианте поршневой узел 11 приводится в действие общим приводным механизмом 14, например, посредством шатунов 17, 16 изображенного кривошипно-шатунного механизма. Шатуны 16, 17 одним концом соединены с поршневыми частями 12, 13, а другим концом — с общей шатунной шейкой 15 кривошипно-шатунного механизма 14. Как вариант, кривошипно-шатунный механизм 14 может иметь, например, несколько шатунных шеек 15, по количеству поршневых частей, смещенных относительно друг друга в направлении вращения кривошипно-шатунного механизма 14, при этом по меньшей мере две поршневые части будут соединены посредством своих шатунов 17, 16 с разными шатунными шейками.

Вместо кривошипно-шатунного механизма 14, который согласно данному варианту осуществления изобретения приводится в действие приводным механизмом поршневого пресса Р посредством переключаемого сцепления и, например, маховика (не показан), также могут использоваться другие типы возвратно-поступательных механизмов привода, например гидравлические цилиндры или аналогичные устройства, управляемо приводящие в действие взаимно-поступательным образом поршневые части 12 и 13.

На фиг.9, например, показано, что поршневые части 12 и 13 присоединены к отдельным кривошипно-шатунным механизмам 14а и 14b и сопряжены с соответствующими шатунными шейками 15а, 15b посредством шатунов 16, 17.

Дополнительно, как показано на фиг.1, поршневые части 12, 13 или смежные поршневые части поршневого узла 11, соответственно, могут удерживаться относительно друг друга и поперечно направлению возвратно-поступательного движения посредством по меньшей мере одной соединительной штанги 21.

Каждая поршневая часть 12, 13 может линейно направляться в прессовальной камере 1 либо относительно несущей рамы (не показана) прессовальной камеры 1. Между тем, в варианте, показанном на фиг.1, лишь нижняя поршневая часть 12 линейно направляется в прессовальной камере 1, например, при помощи нескольких направляющих элементов 19, скользящих по направляющим 18. Верхняя поршневая часть 13 направляется вдоль нижней поршневой части 12, например, при помощи по меньшей мере одного направляющего элемента 20 нижней поршневой части 12, зацепляющегося с верхней поршневой частью 13. В варианте, показанном на фиг.1, шатуны 17, 16, совместно соединенные с общей шатунной шейкой 15, могут поворачиваться относительно друг друга вокруг оси шатунной шейки 15 при возвратно-поступательном перемещении поршневых частей 12, 13. Ось кривошипно-шатунного механизма 14 расположена таким образом, чтобы поршневые части 12, 13 осуществляли соответствующие циклы прессования (цикл прессования прессующей поверхности А1 показан на фиг.3, а цикл прессования прессующей поверхности А2 — на фиг.4) с временным сдвигом Т между ними, например, соответствующим углу поворота в диапазоне примерно от 20° до 30° при повороте кривошипно-шатунного механизма 14 на 360°.

На этапе работы, показанном на фиг.1, слой 4 спрессованного материала уже находится в канале секции 1с и его задний торец 4а обращен в сторону поршневого узла 11. Поршневые части 12, 13 находятся в убранном положении, например, с небольшим смещением прессующих поверхностей A1, А2 в направлении линейного возвратно- поступательного движения. Торец 4а слоя 4 материала продолжает оставаться в определенном положении в канале секции 1с. Данное положение фиксируется за счет трения слоя 4 прессованного материала и/или при помощи конструктивных средств (не показаны). Игла 7 находится в убранном положении. Подающая граблина 10 только что подала порцию 23 материала через вход 8 в секцию 1а подачи материала прессовальной камеры 1.

Хотя на фиг.1 показано, что порция 23 материала и торец 4а расположены на некотором расстоянии, согласно альтернативному варианту осуществления изобретения (не показан) порция 23 материала может предварительно спрессовываться за счет действия подающей граблины 10 между поршневым узлом 11 и торцом 4а слоя 4 материала. Концевая область зубцов подающей граблины 10 даже может заходить в пазы поршневого узла 11 или поршневой части 12, соответственно, через которые проходит подающая граблина 10.

При дальнейшем вращении кривошипно-шатунного механизма 14 обе поршневые части 12, 13 перемещаются в сторону торца 4а, например, таким образом, чтобы порция 23 подаваемого материала разделялась на две части 23а и 23b. После этого подающая граблина 10 может поворачиваться вниз и выходить из прессовальной камеры 1.

Во время этапа, показанного на фиг.2, поршневой узел 11 перемещается так, чтобы лишь часть 23b порции материала достигала торца 4а за счет перемещения нижней поршневой части 12, тогда как верхняя поршневая часть 13 остается сзади для того, чтобы часть 23а порции материала пока не достигала торца 4а. На данном этапе прессующая поверхность А1 начинает осуществлять цикл прессования части 23b порции материала (фиг.2).

На следующем этапе, показанном на фиг.3, прессующая поверхность А1 завершила цикл прессования и спрессовала часть 23b порции материала до определенной плотности или степени спрессовывания, тогда как прессующая поверхность А2 все еще продолжает перемещаться. Как только степень спрессовывания достигает заданного значения, достаточного для преодоления противодавления, создаваемого слоем 4 материала, на заключительном этапе цикла прессования спрессованная часть 23b порции материала перемещает слой 4 материала таким образом, чтобы торец 4а оказывался в положении 4а′. После этого другая прессующая поверхность А2 начинает цикл прессования, но так, чтобы степень спрессовывания части 23а порции материала была меньше, чем у части 23b.

На следующем этапе, показанном на фиг.4, прессующая поверхность А1 уже немного сместилась влево, а прессующая поверхность А2 завершила цикл спрессовывания части 23а порции к торцу 4а, находящему в положении 4а′. Во время или после данного этапа игла 7 со шпагатом может проходить через пазы 29 в поршневом узле 11 вверх, для подачи шпагата 24 в вязальный аппарат (в данном случае формирующий один узел).

После этапа, показанного на фиг.4, поршневой узел 11 отводится от слоя 4 материала до тех пор, пока он вновь не окажется в положении, показанном на фиг.1.

На фиг.5-8 показаны те же этапы, что и на фиг.1-4 (например, на фиг.7 показан этап перед перемещением слоя материала), для поршневого пресса Р согласно другому варианту осуществления изобретения. Для уменьшения боковых усилий, действующих преимущественно на поршневую часть 12, оба шатуна 16, 17 (в кривошипно-шатунном механизме 14 могут использоваться несколько шатунов 16, 17) согласно данному варианту соединены между собой поперечной штангой 25, например, соединяющей между собой точки соединения шатунов 17, 16 с поршневыми частями 12, 13. Это позволяет создать из шатунов жесткую конструкцию 27. Поршневая часть 12, прессующая поверхность А1 которой может быть больше прессующей поверхности А2 поршневой части 13, линейно направляется, например, при помощи направляющего элемента 19 по направляющим 18 в прессовальной камере 1 или во внешней раме (не показана) поршневого пресса. Поршневая часть 13 опирается на направляющий элемент 20, неподвижно закрепленный на поршневой части 12 (или, как вариант, неподвижно прикрепленный к обеим сторонам прессовальной камеры 1 или внешней раме прессовальной камеры), при этом направляющий элемент 20 входит в зацепление с дугообразным направляющим пазом 28, выполненным на или в поршневой части 13. За счет жесткой конструкции 27, образованной шатунами 16, 17 и поперечной штангой 25, поршневая часть 13 осуществляет легкие колебательные движения в направлении двойной стрелки 26, вокруг оси, образуемой направляющим элементом 20, а также относительно строго линейно направляемой поршневой части 12.

В варианте, показанном на фиг.9 и рассмотренном ранее, временной сдвиг Т между циклами прессования прессующими поверхностями A1, А2, при необходимости можно изменять, например, за счет изменения углового смещения между двумя конструктивно раздельными кривошипно-шатунными механизмами 14а и 14b. Оба кривошипно-шатунных механизма 14а и 14b могут приводиться в движение синхронно, посредством общего привода.

Согласно альтернативному варианту выполнения (не показан) поршневого пресса Р поршневой узел 11 может быть образован тремя или более конструктивно раздельными прессующими поверхностями или поршневыми частями. Каждая поршневая поверхность осуществляет цикл прессования, в то время как другая поверхность только что завершила цикл прессования или собирается начать цикл прессования.

При повороте шатунной шейки 15 на 360° могут осуществляться по меньшей мере два цикла прессования одной подаваемой порции 23. В свою очередь, при повороте на 720° (два поворота) может подаваться и спрессовываться более одной порции 23 материала, например, во время по меньшей мере одного цикла прессования каждой отдельной поверхности.

Способ, реализуемый поршневым прессом Р, показанным на фиг.1-10, осуществляется в пресс-подборщике с открытым каналом следующим образом.

Когда поршневые части 12, 13 приводятся в действие, например, общим кривошипно-шатунным механизмом 14, они спрессовывают материал или смещаются по фазе с временным сдвигом Т. По меньшей мере одна порция 23 материала подается спереди поршневой конструкции 11, когда обе поршневые части 12, 13 находятся в крайнем или почти крайнем отведенном положении. Порция 23 материала также может предварительно спрессовываться во время подачи, перед тем как она спрессовывается в части 23а, 23b порции материала за счет прижатия к уже спрессованному слою 4 материала. Когда обе поршневые части 12, 13 перемещаются в направлении торца 4а слоя материала, вначале нижняя поршневая часть 12 или поршневая часть с наибольшей прессующей поверхностью А1 осуществляет полный цикл прессования, при этом кривошипно-шатунный механизм 14 продолжает работать. Часть 23b порции материала спрессовывается до тех пор, пока максимальный коэффициент уплотнения или степень сжатия не сравняется с противодавлением, создаваемым слоем 4 материала. Поскольку площадь прессующей поверхности А1 поршневой части 12 составляет лишь примерно половину площади всего поперечного сечения А слоя 4 материала, уплотнение или степень сжатия увеличивается в два раза (при таком же противодавлении) по сравнению с уплотнением, обеспечиваемым поршневой конструкцией с единственной прессующей поверхностью, площадь которой соответствует площади поперечного сечения А. Это означает, что прочность конструкции приводного механизма и канала перемещения слоя материала может быть в два раза меньше прочности цельной поршневой конструкции. Во время начала цикла прессования прессующей поверхностью А1 степень сжатия преодолевает противодавление слоя 4 материала. Затем слой материала перемещается на один шаг 5 до тех пор, пока прессующая поверхность А1 поршневой части 12 не достигнет своего конечного положения (положения 4а), например, соответствующего повороту шатунной шейки 15 на угол 255°. Поскольку слой 4 материала перемещается лишь за счет усилия, составляющего половину от обычного усилия, энергия, необходимая для такого этапа перемещения слоя материала, может быть равна половине энергии, необходимой для перемещения слоя материала цельной поршневой конструкцией, при достижении такой же плотности тюка.

После того как слой 4 материала был перемещен на один шаг (в новое положение 4а′ торца 4а), другая поршневая часть 13 осуществляет свой цикл прессования другой части 23а порции материала к верхней части поверхности торца 4а слоя материала с поперечным сечением А. Одновременно с этим поршневая часть 12 отводится из положения 4а′ и больше не прикладывает значительного усилия к слою 4 материала. Часть 23а порции полностью спрессовывается, после того как поршневая часть 13 достигает своего конечного положения (например, при угле поворота шатунной шейки 15 на 285°). Слой 4 материала не обязательно должен перемещаться под действием поршневой части 13, поскольку слой 4 материала уже до этого был перемещен в результате цикла прессования поршневой частью 12, а также ввиду того, что прессующая поверхность А2 меньше поверхности А1. Можно также подавать две или более порций 23 материала и, в конечном счете, совместно спрессовывать их за два оборота шатунной шейки 15. Поскольку слой 4 материала перемещается поршневой частью 12 с усилием, примерно вдвое меньшим усилия, создаваемого цельной поршневой конструкцией, прессующая камера 1 может быть менее прочной. Если в приводном механизме используется маховик, то количество энергии, накапливаемой в маховике, может быть значительно меньше. Кроме этого, крутящий момент, необходимый для приведения в действие поршневой части 12, а затем ведомой поршневой части 13 во время циклов прессования, может быть меньше. Крутящий момент, создаваемый кривошипно-шатунным механизмом 14, также может распределяться в более широком диапазоне углов вращения так, что имеющуюся коробку передач можно использовать более эффективно. Еще одним преимуществом является то, что обвязочный материал 24 становится легче вытягивать, поскольку противодавление уменьшено, следовательно, уменьшается трение при вытягивании обвязочного материала.

Для уменьшения прочности всей конструкции поршневого пресса Р в целом поршневой узел 11 может быть даже разделен на три или более поршневых частей для обеспечения тройной или еще более высокой плотности конечного тюка.

В изображенных вариантах осуществления изобретения поршневой узел 11 разделен в направлении подачи от канала 9 подачи материала к прессовальной камере 1. Между тем, как вариант или как дополнение, поршневой узел 11 может быть разделен и в направлении, по меньшей мере по существу перпендикулярном плоскости вытягивания.

На фиг.10 показаны частично смещенные поршневые части 12, 13, изображенные на фиг.1 или 5, которые удалены от слоя 4 материала, при этом подающая граблина 10 находится в положении готовности, а каждая из игл 7 следует к вязальному аппарату 6 и частично проходит через пазы 29.

