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 m_заг, лінійний розмір частинок її матеріалу а (за даними ситового аналізу), значення середньої щільності заготовки в початковий r_з0та кінцевий r_зк моменти ВУП і відповідні їм значення модуля умовної пружності K_з0, K_зк, які встановлюються експериментальним шляхом. Початковий стан заготовки визначається величиною питомого зусилля статичного притискання P_уд, що обирається в межах 0,1...1,0 МПа. Для заготовки простої конфігурації блок вихідних даних доповнюється значенням площі її відкритої поверхні S_заг 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 h_з0, h_зк та маси інерційного вантажу m₂ (блок 2) у відомій послідовності визначаються тривалість ударного імпульсу t₀, розрахункове число хвиль пакету n_р та допоміжний параметр c_зк, що разом з K_зк характеризує умовну жорсткість відпресованої заготовки простої конфігурації – блок 3.

Отримане значення n_р округлюється до найближчого цілого n (блоки 4, 5) і використовується при обчисленні максимальних значень зусилля пресування F_з.max, зусилля на робочій ланці P_max, імпульсу зовнішніх сил K_і, енергії робочого ходу Е_х та жорсткості елементів пружного повернення с_у – блоки 6, 7, 8.

Максимальна допустима частота f_р і відповідний їй мінімальний період впливу на заготовку ударних імпульсів зовнішніх сил Т_ц установлюються для двох можливих режимів інерційного навантаження: без відриву – f_р1 і Т_ц1 та з відривом –      f_р2 і Т_ц2 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 E_х, K_і, m₁, m₂, c_у, c_зк (див. рис. 4.1). Вказані дані доповнюються параметрами ІВПМ нормативного характеру [84], які забезпечують виконання вимог віброізоляції. До них відносяться жорсткість ґрунту c_ґр, допустиме переміщення [x]_пк і площа основи підтримувальної конструкції машини S_пк. Крім цього, в якості вихідних параметрів приймаються тиск відкриття запірного елемента віброзбуджувача (сервоклапана) p₁, зведений модуль об’ємної пружності рідини K_пр, площа плунжера гідроциліндра ГІП S_пл і попередня деформація пружин пружного повернення x_деф.

 

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 Е_а, зведена жорсткість с_п та сумарна зведена маса m_S – блок 2. Вказані розрахункові параметри використовуються при визначенні власної частоти коливань робочої ланки w_п та об’єму гідросистеми, що акумулює W_a* – блок 3.

Далі визначаються допустима маса рухомих ланок [m], маса станини з фундаментом m₃, відносний параметр a_p, критичне значення відносного параметра n_кр, жорсткість гідросистеми c_ж, розрахункове переміщення підтримувальної конструкції x_пк та розрахункова жорсткість віброізоляторів c_в – блоки 4 – 7.

При виконанні умови віброізоляції x_пк ≤ [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 c_гр, S_пк 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 – E_x, K_і, F_з.max, t₀, f_p, c_зк(див. рис. 7.6) та відповідні конструктивні параметри ІВПМ – m₁, m₂, m₃, c_у, c_в, c_ж, E_а. Причому параметри [t₀], [F_з.max] та [f_p] обираються в якості контрольних. Додатково у перелік вихідних даних вводимо час набору тиску t_н.д до величини p₁ = p_max, а також значення узагальненої змінної або критерію подібності p₄ = t_вуп/ 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 D_max, що характеризують процес розрядки одноциклового гідроакумулятора та зведена маса рухомих ланок ІВПМ m_пр – 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 K_і, час розрядки одноциклового гідроакумулятора t_p¹, період спрацьовування віброзбуджувача t_ц і робочу частоту f_p слідування ударних імпульсів. Розрахункові параметри (блок 4) зіставляються з відповідними контрольними параметрами (блоки 5, 6) і за необхідності корегуються за рахунок збільшення жорсткості гідросистеми c_ж (блок 7) або жорсткості пружин повернення c_у (блок 8).

 

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

 

Далі визначається повний час ВУП t_вуп і еквівалентне зусилля P_е ударного імпульсу прямокутної форми – блок 9. Останнє вводиться у підпрограму “FORCE” (блок 10) для розрахунку механічних параметрів ІВПМ на відрізку часу 0 ≤ t ≤ t_ц 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 Р_1-2(t₀), з контрольним значенням зусилля [F_з.max] (блок 12) для спроектованого обладнання встановлюється технологічна відповідність за зусиллям. Корегування параметра Р_1-2(t₀) досягається шляхом збільшення енергії E_x робочого ходу ІВПМ (блок 13).

 

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