Cover

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни

«Спеціальні процеси та машини обробки тиском»

для студентів напряму підготовки «магістр» спеціальності 133 – «Галузеве машинобудування»

Каталог посібників Видавництво ВНТУ
← Назад ↑ Зміст → Вперед

Практичне заняття № 4

Методика розрахунку параметрів робочих режимів віброударного пресування

Вихідними даними для проектування ІВПМ можуть служити параметри, що характеризують заготовку порошкового матеріалу в прес-формі закритого типу. До них відносяться маса навішення mзаг, лінійний розмір частинок її матеріалу а (за даними ситового аналізу), значення середньої щільності заготовки в початковий rз0та кінцевий rзк моменти ВУП і відповідні їм значення модуля умовної пружності Kз0Kзк, які встановлюються експериментальним шляхом. Початковий стан заготовки визначається величиною питомого зусилля статичного притискання Pуд, що обирається в межах 0,1...1,0 МПа. Для заготовки простої конфігурації блок вихідних даних доповнюється значенням площі її відкритої поверхні Sзаг з боку пуансона. Використовуючи вихідні дані про заготовку, можна розробити алгоритм методики розрахунку параметрів її інерційного навантаження під час ВУП   (рис. 4.1).

В перелік вихідних даних (блок 1) додатково введемо параметр m1, що враховує зведену масу робочої ланки ІВПМ. Він вибирається з конструктивних міркувань і у подальшому може піддаватися корегуванню.

Після розрахунку додаткових параметрів заготовки hз0, hзк та маси інерційного вантажу m2 (блок 2) у відомій послідовності визначаються тривалість ударного імпульсу t0, розрахункове число хвиль пакету nр та допоміжний параметр cзк, що разом з Kзк характеризує умовну жорсткість відпресованої заготовки простої конфігурації – блок 3.

Отримане значення nр округлюється до найближчого цілого n (блоки 4, 5) і використовується при обчисленні максимальних значень зусилля пресування Fз.max, зусилля на робочій ланці Pmax, імпульсу зовнішніх сил Kі, енергії робочого ходу Ех та жорсткості елементів пружного повернення су – блоки 6, 7, 8.

Максимальна допустима частота fр і відповідний їй мінімальний період впливу на заготовку ударних імпульсів зовнішніх сил Тц установлюються для двох можливих режимів інерційного навантаження: без відриву – fр1 і Тц1 та з відривом –      fр2 і Тц2 від заготовки інерційного вантажу (блоки 9, 10, 11).

Отримані в результаті розрахунку параметри інерційного навантаження заготовки (блок 12) використовуються для обчислення конструктивних параметрів ІВПМ та параметрів їх робочих режимів.

Для визначення конструктивних параметрів в якості вихідних даних можна використати задані і розрахункові параметри інерційного навантаження заготовки Eх, Kі, m1, m2, cу, cзк (див. рис. 4.1). Вказані дані доповнюються параметрами ІВПМ нормативного характеру [84], які забезпечують виконання вимог віброізоляції. До них відносяться жорсткість ґрунту cґр, допустиме переміщення [x]пк і площа основи підтримувальної конструкції машини Sпк. Крім цього, в якості вихідних параметрів приймаються тиск відкриття запірного елемента віброзбуджувача (сервоклапана) p1, зведений модуль об’ємної пружності рідини Kпр, площа плунжера гідроциліндра ГІП Sпл і попередня деформація пружин пружного повернення xдеф.

 

Рисунок 4.1 – Блок–схема алгоритму методики розрахунку параметрів інерційного навантаження заготовки

 

Розроблена методика розрахунку конструктивних параметрів ІВПМ, основана на результатах теоретичних досліджень перехідних процесів в ГІП і взаємодії рухомих ланок ІВПМ. Блок-схема алгоритму даної методики розрахунку показана на рис. 4.2.