Важным аспектом изобретения является то, что при определенном поперечном сечении А и определенном противодавлении слоя 4 материала, сжатие соответствующего материала осуществляется легко и в значительно большей степени за счет спрессовывания лишь на части поверхности торца с поперечным сечением А до тех пор, пока, например, противодавление материала не будет преодолено и слой 4 материала не переместиться на один шаг, например, в пресс-подборщике с открытым каналом. Это достигается за счет примерно одинакового усилия, прикладываемого к соответствующим поршневым частям 12 и 13, и не требует значительного усиления конструкции поршневого пресса и/или приводного механизма. Уменьшенная прессующая поверхность увеличивает степень сжатия, создаваемого поршневой частью и увеличивает общую плотность тюка.

(PDF) Конструктивное проектирование и анализ кривошипно-кривошипного пресса с сервоприводом

Шаг 7

Число поля Somer (S), характеристическое число подшипника, составляет

, найденное с помощью уравнения (П.9). Обобщенное число поля Сомера дано в формуле.

(A.10) где N — угловая скорость (об / с),

л

— вязкость

масляной пленки (Па * с), а P — давление в подшипнике (МПа). Номер Somerfield

очень важен для анализа смазки, указанного проектировщиком

[1,30].

f

W

¼2

p

2

SðA: 9Þ

S¼r

c



2

l

000

N

N

N

На рис. A.2 (a) представлены толщина подшипника и размер фланца как t

стенка

и

h

ange,

соответственно. Отношение общей толщины к диаметру не является критическим, но минимальная и максимальная толщина стенки с рекомендуемыми размерами фланца

приведены на рис.A.2 (b) согласно

ISO-4379 [33]. Толщина стенки рассчитывается по формуле. (П.11) [43].

Легкий: t

стена

¼0: 08Dþ0: 8ðmmÞ

Средний: t

стенка

¼0: 08Dþ1: 6ðmm

Heavy-duty: t

0003

: 11Þ

Шаг 9

Для гидродинамической масляной пленки скорость потока смазки (Q) определяется

с помощью уравнения. (П.12). Здесь b

Q

— коэффициент расхода, который зависит от значения

e

, как указано в таблице A.1 [30].

Q¼60fD

2

BN

320b½lt = minðA: 12Þ

Ссылки

[1] J. Nisbett, R. Budynas, Shigley’s Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill,

New York, 2008.

[2] E. Koc, Makina Elemanları Cilt-1, Nobel Yayın Evi, Adana, 2004.

[3] JE Shigley, CR Mischke, RG Будинас, X. Лю, З. Гао, Машиностроение

Design, McGraw-Hill, New York, 1989.

[4] B.A. Сабо, И. Бабушка, Анализ методом конечных элементов, John Wiley & Sons, 1991.

[5] D.G. Ли, Дж. До Су, Х. Сунг Ким, Дж. Мин Ким, Проектирование и производство композитных конструкций для высокоскоростных станков

, Compos. Sci. Technol. 64 (2004)

1523–1530.

[6] Дж. Сух, Д. Ли, Разработка и производство гибридной полимербетонной станины для высокоскоростного фрезерного станка с ЧПУ

, Int. J. Mech. Матер. Des. 4 (2008) 113–121.

[7] X. Min, J. Shuyun, C. Ying, Улучшенная тепловая модель для станка.

Подшипники

, Int. Дж.Мах. Инструменты Manuf 47 (2007) 53–62.

[8] Р. Нойгебауэр, К. Шефер, М. Вабнер, М. Шультен, Расширенное пространство состояний

моделирование механики станков с непропорциональными амортизаторами, CIRP J. Manuf.

Sci. Technol. 3 (2010) 8–13.

[9] Р. Нойгебауэр, К. Шефер, М. Вабнер, Внедрение элементов управления в расчетах станков с помощью МКЭ

, CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 4 (2011) 71–79.

[10] С. Ху, К. Ян, Б. Пэн, Х. Ван, Переменная двухоборотная фрезерная головка с прямым приводом

Анализ тепловых характеристик нагрузки

, Процедура 3 AASRI (2012) 270–276.

[11] Х. Хаддад, М. Аль Кобаиси, Оптимизация полимербетона, используемого для

производственных баз для прецизионных станков, Compos. Часть B: англ. 43

(2012) 3061–3068.

[12] Р. Патель, С. Дубей, К. Патак, Анализ заполненных балок с использованием метода начальных функций

и сравнение с МКЭ, Eng. Sci. Technol., Int. J. 17 (2014) 158–

164.

[13] M. Mohammed Asif, K.A. Шрикришана, П. Сатья, Моделирование методом конечных элементов

и определение характеристик сварки трением на стыках из дуплексной нержавеющей стали UNS S31803

, Eng.Sci. Technol., Int. J. 18 (2015) 704–712.

[14] A.C.K. Чой, Д.С.К. Чан, A.M.F. Юэн, Применение виртуальных сборочных инструментов для

, улучшающего дизайн продукта, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 19 (2002) 377–383.

[15] W.L. Сюй, Д. Льюис, Дж. Э. Бронлунд, М. Моргенштерн,

Механизм, конструкция и управление движением рычажного жевательного устройства для оценки пищевых продуктов, Mech. Мах.

Теория 43 (2008) 376–389.

[16] Л.М. Гомес-Лопес, В. Мигель, А. Мартинес, Х.Коэльо, А. Калатаюд, Simulation

и моделирование одноточечных инкрементальных процессов формовки в среде Solidworks

, Procedure Eng. 63 (2013) 632–641.

[17] R.M.d.S. Арауджио, Дж. Ландре-младший, D.d.L.A. Сильва, В. Пачеко, М. Пифон, Д.

Oliveira, Влияние высоты расширительного винта на стоматологические эффекты расширителя hyrax

: исследование с конечными элементами, Am. J. Orthod. Дентофак. Ортоп.

143 (2013) 221–227.

[18] М.Накаума, С. Исихара, Т. Фунами, Т. Ямамото, М. Хигашимори,

Деформационное поведение агарового геля на мягком субстрате при инструментальном сжатии

и его компьютерное моделирование, Food Hydrocolloids 36 (2014) 301–

307

[19] R. Halicioglu, LC Дульгер, А. Боздана, Механизмы, классификации и применения сервопрессов

: обзор со сравнениями, в: Proceedings of

the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering

Manufacture, 2015.doi: 0954405415600013.

[20] E. Doege, M. Hindersmann, Оптимизированная кинематика механических прессов с

некруглыми шестернями, CIRP Ann. — Мануф. Technol. 46 (1997) 213–216.

[21] С. Спивак, Р. Дуггирала, К. Барнетт, Прогностический мониторинг и контроль процесса холодной экструзии

, CIRP Ann. — Мануф. Technol. 49 (2000) 383–386.

[22] К.-Х. Чанг, С.-Х. Джу, Параметризация проектирования и интеграция инструментов для оптимизации механизмов на основе CAD-

, Adv.Англ. Софтв. 37 (2006) 779–796.

[23] M.N. Абдулла, В.В. Телегин, Моделирование динамических процессов главного исполнительного механизма

горячекривошипного пресса, Al-Rafadain Eng. J. 19 (2011) 1–

10.

[24] Э. Чжэн, Х. Чжоу, Моделирование и имитация гибкого кривошипно-ползункового механизма

с зазором для закрытой высокоскоростной прессовой системы, Mech. Мах. Теория 74

(2014) 10–30.

[25] M.E. Kütük, L.C. Дюльгер, Гибридная прессовая система: Движение и инверсия

вопросы кинематики, англ.Sci. Technol., Int. J. 19 (2016) 846–856.

[26] Р. Халиджиоглу, Проектирование, синтез и управление механическим сервопрессом: промышленное приложение

(докторская диссертация), Машиностроение, Университет

Газиантеп, 2015.

[27] Coskunoz , Металлический бланк Coskunoz, 1 января 2014 г., доступно по адресу http: //

www.macos.com.tr/.

[28] Р. Халиджиоглу, Л. Дулгер, А. Боздана, Моделирование и симуляция на основе

matlab / simulink: пресс-механизм, в: Journal of Physics: Conference Series,

IOP Publishing, 2014.С. 012053.

[29] Р. Халиджиоглу, Л. Дулгер, А. Боздана, Серво пресс тасары и динамические модели:

uygulamalı bir örnek, в: TRISTOMM-UMTS 2015, _

Измир, 2015 г., стр. 963–970.

[30] E. Koc, Makina Elemanları Cilt-2, Nobel Yayın Evi, Adana, 2004.

[31] W. Glaeser, Справочник: Проектирование подшипников из литой бронзы со смазкой по границе раздела,

Cast Bronze Bearing Institute Inc. , 1978.

[32] В. Глезер, Материалы по трибологии, Elsevier, 1992.

[33] Copper Development Association Inc., Подшипники скольжения из литого медного сплава

Руководство по выбору подшипников скольжения с привязанными и гидропроцессорами

Design, 260 Мэдисон-авеню, Нью-Йорк, 1997.

[34] Ф. Сонг, Й. Ни, З. Тан, Оптимизация проектирования, моделирования и динамического анализа для составной лопасти ветряной турбины

, Procedure Eng. 16 (2011) 369–375.

[35] RBC, Сферические плоские подшипники: каталог RBC, 01 января 2015 г., номер

http: // rbcbearings.ru / литература / pdfs / SPB052010.pdf.

[36] К. Им, Р. Л. Шоу, Ж.-Х. Ли, К.-К. Ким, К.-О. Нам, С.-Х. Юнг, Х.-С. Хван, Х.-К.

Park, Конструкция сборочного инструмента для токамака ИТЭР, Fusion Eng. Des.

86 (2011) 659–662.

[37] Дистрибьюторы Rolex Metal. Механические свойства, Мумбаи, Индия.

[38] D.G. Ульман, Процесс механического проектирования, McGraw-Hill, 2002.

[39] У. Джиндал, Дизайн машин, Pearson Education, Индия, 2010.

[40] Х.Филиз, Конструирование станков: конспект лекций, Университет Газиантепа, Газиантеп,

2011.

[41] SolidWorks, 1 января 2012 г., доступно на сайте www.solidworks.com.

[42] M.J. Neale, Справочник по трибологии, Butterworth-Heinemann, 1995.

[43] S.J. Худак, Руководство по проектированию подшипников, Atlas Bronze, 1995.

Таблица A.1

Определение коэффициента расхода (b

Q

) на основе эксцентриситета (

e

) [30].

e

0.9 0,8 0,7 0,6 0,5

b

Q

(для B / D = 1) 8 12 18 25 33

b

Q

(для B / D = 0,5) 6 14 25 45 —

R , Halicioglu et al. / Engineering Science and Technology, an International Journal xxx (2016) xxx – xxx 13

Цитируйте эту статью в прессе как: R. Halicioglu et al., Конструктивное проектирование и анализ кривошипного пресса с сервоприводом, англ. Sci. Tech., Int. J. (2016), http://dx.doi.org/

10.1016 / j.jestch.2016.08.008

Как выбрать пробивной пресс?

How пробивной пресс w orks

Принцип конструкции пробивного пресса заключается в преобразовании кругового движения в поступательное.

Маховик приводится в движение мощностью главного двигателя, а шестерни, коленчатый вал (или эксцентриковая шестерня) и шатун приводятся в движение муфтой для достижения линейного движения ползуна.

Движение от главного двигателя к шатуну является круговым.

Между шатуном и ползуном должна быть точка перехода как для кругового, так и для линейного движения.

По конструкции имеется примерно два типа механизмов: один шаровой, а другой штифтовый (цилиндрический).

Благодаря этому механизму круговое движение преобразуется в поступательное движение ползуна.

Вырубка давит на материал, вызывая его пластическую деформацию.

Следовательно, необходимо использовать набор форм (верхняя и нижняя формы) для получения необходимой формы и точности.

Материал помещается между ними и деформируется под давлением штамповочного пресса.

Сила реакции, вызванная силой, действующей на материал во время обработки, поглощается механическим корпусом пробивного пресса.

Классификация пуансон пресс

1. Классификация по движущей силе ползуна

Движущая сила ползуна может быть разделена на механическую движущую силу и гидравлическую движущую силу. Таким образом, в зависимости от используемой движущей силы штамповочный пресс можно разделить на:

(1) Механический штамповочный пресс (Mechanical Power Press)

(2) Гидравлические штамповочные прессы

Большая часть общей штамповки листового металла процессы используют механические прессы.

В зависимости от используемой жидкости бывают гидравлические прессы на масляной основе и гидравлические прессы на водной основе.

В настоящее время используется большинство гидравлических прессов на масляной основе, в то время как гидравлические прессы на водной основе в основном используются для больших машин или специальных машин.

2. Классифицируется по движению ползуна

В соответствии с режимом движения ползунка, есть пробивной пресс простого действия, пробивной пресс двойного действия и пробивной пресс тройного действия.

В настоящее время наиболее часто используются штамповочные станки простого действия с одним ползуном, в то время как штамповочные станки двойного и тройного действия в основном используются в процессе волочения автомобильных кузовов и крупных обрабатываемых деталей, количество которых очень мало. .

3. Классифицируется по механизму привода ползуна

(1) Кривошипный пресс

Пресс, в котором используется кривошипно-шатунный механизм, называется кривошипным прессом.

