Курсовая работа: Проектирование прессового участка
Из условия постоянства секундных объемов скорости истечения uu можно пересчитать на скорости прессования un по формуле
un = uu/l, [3] (9)
Степень деформации определяется по формуле
e = (l - 1)/l, [3] (10)
e = (24.096 1)/24.096 = 0.958.
Теперь по кривым упрочнения [4] при заданных x, q и e = 0 определяем ss0 = 20МПа. При рассчитанном значении степени деформации определяем ssk = 50МПа.
Значение среднего сопротивления деформации sср оценим, исходя из кривой упрочнения . Так как процесс деформирования осуществляется при больших степенях деформации, принимаем sср = ss0 .
После расчета усилия деформации рассчитываем напряжение прессования p по формуле
p = 4×P/(p×Dк2). [3] (11)
Это напряжение действует на пресс-шайбу, поэтому произведем проверку условия p < k×sв , где k > 1 – коэффициент запаса, sв – предел прочности инструментального материала с учетом температуры нагрева этого инструмента.
Ниже приведен расчет параметров прессования прутка (табл. 13).
Таблица 13
Исходные данные и результаты расчета параметров прессования прутка
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения |
| Исходные данные | |||
| Способ прессования | прямое | ||
| Прессуемый материал | АМг2 | ||
| Диаметр слитка | D | 165 | мм |
| Диаметр контейнера |
Dк |
170 | мм |
| Длина слитка |
Lс |
449.625 | мм |
| Диаметр изделия | d | 20 | мм |
| Длина калибрующего пояска |
lк |
5 | мм |
| Угол естественного истечения металла | α | 60 | ° |
| Сопротивление деформации начальное |
ss0 |
20 | МПа |
| Сопротивление деформации конечное |
ssk |
50 | МПа |
| Сопротивление деформации среднее |
sср |
50 | МПа |
| Коэффициент трения на контейнере |
yк |
0.25 | |
| Коэффициент трения на матрице |
yм |
0.25 | |
| Коэффициент трения на пояске |
yп |
0.25 | |
| Результаты расчета | |||
| Коэффициент вытяжки | l | 24.096 | |
| Логарифмическая деформация | i | 3.182 | |
| Степень деформации | e | 0.958 | |
| Длина слитка после распрессовки |
Lср |
423.565 | мм |
| Длина поверхности трения | L | 380.264 | мм |
| Доля усилия на деформацию |
Rм |
4620.264 | кН |
| Доля усилия на трение о контейнер |
Tкр |
507.72 | кН |
| Доля усилия на трение о матрицу |
Tм |
663.663 | кН |
| Доля усилия на трение о поясок |
Tп |
47.312 | кН |
| Усилие прессования | P | 5838.959 | кН |
| Напряжение прессования | p | 257.245 | МПа |
Следовательно, данный процесс можно осуществить на прессе усилием 24.517 МН. Проект пресса и руководство разработаны Коломенским СКБТСГ [5]. Пресс предназначен для прессования прямым методом прутков и профилей из алюминиевых сплавов. Завод-изготовитель – Коломенский ордена Трудового Красного Знамени завод тяжелого станкостроения. Тип пресса – прутковопрофильный горизонтальный гидравлический. Модель пресса – ПА8744. Габариты пресса в м (длинаxширинаxвысота) – 19.500x9.800x5.120. Вес пресса в кг – 277000. Общий вид пресса – чертеж ПА8744.00.001.
Органы управления:
- главный пульт управления (ПА8744.121);
- пульт управления (ПА8744.122).
Техническая характеристика пресса приведена в табл. 14.