За вихідними даними (блок 1) безпосередньо визначаються розрахункова енергія одноциклового гідроакумулятора Еа, зведена жорсткість сп та сумарна зведена маса mS – блок 2. Вказані розрахункові параметри використовуються при визначенні власної частоти коливань робочої ланки wп та об’єму гідросистеми, що акумулює Wa* – блок 3.

Далі визначаються допустима маса рухомих ланок [m], маса станини з фундаментом m3, відносний параметр ap, критичне значення відносного параметра nкр, жорсткість гідросистеми cж, розрахункове переміщення підтримувальної конструкції xпк та розрахункова жорсткість віброізоляторів cв – блоки 4 – 7.

При виконанні умови віброізоляції xпк ≤ [x]пк (блок 8) обчислені конструктивні параметри (блок 9) можуть бути використані безпосередньо в проектуванні ІВПМ. Якщо умови віброізоляції не виконуються, тоді необхідне додаткове корегування в бік збільшення нормативних параметрів віброізоляції cгрSпк або параметра m1, що призначається конструктивно – блок 10. Після корегування вихідних даних (блок 1) розрахунок повторюється.

Вихідну інформацію про конструктивні параметри ІВПМ (блок 9) в разі використання машинних методів розрахунку доцільно подавати у розширеному вигляді, включаючи до неї деякі вихідні дані (блок 1), що полегшує виконання проектних робіт.

Вихідними даними для визначення параметрів робочих режимів ВУП можуть служити параметри інерційного навантаження заготовки – Ex, Kі, Fз.maxt0, fp, cзк(див. рис. 7.6) та відповідні конструктивні параметри ІВПМ – m1, m2, m3, cу, cв, cж, Eа. Причому параметри [t0], [Fз.max] та [fp] обираються в якості контрольних. Додатково у перелік вихідних даних вводимо час набору тиску tн.д до величини p1 = pmax, а також значення узагальненої змінної або критерію подібності p4 = tвуп/ t0, яке встановлюється експериментально за результатами пресування „еталонних” зразків.

На основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень розроблений алгоритм методики розрахунку параметрів робочих режимів ВУП (рис. 4.3). Згідно з ним спочатку за вихідними даними (блок 1) визначаються умовні деформації D1 та Dmax, що характеризують процес розрядки одноциклового гідроакумулятора та зведена маса рухомих ланок ІВПМ mпр – блок 2. Вказані дані використовуються у спеціальній підпрограмі „ТІМЕ” (блок 3), складеній для розв’язання рівнянь. В результаті реалізації підпрограми знаходять тривалість ударного імпульсу t0, його величину Kі, час розрядки одноциклового гідроакумулятора tp1, період спрацьовування віброзбуджувача tц і робочу частоту fp слідування ударних імпульсів. Розрахункові параметри (блок 4) зіставляються з відповідними контрольними параметрами (блоки 5, 6) і за необхідності корегуються за рахунок збільшення жорсткості гідросистеми cж (блок 7) або жорсткості пружин повернення cу (блок 8).

 

Рисунок 4.2 – Блок–схема алгоритму методики розрахунку конструктивних параметрів ІВПМ

 

Далі визначається повний час ВУП tвуп і еквівалентне зусилля Pе ударного імпульсу прямокутної форми – блок 9. Останнє вводиться у підпрограму “FORCE” (блок 10) для розрахунку механічних параметрів ІВПМ на відрізку часу 0 ≤ t ≤ tц за допомогою розроблених аналітичних залежностей. Значення даних параметрів (блок 11) відповідає параметрам робочих режимів ВУП, що реалізуються на ІВПМ.

Шляхом   порівняння  зусилля  пресування,  що  розвивається Р1-2(t0), з контрольним значенням зусилля [Fз.max] (блок 12) для спроектованого обладнання встановлюється технологічна відповідність за зусиллям. Корегування параметра Р1-2(t0) досягається шляхом збільшення енергії Ex робочого ходу ІВПМ (блок 13).

 

Рисунок 4.3 – Блок – схема алгоритму методики розрахунку параметрів робочих режимів віброударного пресування