Наиболее частыми причинами использования кривошипно-шатунного механизма являются простота изготовления, правильное определение положения нижнего конца хода и тот факт, что кривая движения ползуна обычно подходит для различных процессов.

Таким образом, этот тип пресса подходит для штамповки, гибки, волочения, горячей штамповки, горячей штамповки, холодной штамповки и почти всех других операций прессования.

( 2) Бесшатунный пресс

Бесчешный пресс также известен как эксцентриковый редукторный пресс.

Конструкция пресса с эксцентриковой зубчатой ​​передачей превосходит конструкцию коленчатого вала с точки зрения жесткости вала, смазки, внешнего вида и технического обслуживания, а недостатком является более высокая стоимость.

Эксцентриковые редукторные прессы более выгодны для более длинного хода, в то время как эксцентриковые редукторные прессы более предпочтительны для более длинных ходов.

(3) Кулачковый пресс

Использование механизма локтевого шарнира на приводе скольжения называется поворотным прессом.

Этот тип пробивного пресса имеет уникальную кривую движения ползуна, при которой скорость ползуна становится очень низкой вблизи нижней мертвой точки (по сравнению с пуансоном коленчатого вала)..

Также правильно определяет положение мертвой точки под ходом.

Таким образом, этот пресс подходит для компрессионной обработки, такой как штамповка и чистовая обработка, и чаще всего используется при холодной штамповке.

(4) Фрикционный пресс

Пресс, в котором используется фрикционный привод и винтовой механизм на орбитальном приводе, называется фрикционным прессом.

Этот пресс идеально подходит для ковки, дробления, гибки, формовки, волочения и т. Д., и универсален в своих функциях.

Широко использовался до войны из-за невысокой цены.

Недостатки, включая положение нижнего конца хода, невозможно определить, низкая точность обработки, низкая скорость производства и перегрузка в случае ошибки управления, необходимость в квалифицированных операторах, поэтому в настоящее время этот процесс постепенно сокращается.

(5) Винтовой пресс

Винтовой механизм на механизме привода ползуна называется винтовым прессом.

(6) Реечный пресс

Использование реечного механизма в механизме привода ползуна называется реечным прессом.

Винтовые прессы имеют почти те же характеристики, что и реечные, и их характеристики примерно такие же, как у гидравлических прессов.

Ранее он использовался для экструзии прессованных футеровок, обрезков и других изделий, прессования масел, тюков и скорлупы (утонение горячим прессом).Однако реечные прессы теперь были заменены гидравлическими прессами и больше не используются, за исключением очень особых обстоятельств.

(7) Link Press

Пробивные прессы, в которых используются различные рычажные механизмы на механизме привода ползуна, называются рычажными прессами.

Целью использования рычажного механизма является сокращение времени цикла при сохранении скорости рисования в пределах лимита во время процесса рисования.

Ускорение приближения хода от верхней мертвой точки к начальной точке обработки за счет уменьшения изменения скорости обработки выдвижения и возврата из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку.

Скорость хода позволяет сократить время цикла по сравнению с прессами с коленчатым валом, что увеличивает производительность.

Этот тип пресса, который имеет более широкую поверхность стола станины, использовался с древних времен для глубокой вытяжки цилиндрических контейнеров с узкими поверхностями станины, а в последнее время — для глубокой вытяжки панелей кузова автомобиля.

(8) Кулачковый пресс

Вырубные машины, в которых используется кулачковый механизм на механизме привода ползуна, называются кулачковыми прессами.

Прессы этого типа отличаются тем, что они имеют соответствующую форму кулачка, чтобы можно было легко получить желаемый профиль движения скольжения.

Однако из-за характера кулачкового механизма трудно передавать большие усилия, поэтому этот тип пресса имеет очень небольшую производительность.

4. Классификация по корпусу форма

По форме корпуса пробивной пресс можно разделить на:

(1) Пробивной пресс с С-образной рамой

(2) H- штамповочный пресс с рамой

В настоящее время большинство штамповочных машин, используемых в общей штамповочной промышленности, представляют собой прессы с С-образной рамой, особенно небольшие штамповочные машины (менее 150 тонн).

Большие машины — это в основном прессы с прямой стороной (Н-образная рама).

Те, кто использует корпус пресса с С-образной рамой, называются прессами с С-образной рамой, а те, кто использует корпус с прямой рамой, называются прессами с прямой рамой или прессом с Н-образной рамой.

(1) Пресс с C-образной рамой

Поскольку корпус штамповочного пресса C-типа несимметричен, сила реакции во время штамповки вызовет деформацию переднего и заднего отверстий корпуса, что приведет к ухудшению параллельность оснастки.

Это самый большой недостаток пресса с С-образной рамой.

Поэтому он обычно используется при давлении около 50% от номинального.

Тем не менее, он по-прежнему пользуется популярностью из-за его хорошей работоспособности, хорошей доступности форм, легкой смены форм и других благоприятных факторов.

В то же время цена пресса с С-образной рамой также относительно невысока, поэтому в настоящее время он является основным продуктом пресса.

Однако мощность пробивного пресса составляет около 300 тонн или меньше.

(2) Прямой боковой пресс

Благодаря симметричному корпусу прямой боковой пресс имеет то преимущество, что он способен выдерживать эксцентричную нагрузку во время работы, но доступ к матрице во время работы затруднен.

Обычно этот тип используется в больших машинах массой более 300 тонн с интегрированным корпусом и трехступенчатым корпусом.

Выбор p unch пресс

При выборе пробивного пресса важно четко понимать, для какой цели он будет использоваться.

По этой причине важно полностью понимать методы обработки, методы работы, функции прессы, технологические тенденции и т. Д., А также правильно понимать рыночные тенденции, ситуации и тенденции и т. Д.

Однако из-за Сложность метода обработки и функции пресса непросто понять, и во многих случаях выбор не основан на истинном понимании цели использования.

Следует проявлять особую осторожность при выборе пробивного пресса, особенно для рационализации, поскольку здесь нет места для ошибки.

Неправильный выбор пресса приведет к снижению эффективности пресса и может привести к потере инвестиций в оборудование.

Пробивная способность состоит из трех основных элементов.

1. Допустимое давление

Это означает положение ползунка в нижней мертвой точке, которая способна создавать тонны давления, также известного как «номинальное давление» или просто «производительность».

Единицы выражены в тоннах.

2. Максимальный крутящий момент

Это положение, в котором создается допустимое давление, также известное как точка создания мощности, выраженная в мм.

3. Рабочий объем

Максимальная полезная мощность, выраженная в кг-м, которая может быть произведена за один ход.

Как правильно выбрать пуансон пресс

Правильное определение методов обработки и методов работы

(1) Правильное определение

методов обработки и инженерии Есть

различные методы штамповки, а иногда и штамповка используются в сочетании с механической обработкой.

При выборе печатной машины сначала проверьте, подходит ли желаемый метод обработки для целевого продукта, является ли это правильным методом обработки и правильным ли количество обработок.

При выборе метода обработки во многом определяется и тип пресса.

(2) Уровень производства

Если партия превышает 3000–5000 штук, выгодно использовать автоматическую подачу.

Когда объем производства велик из-за множества процессов, следует учитывать непрерывную обработку и обработку передачи, а также следует учитывать высокоскоростную автоматическую обработку перфорации и передачи.

Кроме того, необходимо учитывать автоматические машины, такие как высокоскоростные автоматические прессы и трансферные прессы.

Выбор универсального или автоматического пресса зависит от объема производства, но в основном при необходимости следует учитывать необходимое количество.

Всегда поддерживайте соответствующий уровень запасов и учитывайте не только текущий, но и будущий уровень производства, рыночные условия и технологические тенденции.

(3) Взаимосвязь между формой, качеством и размером материалов

Форма и качество материала определяются методом обработки, урожайностью и коэффициентом использования материала.

Форма материала зависит от того, является ли это рулон материала, материал фиксированного размера или полуфабрикат, а также от размера материала метод работы также сильно отличается.

(4) Как поставлять материалы, вывозить продукцию и утилизировать отходы

Вышеупомянутые операции вместе известны как погрузочно-разгрузочные работы.

На производственных предприятиях погрузочно-разгрузочные работы составляют большую часть всех операций.

Таким образом, погрузочно-разгрузочные работы — это не просто позиция частичного переваривания продукции, а должна рассматриваться с точки зрения рационализации всего завода.

Функции, необходимые для пресса, сильно различаются в зависимости от соображений обращения с материалом.

(5) Как использовать подушку штампа

Дополнительные буферы штампа следует учитывать для прессов одинарного действия для операций вытяжки.

Поскольку подушка матрицы обеспечивает высокую производительность, можно выполнять сложные операции вытяжки даже без использования пробивного пресса двойного действия.

Блокирующее устройство требуется в качестве вспомогательного устройства для улучшения характеристик подушки штампа.

Выберите мощность штамповочного станка, подходящую для обработки.

(1) Рассчитайте давление обработки и кривую хода давления обработки.

Рассчитайте максимальное давление, необходимое для обработки, и изменение давления во время рабочего хода.

Многопроцессорная обработка должна определять кривую хода давления для каждого процесса, перекрываться и определять составную кривую хода давления.

Определите максимальное давление, которое необходимо обработать, и кривую хода давления, чтобы определить допустимую нагрузку по давлению.

Решение о работоспособности должно основываться на частоте обработки (количестве циклов в минуту).

Пробивные прессы, оборудованные устройством автоматической подачи, предпочтительно должны иметь двигатель с увеличенной мощностью на одну лошадиную силу.

Желательно выбирать не производительность пресса, которая немного превышает производительность для использования при насыщении, а, скорее, общую производительность 75-80% от номинальной производительности.

(2) Эксцентричная нагрузка, степень сосредоточенной нагрузки

В случае использования двух или более штампов на одном штамповочном станке или при использовании штампа непрерывного действия, конечно, присутствует эксцентричная нагрузка.Однако большинство других процессов штамповки также имеют эксцентрические нагрузки.

Поскольку расчет пробивной способности обычно основан на центральной нагрузке, важно отметить, что допустимая нагрузка на давление может быть уменьшена при наличии эксцентрической нагрузки.

Поэтому для работы с эксцентрической нагрузкой выбирайте пробивную способность с достаточным запасом.

Большинство процессов холодной штамповки связаны с экстремальными сосредоточенными нагрузками.

Для работы с сосредоточенной нагрузкой выбирайте пресс с максимально малым пространством матрицы.

(3) Расчет уменьшения полезной емкости подушки штампа.

Когда установлена ​​подушка штампа, расширяемость пресса равна производительности за вычетом подушки.

Обычно емкость буфера составляет 1/6 номинальной емкости пресса.

На первый взгляд это может показаться малым, но это определенно не низкое значение по сравнению с эффективной способностью вытягивания, доступной для обработки вытяжкой вблизи центра пробивного пресса, но подходящее значение.

Хотя для обработки требуется высокая амортизационная способность, составляющая одну треть от мощности пресса, эффективная способность выдвижения около середины хода стандартного пресса значительно снижается (в крайних случаях теряется способность толкать подушку. ), поэтому следует проявлять особую осторожность.

Следовательно, для такой высокой амортизационной способности, крутящий момент пресса также должен быть выбран как высокий.

Если буферная способность слишком высока, конструкция будет неэкономичной из-за несоответствия крутящего момента, поэтому, если это необходимо, следует рассмотреть возможность использования пресса двойного действия.

Уточнение размерной точности обработанных продуктов

Необходимая точность обработанного продукта определяется использованием продукта и его связью со следующим процессом.

Существует множество причин низкой точности обработки, таких как отклонения толщины листа материала, объема заготовки (процесс экструзии), материала (связанного с сопротивлением деформации), степени смазки и износа матрицы и т. Д. в зависимости от производственного процесса.

Если требуется высокая точность обработки, выберите пресс с высокой жесткостью или пресс с большой производительностью (достаточно большое давление для обработки).

Однако прессы с С-образной рамой не очень эффективны даже с прессами большой мощности, поэтому следует внимательно выбирать пресс с высокой жесткостью.

Полное понимание функции пробивного пресса

(1) Адекватное изучение технических характеристик пресса

Спецификации пресса указывают основную мощность и размер пресса и являются основой для выбора пресса.

Показатель производительности пресса обычно указывает только на давление, и его следует проверять, сочетая крутящий момент и работоспособность.

Пресс, используемый для взрывных работ, должен иметь более короткий ход и более высокий SPM.

Например, высота штампа, ширина рабочей поверхности, Т-образный паз для штампа в сборе на рабочей поверхности, отверстие под штифт для буфера и т. Д. Должны определяться по отношению к штампу, который будет использовал.

Следует отметить, что чрезмерные требования к характеристикам пресса из-за ограничений завода могут отрицательно повлиять на работу пресса.

Следовательно, если спецификации подходят, вам следует выбрать пробивной пресс со стандартными характеристиками, который уже работает надежно и имеет проверенный послужной список.

(2) Выбор пресс-приспособлений

Следует также провести соответствующую проверку приспособлений, так как правильное их использование увеличивает производительность.

Для увеличения производства лучше всего установить автоподатчик для непрерывной обработки.

Если непрерывная обработка затруднена из-за сложности подачи материала и извлечения продукта, для повышения производительности можно использовать таймер для непрерывной работы.