Таблица 14
Техническая характеристика пресса
| №№ п/п | Наименование параметра | Величина |
Прессующая группа |
||
| 1 | Номинальное усилие пресса, МН | 24.517 |
| 2 | Номинальное усилие главного цилиндра, МН | 23.536 |
| 3 | Номинальное усилие двух форсирующих цилиндров, МН | 0.981 |
| 4 | Номинальное усилие холостого хода, МН | 1.716 |
| 5 | Номинальное усилие двух возвратных цилиндров, МН | 1.618 |
| 6 | Максимальный ход, м | 2.110 |
| 7 | Скорость рабочего хода с автоматическим регулированием, м/с |
(0.2-20)×10-3 |
| 8 | Точность регулирования, % | ±5 |
| 9 | Скорость холостого хода, м/с | До 0.350 |
| 10 | Скорость обратного хода, м/с | До 0.350 |
Контейнер |
||
| 11 | Длина втулки, м | 0.950 |
| 12 | Номинальное усилие двух цилиндров контейнеродержателя: | |
| Прижим, МН | 2.393 | |
| Отрыв, МН | 3.923 | |
| 13 | Максимальный ход, м | 0.550 |
| 14 | Скорость перемещения, м/с | 0.150 |
| 15 | Скорость подвода/отвода, м/с | До 0.200 |
| 16 | Рабочий ход, м | 0.540 |
| 17 | Полный ход, м | 1.350 |
| 18 | Диаметры входов контейнера, м | 0.200, 0.225, 0.2 |
| Наибольшее допускаемое удельное давление, м/МПа | 0.200/784.5; 0.225/617.8 | |
| 19 | Наибольшая длина слитка, м | 0.800 |
| 20 | Температура нагрева, К | До 723 |
| 21 | Максимальный вес контейнера, кг | 6000 |
Ножницы отделения изделия |
||
| 22 | Номинальное усилие, МН | 1.128 |
| 23 | Номинальное усилие при возврате, МН | 0.392 |
| 24 | Максимальный ход, м | 0.960 |
| 25 | Скорость рабочего хода, м/с | 0.150 |
| 26 | Скорость обратного хода, м/с | До 0.400 |
| 27 | Ход ножей, м | 1.050 |
Ножницы отделения прессшайбы |
||
| 28 | Номинальное усилие, МН | 0.343 |
| 29 | Максимальный ход, м | 0,350 |
| 30 | Скорость рабочего хода, м/с | 0.100 |
| 31 | Скорость обратного хода, м/с | 0.100 |
Податчик слитков |
||
| 32 | Скорость перемещения: | |
| В пресс, м/с | До 0.700 | |
| Из пресса, м/с | До 0.700 | |
| 33 | Ход, м | 2.050 |
Приемник прессостатка с прессшайбой |
||
| 34 | Скорость перемещения: | |
| В пресс, м/с | До 0.700 | |
| Из пресса, м/с | До 0.700 | |
| 35 | Ход, м | 2.050 |
Приемный стол изделий |
||
| 36 | Длина стола, м | - |
| 37 | Ширина стола, м | 0.370 |
| 38 | Скорость перемещения стола (регулирования), м/с | 0.083-1.417 |
| 39 | Длина изделия, м | - |
| Привод пресса | ||
| 40 | Насосно-аккумуляторный для основных силовых цилиндров на эмульсии с давлением, МПа | 31.381 |
| 41 | Насосно-индивидуальный на масле для вспомогательных цилиндров и управления с давлением, МПа | 4.903 |
| 42 | Бак наполнения с давлением, МПа | 0.785-0.981 |
| 43 | Установленная мощность, кВт | 233 |
| Вес пресса, кг | 457 000 | |
| В том числе: | ||
| 44 | Вес собственно пресса, кг | 275 000 |
| 45 | Вес узлов механизации подачи слитка и разделки прессостатка, кг | 38 000 |
| 46 | Вес узлов механизации выходной стороны пресса, кг | 13 500 |
| 47 | Вес гидрооборудования с трубопроводом, кг | 45 000 |
| 48 | Вес двух комплектов инструмента, принадлежностей, запасных частей, кг | 28 500 |
| 49 | Вес электрооборудования, кг | 11 000 |
| 50 | Вес перекрытий и закладных частей, кг | 46 000 |
Габариты пресса |
||
| 51 | Длина установки с перекрытием, м | 35.780 |
| 52 | Ширина установки с перекрытием, м | 10.610 |
| 53 | Высота над уровнем пола, м | 5.150 |
| 54 | Наибольшая глубина подвала, м | 4.500 |
Примечания: 1. Номинальное усилие пресса при использовании контейнера диаметром 170 мм должно быть снижено до 19.613 МН путем соответствующего снижения давления рабочей жидкости от НАС в магистрали главного цилиндра.