Использование конвейеров или разгрузочных устройств также может быть полезно для повышения производительности.

Например, если матрицу часто меняют, можно использовать устройство быстрой смены (Q.D.C.) матрицы и держателя матрицы.

Учитывайте медленно работающие устройства, устройства смены материала, устройства штабелирования продукции и т. Д.

Вырубные прессы с роликовой подачей должны быть оснащены устройством с регулируемой скоростью.

Кроме того, необходимо подготовиться к установке буферов и питателей или поворотных кулачков в будущем.

Однако, если у вас слишком много сложных приспособлений, это увеличит частоту отказов и затруднит обслуживание, поэтому необходимо выбрать подходящие приспособления для пресса.

(3) Необходимо проверить эластичность функции.

Чтобы поддерживать хорошую норму урожая, функция пресса должна соответствовать тенденции рынка к замене машин на новые.

То есть следует изучить функции, которые можно адаптировать как для крупносерийного, так и для мелкосерийного производства, а также те, которые могут быть изменены в будущих моделях.

Например, мощность привода автоматического подающего устройства обычно берется с коленчатого вала пуансона, чтобы легко выполнить синхронизацию.

Если используется отдельный приводной питатель, его можно легко перемещать благодаря своей независимой мощности, можно свободно комбинировать с любым прессом и адаптировать к изменениям в работе.

(4) Выберите пробивной пресс, который прост в обслуживании и обладает высокой степенью надежности.

Штамповочные изделия производятся в больших количествах и обычно требуют нескольких процессов, поэтому поломка пресса окажет значительное влияние на производство в целом.

По этой причине важно выбрать пресс, который прост в обслуживании, осмотре и имеет высокую степень надежности, особенно в отношении стабильности и долговечности сцепления, тормоза и электрического управления.

(5) Безопасность

Пробивные работы очень опасны, поэтому необходимо принять меры безопасности и включить защитное оборудование в выбор пробивного пресса.

Даже в случае неисправности не произойдет аварии и возможна безопасная работа.

Следовательно, для работы прессов требуются различные устройства блокировки, срезные пластины и устройства защиты от гидравлических перегрузок, а также устройства безопасности для работы двумя руками, линейных и механических операций.

(6) Шум и вибрация

Шум и вибрация на штамповочных заводах запрещены законом из соображений общественного здравоохранения.

Операционная среда — важный вопрос на будущее.

Следовательно, в будущем необходимо проверить меры противодействия шуму и вибрации для прессового оборудования.

(7) Связано с автоматизацией

В последние годы структура производства изменилась, и производственная партия имеет тенденцию к уменьшению, поэтому частота замены форм и материалов увеличилась.

Автоматизация также необходима для экономии труда и времени.

Другими словами, настало время систематизировать автоматическую линию штамповки и обработки для выбора и конфигурации штампов и материалов, настройки штамповочных станков, управления производством и управления объемом производства.

С сегодняшними технологиями это не фантастическая мечта, чтобы автоматическая прессовая линия могла производить желаемый продукт и поддерживать требуемую точность с помощью удаленных инструкций.

<конец>

Проверьте эти

Динамический анализ и разработка контроллера для кривошипно-ползункового механизма с пьезоэлектрическими приводами | Журнал вычислительного проектирования и инженерии

Абстрактные

Исследовано динамическое поведение кривошипно-ползункового механизма, связанного с интеллектуальной гибкой шатунной головкой.Изучено влияние различных параметров механизмов, в том числе длины кривошипа, гибкости шатуна и массы ползуна, на динамическое поведение. Предлагаются две схемы управления для упругодинамического подавления вибрации гибкого шатуна, а также для получения постоянной угловой скорости кривошипа. Первая схема основана на подходе к линеаризации с обратной связью, а вторая — на регуляторе скользящего режима. Входные сигналы подаются электродвигателем, расположенным в месте заземления кривошипа, и двумя слоями пьезоэлектрической пленки, прикрепленными к верхней и нижней поверхностям шатуна.Оба контроллера успешно подавляют колебания упругой тяги.

Основные моменты

• Исследуется динамическое поведение кривошипно-ползункового механизма, связанного с интеллектуальной гибкой шатуной.

• Исследовано влияние различных параметров механизмов, в том числе длины кривошипа, гибкости шатуна и массы ползуна, на динамическое поведение.

• Предлагаются две схемы управления для упругодинамического подавления вибрации гибкого шатуна, а также для получения постоянной угловой скорости кривошипа.

• Контроллеры основаны на подходе линеаризации обратной связи и регуляторе скользящего режима.

Абстрактное графическое изображение

Абстрактное графическое изображение

Номенклатура

Номенклатура

• r

• L

• θ

• ψ

  Угол шатуна относительно земли

  906 938 906 гибкий кривошипно-ползунковый механизм

• F _i

• τ _i

  приложенный крутящий момент в системе

• 90

• Момент инерции кривошипа

• A

  Поперечное сечение шатуна

• Ms

• Mc

33

• H

• d ₃₁

• V

  приложенное напряжение к пьезоэлементу

• X → B

  скорость конца шатуна

1 Введение

Высокая скорость работы, превосходная надежность и точность работы — основные характеристики современного промышленного и коммерческого оборудования.Традиционный анализ твердого тела, предполагающий низкие рабочие скорости, становится недостаточным для описания характеристик таких высокоскоростных систем. Необходимо глубокое понимание динамического поведения современных машин, выполняющих высокоскоростные операции, которые основаны на многотельных системах, таких как кривошипно-шатунные механизмы. Несколько исследователей работали над разработкой подходящих составов с этими механизмами. Neubauer et al. исследовали поперечное отклонение упругого шатуна кривошипно-ползункового механизма, пренебрегая продольной деформацией, кориоло- совой, относительной тангенциальной и относительной нормальной составляющими ускорения [1].Хси и Шоу изучали нелинейный резонанс гибкого шатуна, рассматривая как продольный, так и поперечный прогиб стержня [2]. Они исследовали, что шатун ведет себя как система с смягчающим типом нелинейности, которая подвергается внешним и параметрическим возбуждениям. Чен и Чиан изучали влияние длины кривошипа на динамическое поведение демпфированного гибкого шатуна [3]. Zheng et al. и Muvengi et al. рассмотрели эффект совместного зазора, а Рейс и др. добавили эффект трения в динамический анализ механизма [4–6].Сложность динамической модели гибких механизмов и их высокая нелинейность затрудняют управление этими системами. Некоторые исследователи пытались уменьшить или устранить колебания гибких механизмов, вызванные одним или несколькими гибкими звеньями [7–9].

Каркуб и Йигит разработали контроллер для четырехзвенного механизма с гибкой муфтой. Их система с обратной связью могла отслеживать заданное движение на уровне входного звена. Контроллер PD мог перемещать механизм в желаемое положение и поглощать эластодинамические колебания [10].Каркуб также разработал контроллер на основе μ-синтеза для подавления эластодинамических колебаний кривошипно-ползункового механизма, связанного с очень гибким шатуном [11]. Санна и Смаили разработали многовариантный оптимальный контроллер для четырехзвенного механизма с гибкой муфтой, используя динамическую модель конечных элементов. Результаты были реализованы на экспериментальном стенде с использованием пары пьезокерамических датчиков / актуаторов [12].

Здесь мы сосредоточимся на изучении влияния параметров различных механизмов на динамическое поведение и вращение кривошипа с учетом поперечного прогиба шатуна.Даже при отсутствии внешнего возбуждения вращение кривошипа возбуждает шатун и вызывает вибрацию. Мы успешно подавили колебания упругой связи с помощью двух пьезоэлектрических актуаторов и нелинейных регуляторов, разработанных на основе линеаризации обратной связи и скользящего режима.

2 Моделирование механизма

Уравнение движения гибкого кривошипно-шатунного механизма выводится с использованием подхода Эйлера – Лагранжа [13–17]. Предполагается, что механизм движется в горизонтальной плоскости, а продольные дефекты незначительны.Схема кривошипно-шатунного механизма с гибким шатуном изображена на рис. 1. Параметры механизма определяются следующим образом: r — длина кривошипа; L — длина шатуна; θ — угол поворота коленчатого вала; ψ — угол шатуна относительно земли; x и w — координаты x и y , соответственно, любой точки на шатуне в системе координат e → `1 − e → 2.

Рис.1

Кривошипно-шатунный механизм.

Рис. 1

Кривошипно-шатунный механизм.

Положение любой точки на гибком шатуне (рис. 1) задается равным

R → = (rcosθ + wcosψ + xcosψ) i → + (rsinθ + wsinψ − xsinψ) j →

(2) y — составляющая смещения конечной точки шатуна на x = l , которую можно получить, взяв скалярное произведение вектора смещения R → и j → равным нулю. Следовательно, используя метод суммирования мод, отклонение w определяется как где qi (t) — формы колебаний гибкого ползункового кривошипно-шатунного механизма.Для вывода модели гибкого механизма используются уравнения Эйлера – Лагранжа. Пусть L = T − U⁠, где T и U — кинетическая и потенциальная энергии системы соответственно. Уравнения движения могут быть получены с помощью следующего уравнения:

ddt (∂L∂ξ̇i) −∂L∂ξi = Fi + τi

(5) где Fi — неконсервативные силы, τi — приложенный к системе крутящий момент, и ξ → — вектор отклонения.

[ξ1, ξ2,…, ξn + 1] = [θ, q1 (t), q2 (t),…, qn (t)]

(6) Затем вычисляется кинетическая энергия системы:

T = 12Icθ̇2 + 12ρA∫0lR → ̇R → ̇dx + 12msẊB2

(7) где ms — масса ползуна, X → B — скорость конечной точки шатуна, Ic — момент инерции кривошипа, а ρ, A — плотность и поперечное сечение шатуна соответственно.

R → ̇R → ̇ = (- rθ̇sinθ + ẇcosψ + (x + w) dcosψdt) 2+ (rθ̇cosθ + ẇsinψ + (w − x) dsinψdt) 2

(8)

X → B = (- rθ̇sinθ + xdcosψdt) i →

(9) Зависимая координата ψ затем опускается с использованием голономной связи кривошипно-ползункового механизма (уравнение (3)). Потенциальная энергия механизма определяется выражением

U = 12l0lEI (∂2w∂x2) 2dx + mcgr2sinθ

(10) Для одномодовой модели

U = q12EI2 (πl) 4∫0lsin2πxldx = q12EI.l4 (πl) 4 + mcgr2sinθ

(11) где EI — жесткость на изгиб. Уравнения движения кривошипно-шатунного механизма n +1 можно записать в следующем формате.Теперь, используя определенную потенциальную и кинетическую энергии, вводя лагранжиан и взяв производные, уравнение движения кривошипно-шатунного механизма получим в таком виде

Mξ¨ + B (ξ, ξ̇) + G (ξ) + F = τ

(12) где M — матрица масс, которая является симметричной, а B включает в себя члены Кориолия и центробежности, а G содержит члены гравитации и потенциальной энергии, а F обозначает трение, прикладываемое к механизму и τ — приложенный крутящий момент на кривошипе.Затем уравнение движения решается численно с использованием функции ODE программного обеспечения MATLAB. Таким образом, уравнения сначала переписываются в модели пространства состояний.

3 Динамическое поведение

В этом разделе исследуется влияние параметров механизма на динамический отклик системы. Для шатуна рассматривается одиночный режим. Поскольку шатун можно смоделировать как штифт-штифт, достаточно одного режима и достаточно точного. Параметры механизмов, используемых в динамическом анализе, приведены в таблице 1.

переменная .	Определение .	Значение .
R	Длина кривошипа	10 см
L	Длина шатуна	30 см
Mc	Масса кривошипа	2 (ρ) ( π ) час
EI	Гибкость	0.2
ρ	Плотность материала	7850
H	Радиус стержня	0,02 см

5 кг 9111 9111 Плотность материала

Переменный .	Определение .	Значение .
R	Длина кривошипа	10 см
L	Длина шатуна	30 см
Mc	Масса кривошипа	2 (ρ) ( π ) час
EI	Гибкость	0,2	7 9111
H	Радиус стержня	0,02 см

Переменная .	Определение .	Значение .
R	Длина кривошипа	10 см
L	Длина шатуна	30 см
Mc	Масса кривошипа	2 (ρ) ( π ) час
EI	Гибкость	0.2
ρ	Плотность материала	7850
H	Радиус стержня	0,02 см

5 кг 9111 9111 Плотность материала

Переменный .	Определение .	Значение .
R	Длина кривошипа	10 см
L	Длина шатуна	30 см
Mc	Масса кривошипа	2 (ρ) ( π ) час
EI	Гибкость	0,2	7 9111
H	Радиус стержня	0,02 см

Мы изучили влияние гибкости шатуна, длины кривошипа и массы ползуна на динамическое поведение механизма.

3,1 Длина шатуна

Малые углы поворота коленвала относительно длины шатуна приводят к меньшей амплитуде вибрации и более периодическому результату.

3,2 Масса ползуна

По мере уменьшения массы ползуна амплитуда вибрации шатуна увеличивается и получается непредсказуемый ответ как по углу поворота кривошипа механизма, так и по амплитуде вибрации.

3.3 Гибкость шатуна

Увеличение EI приводит к более жесткому механизму, и амплитуда вибрации уменьшается, как и ожидалось.Диаграмма θ в фазовой плоскости показывает более периодическую реакцию.

3,4 Постоянная угловая скорость кривошипа

Учет постоянной угловой скорости кривошипа исключает одно из дифференциальных динамических уравнений второго порядка, поскольку угол поворота кривошипа известен в каждый момент времени. В этой ситуации интерес представляет амплитуда колебаний шатуна.

Изучается частотная характеристика амплитуды вибрации в зависимости от параметров механизма при постоянной угловой скорости кривошипа.Амплитуда колебаний шатуна отложена относительно безразмерной угловой скорости кривошипа (рис. 2–4). где ω1 — первая собственная частота стержневой балки. При Ω = 1⁠ механизм резонирует. В зависимости от параметров механизма значение пика вибрации на резонансной частоте различается. Отклик в фазовой плоскости при Ω = 1 показан на рис. 5, что указывает на неустойчивый фокус и проясняет нестабильность механизма.

Рис.2

(а) диаграмма фазовой плоскости θ ( r = 0,003), (б) диаграмма фазовой плоскости θ ( r = 0,1), (в) диаграмма фазовой плоскости q ₁ ( r = 0,003), и (d) диаграмма фазовой плоскости для q ₁ ( r = 0,1).

Рис.2

(а) Диаграмма в фазовой плоскости для θ ( r = 0,003), (б) диаграмма в фазовой плоскости для θ ( r = 0,1), (в) диаграмма в фазовой плоскости для q ₁ ( r = 0.003), и (d) диаграмма фазовой плоскости для q ₁ ( r = 0,1).

Рис.3

(a) Диаграмма в фазовой плоскости для θ (ms = 5), (b) диаграмма в фазовой плоскости для θ (ms = 0,5), (c) диаграмма в фазовой плоскости для q ₁ (ms = 5), и (d) диаграмма фазовой плоскости q ₁ (ms = 0,5).

Рис. 3

(a) Диаграмма в фазовой плоскости для θ (мс = 5), (b) диаграмма в фазовой плоскости для θ (мс = 0,5), (c) диаграмма в фазовой плоскости для q ₁ (мс = 5), и (d) диаграмма фазовой плоскости q ₁ (ms = 0.5).

Рис. 4

(a) Диаграмма фазовой плоскости θ ( EI = 0,2), (b) диаграмма фазовой плоскости θ ( EI = 20), (c) диаграмма фазовой плоскости q ₁ ( EI = 0,2), и (d) диаграмма фазовой плоскости для q ₁ ( EI = 20).

Рис. 4

(a) Диаграмма в фазовой плоскости для θ ( EI = 0,2), (b) диаграмма в фазовой плоскости для θ ( EI = 20), (c) диаграмма в фазовой плоскости для q ₁ ( EI = 0.2) и (d) диаграмма фазовой плоскости q ₁ ( EI = 20).

Рис. 5

Диаграмма амплитуды колебаний в фазовой плоскости при Ω = 1⁠.

Рис. 5

Диаграмма амплитуды колебаний в фазовой плоскости при Ω = 1⁠.

Частотная характеристика амплитуды колебаний шатуна изображена на рис. 6 для небольшой длины кривошипа ( r = 0,003 м и ms = 0,5 кг). С учетом параметров механизма проведено сравнительное исследование АЧХ колебаний шатуна (рис.7). Пика резонанса усиливается с увеличением длины кривошипа. Также достаточно большая длина кривошипа приводит к нестабильности механизма на высоких частотах. Другими словами, увеличение длины кривошипа снижает критическую угловую скорость.

Рис. 6

АЧХ функция амплитуды колебаний.

Рис. 6

АЧХ функция амплитуды вибрации.

Рис. 7

Зависимость АЧХ от параметров механизма.

Рис. 7

Зависимость АЧХ от параметров механизма.

Затем строится диаграмма амплитуды вибрации в фазовой плоскости и сравнивается для каждого Ω⁠.

4 Конструкция контроллера

Для разработки контроллера для подавления упругодинамических колебаний гибкого шатуна разработаны два типа контроллеров. Один основан на методе линеаризации с обратной связью, а другой — на контроллере скользящего режима, который представляет собой надежный метод управления.

Выше были выведены два вида динамических уравнений. В первом случае угол поворота коленчатого вала и его производные рассматриваются как состояния динамического уравнения и связаны с прогибом гибкого шатуна. Для этого случая разработан контроллер, основанный на подходе с обратной связью, и упругодинамические колебания гибкого шатуна подавляются, а угол поворота кривошипа и угловые скорости отслеживаются по желаемой синусоидальной траектории. Во втором динамическом уравнении учитывается постоянная угловая скорость кривошипа, и в уравнении неизвестны только прогиб упругого рычага и его производная.В этом случае реализован регулятор скользящего режима для устранения и подавления вибраций очень гибкого шатуна.

Считается, что входные управляющие сигналы подаются электродвигателем, созданным в месте заземления кривошипа, и двумя слоями пьезоэлектрической пленки, прикрепленными к верхней и нижней поверхностям шатуна. Пьезоэлектрические элементы оказывают на луч распределенный момент, который пропорционален приложенному к ним напряжению. Этот момент зависит от нескольких параметров, таких как диэлектрический коэффициент, упругость и толщина пьезоэлемента и шатуна.Значение момента определяется выражением [18, 19]

M1 = (Eawatatb) γγ + 6Λ, γ = EbwbtbEawataΛ = d31taV

(14) где Eb⁠, wb и tb — модуль упругости, толщина в направлении Y и толщина у Z направление алюминиевой балки соответственно. Ea⁠, wa и ta — модуль упругости и толщина пьезоактуаторов. d31⁠ — диэлектрический коэффициент, а В, — напряжение, приложенное к пьезоэлементу.

Возвращаясь к методу Эйлера – Лагранжа при выводе динамических уравнений, этот момент возникает как момент в правой части уравнения, связанный с прогибом гибкой соединительной тяги, которая рассматривается в данном исследовании как управляющее воздействие (рис.8).

Рис. 8

Недолет при определенной угловой скорости.

Рис. 8

Недолет при определенной угловой скорости.

Отклик механизма разомкнутого контура при приложении постоянного входного крутящего момента к кривошипу от двигателя изображен на рис. 9, который указывает отклонение в средней точке гибкого шатуна. Крутящий момент двигателя появляется только в дифференциальном уравнении первого второго порядка, связанном с углом поворота коленчатого вала.Поскольку уравнения движения гибкого ползуна-кривошипа связаны вместе, вращение кривошипа вызывает вибрацию в шатуне.

Рис. 9

Отклик разомкнутого контура отклонения средней точки гибкого шатуна.

Рис. 9

Отклик разомкнутого контура на отклонение средней точки гибкого шатуна.

4.1 Конструкция контроллера с использованием метода линеаризации обратной связи

Основная идея в этом методе состоит в том, чтобы исключить нелинейные члены динамического уравнения гибкого ползункового кривошипно-шатунного механизма с помощью обратной связи по состоянию и приложения соответствующего входного крутящего момента к системе.

В этом разделе он предназначен для подавления вибраций упругого рычага, помимо получения постоянной угловой скорости для кривошипа. Это означает, что кривошип предназначен для отслеживания желаемой синусоидальной траектории. Двигатель прикладывает один из моментов, вычисленных с помощью метода линеаризации с обратной связью, а другой — пьезоэлементом при подаче соответствующего напряжения.

τ1 = θ¨des − k1θ˜̇ − k2θ˜

(15) где θdes — это путь, по которому угол поворота кривошипа желательно отслеживать, а θ˜ — ошибка отслеживания.

τ2 = −k1′q̇1 − k2′q1

(16)

Желательно, чтобы q1 было равно нулю, поэтому qdes≡0, q˜1 = q1⁠.

k1, k2 — параметры управления, которые гарантируют требуемое поведение замкнутого контура отклика системы. Выбирая k1 = 4 = 2ξωn, k2 = 4 = ωn2, получаем критический отклик на демпфирование. Реакции замкнутого контура механизма показаны на рис. 10. Контроллер включается через одну секунду.

Рис. 10

(a) Отклик в замкнутом контуре угла поворота коленчатого вала (через метод линеаризации обратной связи), (b) Отклик в замкнутом контуре θ̇ (через подход линеаризации обратной связи), (c) Отклик в замкнутом контуре средней точки отклонение (через подход линеаризации обратной связи), (d) отклик q̇1 в замкнутом контуре (через подход линеаризации обратной связи), (e) диаграмма фазовой плоскости θ⁠, (f) диаграмма фазовой плоскости q1⁠.

Рис. 10

(a) Отклик в замкнутом контуре угла поворота коленчатого вала (через метод линеаризации обратной связи), (b) Отклик в замкнутом контуре θ̇ (через подход линеаризации обратной связи), (c) отклик в замкнутом контуре среднего отклонение точки (через подход линеаризации обратной связи), (d) отклик q closed1 в замкнутом контуре (через подход линеаризации обратной связи), (e) диаграмма фазовой плоскости θ⁠, (f) диаграмма фазовой плоскости q1⁠.

Замечено, что разработанный контроллер эффективно подавляет эластодинамические колебания гибкого шатуна, а угол поворота кривошипа и угловая скорость позволяют при необходимости отслеживать желаемый синусоидальный путь.Диаграмма фазовой плоскости угла поворота коленчатого вала также подтверждает периодический желаемый путь для кривошипа.

4.2 Конструкция контроллера в скользящем режиме

Управление скользящим режимом — это переменная структура, а также надежный метод управления. В этом методе введено упрощение обозначений, которое позволяет заменять задачи n-го порядка эквивалентными задачами 1-го порядка, которыми очень легко управлять.

Поверхность с ( t ), изменяющаяся во времени, определяется скалярным уравнением s (x,; t) = 0⁠, где q˜1 — ошибка отслеживания.При подавлении упругодинамических колебаний кривошипно-шатунного механизма желаемый q1 равен нулю.

Задача слежения за q˜1 → 0 эквивалентна приближению к поверхности скольжения и оставлению на ней. Действительно, s≡0 представляет собой линейное дифференциальное уравнение с единственной точкой равновесия q˜≡0⁠.

Положительно определенная функция Ляпанова определяется как производная от V (s), которая гарантирует стабильность и отслеживание системы. Входной управляющий сигнал затем разрабатывается так, чтобы удовлетворять приведенному ниже условию

V2 (s) = 12ddts2 = s.ṡ≤ − η | s |

(20)

Приведенное выше неравенство утверждает, что квадрат расстояния до поверхности, измеренный с помощью s2, уменьшается вдоль всех траекторий системы. Таким образом, он ограничивает траектории так, чтобы они указывали на поверхность скольжения s (t) ⁠.

Закон управления, основанный на формуле. (20) реализовано на уравнении динамики гибкого шатуна, при этом предполагается постоянная угловая скорость.

Mq¨1 + B (q1, q̇1) = τ2⇒q¨1 = F (q1, q̇1) + u

(21) где F = −BM, а τ2 = Mu

V̇ (s) = 12ddts2 = s.ṡ ≤ − η | s | ⇒ {s <0, u = η − F − λq̇1s> 0, u = −η − F − λq̇1

(23)

Ур.(23) подразумевает несогласный закон управления системой. Ответы замкнутого контура показали, что система по траектории приближается к поверхности скольжения и пытается удержаться на ней. Поскольку выполнение соответствующего переключения управления не является мгновенным, возникает дребезжание, что нежелательно на практике, поскольку оно связано с высокой управляющей активностью и выходом из строя пьезоактуаторов (рис. 11).

Рис. 11

Диаграмма в фазовой плоскости упругодинамических колебаний.

Рис. 11

Диаграмма в фазовой плоскости упругодинамических колебаний.

Здесь представлен новый закон управления, основанный на методе Филиппова для построения эквивалентной динамики для устранения дребезга. После достижения траекторий к поверхности скольжения к системе подается эквивалентный управляющий сигнал ueq, который можно интерпретировать как непрерывный закон управления. Отклики замкнутого контура системы, основанной на подходе скользящего режима и с учетом метода Филиппова, затем показаны на рис.12 и 13. Как показано на рисунках, вибрация устранена. В этой системе λ выбрано равным 3 и η = 0,5⁠. Угловая скорость кривошипа ω = 0,4ω1⁠.

Рис. 12

(a) Ответ q1⁠ в замкнутом контуре, (b) Отклик q̇1⁠ в замкнутом контуре.

Рис. 12

(a) Ответ q1⁠ в замкнутом контуре, (b) Отклик q̇1⁠ в замкнутом контуре.

Рис. 13

Диаграмма в фазовой плоскости q1 (дребезжание устранено).

Фиг.13

Диаграмма фазовой плоскости q1 (дребезжание устранено).

5 Заключение

Исследовано динамическое поведение кривошипно-шатунного механизма с гибким шатуном. Уравнения движения механизма выводятся с использованием метода Эйлера – Лагранжа и метода суммирования мод. Динамический отклик системы зависит от параметров механизмов. Мы исследовали влияние длины кривошипа, гибкости шатуна и массы ползуна на динамическое поведение системы.Увеличение длины кривошипа приводит к увеличению амплитуды вибрации и непредсказуемому движению механизма. Уменьшение массы ползуна и увеличение гибкости шатуна приводят к тем же выводам. Заметив функцию частотной характеристики, увеличение длины кривошипа увеличивает значение подрыва в резонансе, а также снижает критическую скорость, что дестабилизирует механизм. Для подавления упругодинамических колебаний гибкого шатуна используются две схемы управления.Первая схема основана на линеаризации обратной связи, а вторая — на регуляторе скользящего режима. Затем производительность контроллера скользящего режима улучшается за счет использования метода Филиппова, и дребезжание устраняется. Управляющие воздействия применяются электродвигателем к заземляющему соединению кривошипа и двумя слоями пьезоэлектрической пленки, прикрепленными к верхней и нижней поверхностям шатуна.

Список литературы

[1]

Хемили

I.

,

Romdhane

L.

Динамический анализ гибкого кривошипно-шатунного механизма с зазором

.

евро. J. Mech — A / Solids

,

2008

;

27

:

882

—

898

. [2]

Hsieh

S. R.

,

Shaw

S. W.

Динамическая стабильность и нелинейный резонанс гибкого шатуна: одномодовая модель

.

J. Sound Vib.

,

1994

;

170

:

25

—

49

.[3]

Jen-San

C.

,

Chu-Hsian

C.

Влияние длины кривошипа на динамическое поведение гибкого шатуна

.

ASME J. Vib. Акуст.

,

2001

;

123

:

318

—

323

. [4]

Zheng

E.

,

Zhou

X.

Моделирование гибкого кривошипно-ползункового механизма с зазором для закрытого высокоскоростного пресса система

.

мех. Мах. Теория

,

2014

;

74

:

10

—

30

. [5]

Reis

VL

,

Daniel

GB

,

Cavalca

KL

Динамический анализ планарного ползуна со смазкой — кривошипно-шатунный механизм и контактные эффекты Герца

.

мех. Мах. Теория

,

2014

;

74

:

257

—

273

. [6]

Muvengei

O.

,

Kihiu

J.

,

Ikua

B.

Численное исследование параметрических эффектов на динамический отклик плоских многочастных систем с различным расположением бесфрикционных шарниров с вращательным зазором

.

мех. Мах. Теория

,

2012

;

53

:

30

—

49

. [7]

Zhang

X.

,

Mills

JK

,

Cleghorn

WL

Экспериментальная реализация управления движением в режиме вибрации 3 Гибкий параллельный манипулятор PRR с несколькими датчиками PZT

.

J. Vib. Control

,

2010

. [8]

Kao

CC

,

Chuang

CW

,

Fung

RF

Самонастраивающееся ПИД-регулирование в системе кривошипно-ползунковый механизм путем применения роя частиц Оптимизационный подход

.

Мехатроника

,

2006

;

16

(

8

)

513

—

522

. [9]

Zhang

X.

,

Shao

C.

,

Li

S.

,

Xu

D.

,

Erdman

A. G.

Надежный контроль вибрации H∞ для систем гибкого рычажного механизма с пьезоэлектрическими датчиками и исполнительными механизмами

.

J. Sound Vib.

,

2001

;

243

(

1

)

145

—

155

. [10]

Mansour

A. K.

Управление упругодинамическими колебаниями гибкого кривошипно-ползункового механизма с помощью -синтеза

.

Мехатроника

,

2000

;

10

:

649

—

668

. [11]

Каркоуб

M.

,

Yigit

A. S.

Контроль вибрации четырех стержневого механизма с очень гибкой муфтой

.

J. Sound Vib.

,

1999

;

222

:

171

—

189

. [12]

Sannah

M.

,

Smaili

A.

Активное управление эластодинамическими колебаниями четырехзвенной системы механизма с помощью интеллектуальной соединительной муфты оптимальное многопараметрическое управление: экспериментальная реализация

.

Пер. ASME J. Mech. Des

,

1998

;

120

:

316

—

326

. [13]

Pirbodaghi

T.

,

Fesanghary

M.

,

Ahmadian

MT

Нелинейный анализ колебаний композитных пластин на нелинейно-упругих основаниях

.

J. Frankl. Inst.

,

2011

;

348

:

353

—

368

. [14]

Пирбодаги

Т.

,

Ахмадиан

M. T.

,

Fesanghary

M.

О методе гомотопического анализа нелинейных колебаний балок

.

мех. Res. Commun.

,

2009

;

36

:

143

—

148

. [15]

Steen

K.

Сложные моды и частоты в затухающих конструктивных колебаниях

.

J. Sound Vib.

,

2004

;

270

:

981

—

996

.[16]

Пирбодаги

T.

,

Hoseini

S.

Нелинейные свободные колебания симметрично консервативной двухмассовой системы с кубической нелинейностью

.

J. Comput. Нелинейный Дин.

,

2009

;

5

(

1

)

011006

. [17]

Hoseini

S. H.

,

Pirbodaghi

T.

,

Ahmadian

M. T.

,

G. Farrahi 9H.

О свободных колебаниях большой амплитуды конических балок: аналитический подход

.

мех. Res. Commun.

,

2009

;

36

(

8

)

892

—

897

. [18]

Chopra

I.

Обзор современного состояния интеллектуальных структур и интегрированных систем

.

AIAA J.

,

2002

;

40

:

2145

—

2187

. [19]

Cameron

B.

,

Larry

L. H.

,

Spencer

P. M.

,

Mark

S. E.

Динамическое моделирование совместимых механизмов сжатия с постоянной силой

.

мех. Мах. Теория

,

2003

;

38

:

1469

—

1487

.

Общество инженеров CAD / CAM

Кривошип (механизм) | История Вики

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, посредством которого возвратно-поступательное движение передается на вал или принимается от него.Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или возвратно-поступательное в круговое движение. Рычаг может быть изогнутой частью вала или отдельным рычагом, прикрепленным к нему. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, совершает круговое движение, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Этот термин часто относится к кривошипу, приводимому в действие человеком, который используется для ручного поворота оси, как в шатуне велосипеда или в сверле со скобами и сверлами.В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывая возвратно-поступательное усилие к кривошипу. Часто есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней, чтобы держать ее в руке, или в случае работы ногой (обычно со второй рукой для другой ноги) с свободно вращающаяся педаль.

Файл: Bundesarchiv Bild 135-BB-152-11, Tibetexpedition, Tibeter mit Handmühle.jpg

Тибетцы, управляющие кверном (1938). Перпендикулярная ручка таких вращающихся ручных фрез работает как кривошип. ^{[1] [2]}

Эксцентричный кривошипно-подобный механизм появился в Китае с 4 века до нашей эры. ^[3] Ручные кривошипы использовались во время династии Хань (202 г. до н.э. — 220 г. н.э.), как изображают модели глазурованных гробниц эпохи Хань из I века до н.э., и впоследствии использовались в Китае для наматывания шелка и прядение конопли, для веялки сельскохозяйственных культур, в водяном просеивателе муки, для металлургических сильфонов с гидравлическим приводом и в лебедке колодца. ^{[4] [5]} Самое раннее использование кривошипа в машине произошло в веялке с кривошипным приводом в провинции Хань, Китай. ^[6]

Римская железная рукоятка кривошипа была обнаружена при раскопках в Августе Рорика, Швейцария. Изделие длиной 82,5 см с ручкой длиной 15 см имеет еще неизвестное предназначение и датируется не позднее, чем ок. 250 г. н.э. ^[7] Свидетельства того, что кривошип появился на лесопилке в конце Хиераполиса (Малая Азия) 3-го века, две каменные лесопилки 6-го века также были найдены в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. ^[8] В Китае кривошипно-шатунный механизм появился в 5-м веке, а в 6-м веке — кривошипно-шатунный механизм с поршневым штоком. ^[3]

Устройство, изображенное в каролингской рукописи начала 9 века Утрехтский Псалтырь , представляет собой кривошипную рукоятку, используемую с вращающимся точильным камнем. ^[9] Ученые указывают на использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах в работе 10 века испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави (936–1013). ^[9] Бенедиктинский монах Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые для токарной обработки литейных стержней», согласно Нидхэму. ^[10]

В мусульманском мире немеханический кривошип появляется в середине 9 века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге изобретательных устройств . ^[11] Эти автоматически приводимые в действие кривошипы используются в нескольких устройствах, описанных в книге, два из которых имеют действие, приближенное к коленчатому валу.Автоматический кривошип братьев Бану Муса не позволил бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать его в коленчатый вал. ^[12] Арабский изобретатель Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему вращающейся машины в двух своих водоподъемных машинах. ^[13] Его двухцилиндровый насос включал в себя самый ранний известный коленчатый вал, ^[14] , в то время как его другая машина была оснащена первым известным кривошипно-скользящим механизмом. ^[15] Итальянский врач и изобретатель Гвидо да Виджевано (ок.1280–1349) сделал иллюстрации для гребных лодок и боевых экипажей, приводимых в движение вручную проворачиваемыми коленчатыми валами и зубчатыми колесами. ^[16] Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, о чем свидетельствуют работы таких людей, как военный инженер Конрад Кизер (1366 — после 1405). ^[16]

Шатуны раньше использовались на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в движение заводными двигателями с кривошипами, а автомобильные двигатели внутреннего сгорания обычно запускались кривошипами (известные в Великобритании как стартовые ручки , ), до того как электрические стартеры вошли в широкое распространение.

Файл: Преобразование вращательного движения в линейное. Crank.jpg

Кривошип

Файл: CrankPencilShapener.jpg

Ручной кривошип на точилке для карандашей

К знакомым примерам относятся:

Используя руку [править | править источник]

Использование ног [править | править источник]

Двигатели [править | править источник]

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Кривошипы встроены в коленчатый вал.

Смещение конца шатуна приблизительно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа, когда он измеряется от верхней мертвой точки. Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое устойчиво вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

, где x — расстояние конца шатуна от оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а α — длина шатуна. угол поворота кривошипа, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ).Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального движения из-за изменения угла шатуна во время цикла.

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой на шатуне и крутящим моментом на валу, изменяется на протяжении цикла кривошипа. Отношения между ними примерно:

где — крутящий момент, а F — сила на шатуне.Для заданного усилия на кривошипе крутящий момент максимален при углах поворота кривошипа α = 90 ° или 270 ° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, проблема возникает, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0 °) или нижней мертвой точке (180 °). В этих точках цикла кривошипа сила на шатуне не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и оказывается в одной из этих двух точек, он не может быть запущен с помощью шатуна. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна прикреплены к колесам на расстоянии 90 ° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун будет иметь возможность приложить крутящий момент для запуска поезда.

1. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 159
2. ↑ Лукас 2005, стр. 5, сл. 9
3. ↑ ^{3,0 3,1} Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технологии», Философия и социальные действия II (1-2): 1-33 [ 4], http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.122.293&rep=rep1&type=pdf#page=12, получено 13 марта 2010 г.
4. ↑ Needham 1986, стр.118–119.
5. ↑ Темпл, Роберт. (1986). Гений Китая: 3000 лет науки, открытий и изобретений , стр. 46. ​​С нападающим Джозефом Нидхэмом. Нью-Йорк: Simon and Schuster, Inc. ISBN 0671620282.
6. ↑ Н. Сивин (август 1968 г.), «Обзор: Наука и цивилизация в Китае, , Джозеф Нидхэм», Журнал азиатских исследований (Ассоциация азиатских исследований) 27 (4): 859-864 [862 ], http://www.jstor.org/stable/2051584
7. ↑ Лаур-Беларт 1988, с.51–52, 56, рис. 42
8. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
9. ↑ ^{9.0 9.1} Needham 1986, p. 112.
10. ↑ Нидхэм 1986, стр. 112–113.
11. ↑ А. Ф. Л. Бистон, М. Дж. Л. Янг, Дж. Д. Лэтэм, Роберт Бертрам Сержант (1990), Кембриджская история арабской литературы , Cambridge University Press, стр. 266, ISBN 0521327636
12. ↑ Banu Musa, Donald Routledge Hill (1979), Книга гениальных устройств (Kitāb al-ḥiyal) , Springer, стр.23-4, ISBN
    08339
13. ↑ Ахмад И Хасан. Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине.
14. ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
15. ↑ Лотфи Ромдхан и Саид Зеглул (2010), «Аль-Джазари (1136–1206)», История механизмов и машиноведения (Springer) 7 : 1-21, DOI: 10.1007 / 978-90- 481-2346-9, ISBN 978-90-481-2346-9, ISSN 1875-3442
16. ↑ ^{16.0 16,1} Needham 1986, p. 113.

Библиография [править | править источник]

• Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное фрезерование в древнем и средневековом мире. Обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 : 1–30
• Laur-Belart, Rudolf (1988), Führer durch Augusta Raurica (5-е изд.), Augst
• Needham, Joseph (1991), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии: Часть 2, Машиностроение , Cambridge University Press, ISBN 0521058031 .
• Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163

Основы дизайна: как преобразовать вращательное движение в линейное

Кратко:

• Использование технологии Интернета вещей для подключения критически важных ресурсов, извлечения данных и улучшения производственных операций рисует сегодня иную картину, чем пять много лет назад.
• Пандемия и другие экологические последствия заставили рынок переосмыслить подход к цепочкам поставок.
• Новые бизнес-модели, такие как «результат как услуга», находятся на подъеме.

Для энтузиастов машинных данных и цифровых технологий, наблюдающих за темпами и влиянием внедрения цифровых технологий на промышленных рынках, хорошо известна ценность прогнозной аналитики, когда она распространяется на физические активы и в зал заседаний.

То, что когда-то было уделом немногих избранных, превратилось в востребованный набор инструментов и навыков.Вопрос уже не в том, должны ли производители выходить на подножку цифровых технологий, а в том, как скоро они смогут инвестировать и полностью принять стратегию цифровой трансформации, которая поддерживает долгосрочное видение и архитектуру.

«Сейчас мы видим, что все больше и больше компаний имеют четкую стратегию», — сказал Саар Йосковиц, соучредитель и генеральный директор Augury, поставщика решений для исправности машин на основе искусственного интеллекта, который помогает OEM-производителям и поставщикам услуг повысить надежность и устойчивость. «Три года назад мы увидели рождение директора по цифровым технологиям — новую роль, которая началась со слов« давайте внедрим новые цифровые технологии, давайте принесем AI, давайте принесем IoT.«Со временем мы видим все больше и больше таких научных проектов, которые на самом деле ни к чему не привели. В результате появился термин «пилотное чистилище» ».

Саар Йосковиц, соучредитель и генеральный директор, Augury.Augury

Но этот подход быстро меняется. Организации хотят знать, как решить конкретную проблему и как достичь определенного результата. По словам Йосковица, способность предоставлять новые формы ценности привела к росту до и во время глобального кризиса в области здравоохранения, считает Colgate-Palmolive, Heineken, Hershey’s, Essity и ICL одними из основных клиентов компании.

«В тот момент, когда вы переходите туда, у вас есть гораздо более четкие стратегии — у вас есть ключевые показатели эффективности, у вас есть четкие ожидания относительно того, чего вам нужно достичь на каждом этапе», — сказал Йосковиц. «Способность разрабатывать стратегические планы доказала свою успешность в принятии и обеспечении успеха для всего портфеля фабрик или заводов в рамках одной компании».

Йосковиц кое-что знает о диагностике и цифровой трансформации. В 2011 году он увидел возможность в полной мере использовать свои степени в области электротехники и физики, когда он объединил это с предпринимательским духом, чтобы основать свою компанию.С тех пор в него вложили деньги.

Вкратце, Augury предоставляет аналитические сведения о машине и предписывающую диагностику на основе фактического состояния машины. Результатом может быть значительное сокращение запланированного времени простоя, сокращение запасов запасных частей и повышение производительности и прибыльности. Augury может похвастаться тем, что в течение нескольких месяцев рентабельность инвестиций для клиентов увеличилась в три-восемь раз.

«В условиях высокой нагрузки компании хотят окупить годовую программу в течение трех месяцев после развертывания», — сказал Йосковиц.«Это самая важная часть, если вы вице-президент по производству, старший вице-президент по цепочке поставок или директор по надежности — человек, которому принадлежит эта новая инициатива. Вы хотите увидеть доказательства того, что вы можете инвестировать больше и развивать программу. Мы были очень сосредоточены на том, как обеспечить быструю окупаемость, а также на том, как мы можем поддержать внедрение в организациях ».

В интервью Machine Design Йосковиц поделился своими впечатлениями о состоянии производственной аналитики и цифровой трансформации.Сокращенные вопросы и ответы были отредактированы с учетом контекста.

Оборудование Augury, такое как этот датчик Halo, может быть установлено на объектах и ​​собирать данные о вибрации, температуре и других данных для мониторинга состояния оборудования. Авгури

Дизайн машин была значительной силой, побуждающей производителей рассматривать варианты цепочки поставок. Компания Augury имеет корни в Соединенных Штатах и ​​Израиле, а также имеет производственные связи с Китаем.Каким вы видите влияние геополитики на производство в ближайшем будущем? Как эти силы сыграют на Augury?

Саар Йосковиц: Мы работаем с глобальными компаниями, и им все равно, в Израиле мы или в США. Мы им нужны там, где мы им нужны, поэтому мы работаем в Азии, Таиланде, Индии, Гонконге. Конг и Европа. Мы находимся в восьми или десяти странах — Латинской Америке, Канаде, Мексике и США. И дело не только в геополитике; у нас была торговая война незадолго до вспышки COVID-19.

Тоже другое. Пандемии или другие экологические последствия заставили рынок переосмыслить подход к цепочкам поставок. В последние пару десятилетий все было о следующем: «Как повысить эффективность моей цепочки поставок?» Как перенести расходы на офшоринг в Индии и Китае? Как снизить уровень запасов в моей логистической цепочке? Внезапно возникает вопрос: как повысить устойчивость? Как разделить глобальные цепочки поставок? Как управлять уровнями запасов в случае пандемии или торговой войны? Могу я быстро отреагировать? Могу ли я быть более проворным? Вот к чему идет разговор.

В результате мы видим гораздо больше инвестиций в оцифровку и автоматизацию. Мы также наблюдаем — возможно, из-за предвзятости к новизне из-за COVID-19 — больше инвестиций в возможности удаленного сотрудничества. Итак, я думаю, компании осознали эту новую реальность, эту новую норму. После COVID и, возможно, после торговых войн, они обращают внимание на гораздо более локальную цепочку поставок: как нам найти местных поставщиков сырья? Как уменьшить зависимость между разными странами?

Я бы сказал, на национальном уровне, хотя речь идет о политике — даже сейчас, с администрацией Байдена — это понимание того, насколько важно инвестировать в местное производство.И для меня это долгосрочное вложение; дело не только в том, как построить больше заводов, но и в том, как заложить правильный фундамент в нашем образовании. Например, предоставление совершенно нового набора навыков новому поколению, выходящему на рынок. Навыки, которые потребуются от специалиста по обслуживанию через пять лет, сильно отличаются от набора навыков, который требовался 10 или 15 лет назад. Но наша система образования еще не адаптировалась к этому.

Augury — поставщик решений для технического обслуживания машин на основе искусственного интеллекта, который обеспечивает непрерывную диагностику механического оборудования.Август

MD : Еще одна тенденция, за которой мы внимательно следим, — это сдвиг в сторону производства как услуги и программного обеспечения как услуги. Видите ли вы одинаковые последствия для крупных производителей по сравнению с мелкими и средними?

SY: Интересная тенденция. Мы смотрим на результат как на услугу в целом во всей отрасли. Одним из примеров, с которым мы работаем, является Grundfos, крупнейший производитель насосов в мире.Их цель — перейти от продажи насосов к продаже воды как услуги. Итак, как мы можем помочь создать более ценные услуги для клиента? Это не только для поставки [продуктов]. Они предоставляют консультации — свои знания в предметной области — но также проверяют, как они лучше осознают проблему и приносят больше пользы клиенту. Мы наблюдаем это во всей отрасли.

Мы также работаем с Munich Re, крупнейшей перестраховочной компанией, над внедрением новых бизнес-моделей в отрасли. Один пример: в прошлом году мы начали гарантировать нашу диагностику.Если кто-то скажет, что ваша машина работает хорошо и по какой-либо причине выходит из строя, мы покроем затраты на замену — как на детали, так и на рабочую силу.

Это только первый шаг; Наша цель — перейти к страхованию дополнительных продаж, при котором мы также покрываем любую потерю пропускной способности из-за простоя, которая влияет на результат как услугу, о котором вы только что говорили. На рынок выходит много инноваций — не только в сфере технологий, но и в новых бизнес-моделях и творческом подходе к ним.

Посмотрите интервью с Сааром Йосковицем от инсайдера по проектированию машин.

Кривошип (механизм) | Трактор и строительный завод Wiki

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, посредством которого возвратно-поступательное движение передается на вал или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или иногда возвратно-поступательное движение в круговое. Рычаг может быть изогнутой частью вала или отдельным рычагом, прикрепленным к нему.К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, совершает круговое движение, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Этот термин часто относится к кривошипу, приводимому в действие человеком, который используется для ручного поворота оси, как в шатуне велосипеда или в сверле со скобами и сверлами. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывая возвратно-поступательное усилие к кривошипу.Часто есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней, чтобы держать ее в руке, или в случае работы ногой (обычно со второй рукой для другой ноги) с свободно вращающаяся педаль.

Кривошип

Рукоятка точилки для карандашей

К знакомым примерам относятся:

Шатуны с ручным приводом [править | править источник]

[править | править источник]

Двигатели [править | править источник]

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение.Кривошипы встроены в коленчатый вал.

Смещение конца шатуна приблизительно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа, когда он измеряется от верхней мертвой точки (ВМТ). Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое устойчиво вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

, где x — расстояние конца шатуна от оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а α — длина шатуна. угол поворота кривошипа, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ).Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального движения из-за изменения угла шатуна во время цикла.

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой на шатуне и крутящим моментом на валу, изменяется на протяжении цикла кривошипа. Отношения между ними примерно:

где — крутящий момент, а F — сила на шатуне.Для заданного усилия на кривошипе крутящий момент максимален при углах поворота кривошипа α = 90 ° или 270 ° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, проблема возникает, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0 °) или нижней мертвой точке (180 °). В этих точках цикла кривошипа сила на шатуне не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и оказывается в одной из этих двух точек, он не может быть запущен с помощью шатуна. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна прикреплены к колесам на расстоянии 90 ° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун будет иметь возможность приложить крутящий момент для запуска поезда.

Западный мир [править | править источник]

Классическая античность [править | править источник]

См. Также: Римская технология и список римских водяных мельниц

Римская кривошипная ручка от Августы Раурика, датированная 2 веком нашей эры ^[1]

Эксцентрично установленная ручка вращающейся ручной мельницы, появившейся в 5 веке До н.э. кельтиберийская Испания и в конечном итоге распространившаяся по Римской империи представляет собой чудак. ^{[2] [3] [4]} Римский чугунный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был обнаружен при раскопках в Августе Рорика, Швейцария. Кусок длиной 82,5 см на одном конце имеет бронзовую ручку длиной 15 см, другая ручка утеряна. ^{[5] [1]}

A ок. В Ашхайме, недалеко от Мюнхена, были раскопаны настоящие железные кривошипы длиной 40 см вместе с парой раздробленных жерновов диаметром 50-65 см и разнообразными железными изделиями. Римская мельница с кривошипным механизмом датируется концом 2 века нашей эры. ^[6] Часто цитируемая современная реконструкция насоса с ковшовой цепью, приводимого в действие маховиками с ручным приводом с кораблей Nemi, была отклонена как «археологическая фантастика». ^[7]

Лесопилка в Риме Хиераполис, построенная в 3 веке нашей эры, самая ранняя из известных машин, сочетающая кривошип с шатуном. ^[8]

Самые ранние свидетельства того, что кривошип, соединенный с шатуном в машине, где-либо в мире, были обнаружены на лесопилке в позднем римском Иераполе 3-го века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфес, Малая Азия (оба — VI век нашей эры). ^[8] На фронтоне мельницы Хиераполиса водяное колесо, питаемое дорожкой мельницы, приводится в действие через зубчатую передачу двух рамных пил, которые режут прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, при необходимости, кривошипов. . Сопроводительная надпись на греческом языке. ^[9]

Кривошипно-шатунные механизмы двух других лесопилок, подтвержденных археологами, работали без зубчатой ​​передачи. ^{[10] [11]} В древней литературе мы находим упоминание о работе водных пил по мрамору недалеко от Трира, ныне Германия, автором поэта Авзония конца 4-го века; ^[8] Примерно в то же время эти типы мельниц, кажется, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрирующим разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи ^[12] Три находит отодвигающую дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие; ^[8] впервые все основные компоненты гораздо более позднего парового двигателя были собраны в рамках одной технологической культуры:

С кривошипно-шатунной системой, все элементы для построения паровой машины (изобретен в 1712 году) — эолипил Героя (генерирующий паровую энергию), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосах). , зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. ^[13]

Средневековье [править | править источник]

См. Также: Средневековая технология

Боевая повозка Виджевано

Вращающийся точильный камень — самое раннее его изображение — ^[14] , который приводится в действие рукояткой рукоятки, показан в каролингской рукописи Утрехтская Псалтырь ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. ^[15] Музыкальный трактат, приписываемый аббату Одо из Клюни (ок.878−942) описывает струнный инструмент, звучащий из смолистого колеса, вращаемого рукояткой; позже устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. ^[14] Есть также две фотографии Фортуны, вращающей колесо судьбы, из этого и следующего столетия. ^[14]

Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в издании 1887 года «Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines », выпущенном в 1887 году и принадлежащем испанскому мусульманскому хирургу Абу аль-Касим аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено исходным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. ^[16] Бенедиктинский монах Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». ^[17]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349), планируя новый крестовый поход, сделал иллюстрации для гребного катера и боевых экипажей, которые приводились в движение вручную вращающимися составными кривошипами и зубчатыми колесами (в центре рисунка). изображение). ^[18] Псалтырь Латтрелла , датируемый примерно 1340 годом, описывает точильный камень, который вращался двумя кривошипами, по одному на каждом конце его оси; ручная мельница с редуктором, работающая как с одной, так и с двумя рукоятками, появилась позже, в 15 веке; ^[19]

Средневековые краны иногда приводились в движение кривошипами, хотя чаще — лебедками. ^[20]

Возрождение [править | править источник]

См. Также: Технология эпохи Возрождения

Гребная лодка 15-го века, лопасти которой вращаются одноходовыми коленчатыми валами (Аноним из гуситских войн)

К началу 15-го века кривошип стал обычным явлением в Европе, его часто видели в работах таких, как немецкий военный инженер Конрад Кезер. ^[19] Устройства, изображенные в Bellifortis Кизера, включают в себя изогнутые лебедки (вместо колес со спицами) для захвата осадных арбалетов, кривую цепь ведер для подъема воды и рукоятки, прикрепленные к колесу колоколов. ^[19] Kyeser также оснастил винты Archimedes для подъема воды кривошипной рукояткой, нововведение, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой с помощью протектора. ^[21] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами найдено на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . ^[22]

Немецкий арбалетчик, взводящий свое оружие с помощью коленчатого реечного механизма (ок.1493)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных произведениях искусства Северной Европы. ^[23] Быстрое внедрение составной рукоятки можно проследить в работах неизвестного немецкого инженера Анонима времен гуситских войн о состоянии военной техники своего времени: во-первых, шатун, примененный Что касается кривошипов, то снова появились шатуны, во-вторых, шатуны с двойным соединением также стали оснащаться шатунами, и в-третьих, для этих шатунов использовался маховик, чтобы вывести их из мертвой зоны.

На одном из рисунков Анонима гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемой людьми, управляющими составными кривошипами (см. Выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью наборами, в которой все параллельные кривошипы соединены с одним источником энергии одним шатуном, идея также была подхвачена его соотечественником Франческо ди Джорджио. . ^[24]

Водоподъемный насос, приводимый в действие кривошипно-шатунным механизмом (Георг Андреас Бёклер, 1661)

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства составного кривошипа и шатуна были найдены в альбомах для рисования Такколы, но устройство все еще существует. механически неправильно понят. ^[25] Тщательное улавливание этого движения кривошипа демонстрирует немного позднее Пизанелло, который нарисовал поршневой насос с приводом от него. от водяного колеса и приводится в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[25]

В 15 веке также были введены изогнутые реечные устройства, называемые кранкинсами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при захвате ракетного оружия (см. Справа) . ^[26] В текстильной промышленности были внедрены изогнутые катушки для наматывания мотков пряжи. ^[19]

Примерно в 1480 году роторный точильный камень раннего средневековья был улучшен с помощью педали и кривошипно-шатунного механизма. Шатуны, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. ^[27]

Начиная с XVI века, свидетельства использования кривошипов и шатунов, интегрированных в конструкцию машин, становятся многочисленными в технологических трактатах того периода: Агостино Рамелли. Разнообразные и искусственные машины одного только 1588 года изображает восемнадцать примеров, число, которое поднимается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. ^[28]

Дальний Восток [править | править источник]

Тибетец, управляющий кверном (1938). Перпендикулярная ручка таких вращающихся ручных фрез работает как кривошип. ^{[3] [4]}

Самая ранняя настоящая кривошипная ручка в ханьском Китае встречается, как изображают модели глазурованных гробниц эпохи Хань, в сельскохозяйственном веялке, ^[29] , датированной не позднее 200 года нашей эры. ^[30] Кривошип впоследствии использовался в Китае для наматывания шелка и прядения конопли, в водяном просеивателе муки, в металлургических сильфонах с гидравлическим приводом и в лебедке колодца. ^[31] Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное движение, кажется, никогда не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. ^[32]

Ближний Восток [править | править источник]

В то время как американо-американский историк технологий Линн Уайт не смогла найти «убедительных доказательств даже простейшего применения кривошипа до книги аль-Джазари 1206 г. н.э.», ^[19] кривошип появляется, согласно Бистону, в середине. 9 век в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге изобретательных устройств . ^[33] Эти устройства, однако, совершали только частичные вращения и не могли передавать большую мощность, ^[34] , хотя потребовалась бы лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать их в коленчатый вал. ^[35]

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему вращающейся машины в двух своих водоподъемных машинах. ^[36] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал, ^[37] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. ^[38] После аль-Джазари чудаки в исламской технологии не прослеживаются до начала 15 века копии Механики древнегреческого инженера Героя Александрийского. ^[16]

20 век [править | править источник]

Шатуны раньше использовались на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с кривошипами. Автомобильные двигатели внутреннего сгорания обычно запускались с помощью кривошипов (известных как пусковых рукояток в Великобритании) до того, как электрические стартеры стали широко использоваться.

В руководстве по эксплуатации Reo 1918 года описывается , как запускать автомобиль вручную:

• Первое: убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
• Второй: Педаль сцепления отпущена, и сцепление включено. Педаль тормоза выдвинута вперед, насколько это возможно, притормаживая заднее колесо.
• Третий: Посмотрите на этот рычаг контроля искры, который представляет собой короткий рычаг, расположенный на верхней части рулевого колеса с правой стороны. находится как можно дальше назад к водителю, а длинный рычаг в верхней части рулевой колонки, управляющий карбюратором, сдвинут вперед примерно на один дюйм от своего запаздывающего положения.
• Четвертый: поверните ключ зажигания в точку, отмеченную «B» или «M».
• Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в точку, обозначенную «START». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажав на небольшой штифт, выступающий из передней части бачка, пока карбюратор не затопит. Если он не залит, это означает, что топливо не поступает в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать запуска двигателя. См. Инструкции на стр. 56 по заполнению вакуумного бака.
• Шестое: Убедившись, что в карбюратор поступает топливо, возьмитесь за ручку пускового кривошипа, надавите на нее до конца, чтобы защелкнуть храповик со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не давите вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель откатится, это подвергнет опасности оператора.

Коленчатый вал — коленчатый вал, который также выполняет роль оси. Применяется на паровозах с внутренними цилиндрами.

1. ↑ ^{1.0 1.1} Schiöler 2009, стр. 113f.
2. ↑ Дата: Франкель 2003, стр. 17–19
3. ↑ ^{3,0 3,1} Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 159
4. ↑ ^{4,0 4,1} Лукас 2005, стр. 5, сл. 9
5. ↑ Лаур-Беларт 1988, с. 51–52, 56, рис. 42
6. ↑ Volpert 1997, стр.195, 199
7. ↑ White, Jr. 1962, стр. 105f .; Олесон 1984, стр. 230f.
8. ↑ ^{8,0 8,1 8,2 8.3} Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161:

   Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение кривошипа и шатуна пришлось перенести с 13-го на 6-й век; Теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные пилорамы с водяной тягой действительно использовались, когда Авзоний писал свою «Мозеллу».

9. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 139–141
10. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 149–153
11. ↑ Mangartz 2006, стр.579f.
12. ↑ Wilson 2002, p. 16
13. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 156, сл. 74
14. ↑ ^{14,0 14,1 14,2} Уайт, мл. 1962 г., стр. 110
15. ↑ Hägermann & Schneider 1997, стр. 425f.
16. ↑ ^{16,0 16,1} Уайт, мл. 1962, стр. 170
17. ↑ Нидхэм 1986, стр. 112–113.
18. ↑ Холл 1979, стр. 80
19. ↑ ^{19,0 19,1 19,2 19.3 19,4} Уайт, мл. 1962 г., стр. 111
20. ↑ Холл 1979, стр. 48
21. ↑ Уайт, мл. 1962, стр. 105, 111, 168
22. ↑ White, Jr. 1962, стр. 167; Холл 1979, стр. 52
23. ↑ White, Jr. 1962, стр. 112
24. ↑ White, Jr. 1962, стр. 114
25. ↑ ^{25,0 25,1} Уайт, мл. 1962 г., стр. 113
26. ↑ Холл 1979, стр. 74f.
27. ↑ White, Jr. 1962, стр. 167
28. ↑ White, Jr. 1962, стр. 172
29. ↑
30. ↑ Уайт-младший.1962, стр. 104
31. ↑ Нидхэм 1986, стр. 118–119.
32. ↑ White, Jr. 1962, стр. 104:

    Тем не менее, изучающий китайскую технологию начала двадцатого века замечает, что даже поколение назад китайцы «не достигли той стадии, когда непрерывное вращательное движение заменяется возвратно-поступательным движением в технических приспособлениях, таких как дрель, токарный станок, пила». и т. д. Для выполнения этого шага необходимо знакомство с кривошипом. Кривошип в его простой рудиментарной форме мы находим в [современном] китайском лебедке, использование которого, однако, по-видимому, не дало импульса для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение в других приспособлениях ».В Китае кривошип был известен, но оставался бездействующим в течение по крайней мере девятнадцати веков, его взрывной потенциал для прикладной механики не был признан и не использовался.

33. ↑
34. ↑ аль-Хассан и Хилл 1992, стр. 45, 61
35. ↑
36. ↑ Ахмад И Хасан. Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине.
37. ↑
38. ↑ White, Jr. 1962, стр. 170:

    Однако то, что аль-Джазари не совсем понял значение кривошипа для соединения возвратно-поступательного движения с вращательным движением, демонстрирует его чрезвычайно сложный насос, приводимый в действие посредством зубчатого колеса, эксцентрично установленного на его оси.

Библиография [править | править источник]

17 v · d · e Название А Заполните общий артикль, начиная с A

Бесшумный пресс | Цифровая платформа IMTS

Бесшатунный пресс — это пресс, предназначенный для обработки давлением и штамповки листового металла.Бесступенчатый пресс, также известный как эксцентриковый пресс, представляет собой превосходную машину с высоким качеством, высокой эффективностью, максимальной безопасностью и простыми в эксплуатации механическими характеристиками. Он имеет высокоточную конструкцию станка, включая заводную головку и опорную раму. Сварная сталь формируется путем отжига для устранения остаточного напряжения. Бесступенчатый пресс — одна из наиболее широко используемых прессовых систем. Он убеждает своей малой продолжительностью рабочего цикла и регулируемой подъемной силой. Он в основном используется для прессов, требующих коротких ходов.Бесшатунный пресс имеет электромеханический привод: электродвигатель приводит в движение маховик, который соединен с эксцентриком муфты. Просто нажмите кнопку, эксцентриковое устройство захватит и запустит ход. Таким же образом зарекомендовала себя вырубная машина с эксцентриковой технологией, помимо бесшатунного пресса.

Как работает бесшумный пресс?

Для привода эксцентрикового вала, который вращается в шатуне, в бесшатунном прессе используется электродвигатель.В шарнире ползуна шатун одномерно толкает молот. Сам эксцентриковый вал сферический, но внутри шатуна он может вращаться целиком. Середина привода — это не центр всего вала. Центр привода остается постоянным при вращении двигателя, но общий центр вала меняется. Это позволяет оси, предлагающей движение, смещать положение. Таким образом, бесступенчатый пресс работает посредством так называемого эксцентрикового механизма, который должен преобразовывать круговое движение в линейное движение.Другими словами, ударная сила исходит от электродвигателя в эксцентриковом прессе, который вращается и, таким образом, вырабатывает силу для удара по металлу молотком.

Конструкция и преимущества бесшумного пресса

Ползун коробчатого типа бесступенчатого пресса выполнен в виде восьмиходовой консольной направляющей с приводом в вертикальное движение. Он может поддерживать точность давления во время длительной эксплуатации и обеспечивать стабильную и равную допустимую нагрузку. Современные бесступенчатые прессы имеют надежный приводной механизм в тормозах с длительным сроком службы, а сцепление имеет хорошо продуманную конструкцию с одним шарниром.Кривошипный пресс обладает такими преимуществами, как точное перемещение, высокая чувствительность, простота регулировки и обслуживания, а также может реализовать высокоэффективную и долговечную операционную систему, оснащенную полностью интегрированной системой электронного управления.

Это не только обеспечивает точность движения, но также прост в обслуживании, масштабируется и может быть интегрирован с формовочным механизмом и системой взбивания. Непрерывность и бесперебойная работа кривошипно-кривошипного пресса обеспечивается независимой встроенной панелью управления, которую также легко использовать с полным оборудованием и защитными устройствами.К другим преимуществам бесступенчатого пресса относятся большой ход, высокая производительность, короткое время контакта, длительное время без контакта во время охлаждения формы, длительный срок службы формы, большое пространство формы, небольшие конечные допуски и высокое качество деталей.

D-образный и C-образный бескривошипный пресс

Стальная сварная рама кривошипного пресса D-образной формы имеет конструктивную конструкцию, напоминающую букву D, что дает существенное преимущество даже при использовании максимальной производительности пресса, то есть почти исключено угловое отклонение.Это приводит к очень точным характеристикам, которые широко используются в электронике, телекоммуникациях, компьютерах, бытовой технике, используемой мебели и т. Д.

Рама бесступенчатого пресса с С-образной рамой изготовлена ​​из стального листа. Хотя эти рамы могут иметь лучший доступ к области установки формы с передней и боковых сторон пресса, необходимо тщательно учитывать важные факторы C-Gap. Чтобы защитить С-образный зазор от деформации, помимо проектирования корпуса, основанного на инженерных принципах и использования современного программного обеспечения для анализа, необходимые детали рамы также были усилены, так что конструкция рамы соответствует международным стандартам безопасности.

Для бесступенчатых прессов с D-образной и C-образной станинами процесс снятия напряжения выполняется после сварки. Затем неподвижные и подвижные части и основная поверхность вала будут тщательно обработаны расточным станком. Из-за точности описанного выше процесс, точный параллелизм пуансон и пластины и вертикального угла пуансона к опорной пластине может поддерживаться в течение многих лет.