2. Значения параметров, приведенных с п.18 по п.31, взяты с чертежа П8744МА.00.001.
3.5. Расчет производительности основного оборудования, его количество. Построение графика загрузки оборудования
Машинное время будет равно
tм = 9.015 м/0.047 м/с = 191.809 с.
Вспомогательное время определим как максимальное среди значений времени для осуществления вспомогательных операций.
Время быстрого обратного хода прессующей траверсы
t1 = 2.460 м/0.350 м/с = 7.029 c. [7] (13)
Время, затрачиваемое на подачу слитка и прессшайбы из пресса или в пресс
t2 = 1.420 м/0.500 м/с = 2.84 с. [7] (14)
Время работы ножниц отделения прессшайбы
t3 = 0.350 м/0.100 м/с = 3.5 с. [7] (15)
Время, затрачиваемое на заталкивание или возврат заталкивателя прессшайбы
t4 = 0.610 м/0.100 м/с = 6.1 с. [7] (16)
Время, затрачиваемое на передачу прессшайбы
t5 = 1.570 м/0.300 м/с = 5.233 с. [7] (17)
Время, затрачиваемое приемником прессостатка с прессшайбой
t6 = 2.030 м/0.500 м/с = 4.06 с. [7] (18)
Время, уходящее на передачу слитков
t7 = 0.550 м/0.100 м/с = 5.5. с. [7] (19)
Время, требующееся на заталкивание прессостатка с прессшайбой
t8 = 1.070 м/0.250 м/с = 4.28 с. [7] (20)
Время, затрачиваемое на заталкивание слитка
t9 = 0.990 м/0.150 м/с = 6.6 с.
Следовательно, tв = t1 = 7.029 с.
Теперь можно определить время, затрачиваемое на производство одного изделия
tизд = (tм + tв )×(1 + a/100), [7] (21)
где a – коэффициент потерь рабочего времени.
Примем a = 10%.
tизд = (191.809 с + 7.029 с)×(1 + 10/100) = 218.722 с.
Производительность пресса в тоннах будет равна
Hв = 3600/ tизд . [7] (22)
Hв = 3600/218.722 = 16.459 т/ч.
Эффективный фонд времени работы пресса равен
Фэф = (((Дк – чнед×Дв) – Дп)×чраб)×(1 – b/100), [7] (23)
где Дк количество дней в году, выраженное в часах;
чнед количество недель;
Дв количество выходнных дней в году, выраженное в часах;
чраб количество рабочих в сутки;
b – коэффициент потерь рабочего времени пресса на текущий капитальный ремонт, равный 20-30%.
Принимаем b = 20%.
Фэф = (((365 – 52×2) – 10)×3×8)×(1 – 20/100) = 4819.2 ч.
Мощность пресса определяется по
формуле: [7] (24)
N = P/tизд
N = 5838.959кН/218.722с = 26.696В
Требуемое количество прессов определяется по формуле
Ар = Q/(Фэф×Hв), [7] (25)
где Q – выпуск продукции, т.
Ар = 3500 т/(4819.2 ч ×0.376 т/ч.) = 1,9.
Следовательно, для выполнения данной производственной программы достаточно двух прессов.
Коэффициент загрузки пресса будет равен
Кз = Ар/Апр×100%, [7] (26)
где Апр – принятое количество прессов.
Кз = 1.9/2×100% = 95 %.,
График загрузки пресса приведен в следующем пункте (рис. 4).
3.6. Определение мощности усилия, количества вспомогательного оборудования
Коэффициент загрузки нагревательной печи принимаем Кз = 100%.
Выбор правильной машины осуществляется на основании формулы
P = k×sв ×Fи , [7] (27)
где k = 1.1 – 1.2 – коэффициент, учитывающий влияние различных факторов на процесс растяжения;
sв – предел прочности, МПа.
Принимаем k = 1.1. Для сплава АМг6 sв = 315 МПа.
P = 1.1×315 МПа ×314 мм2 = 108870.3 Н.
Следовательно, правку растяжением можно осуществлять на растяжной машине с номинальным усилием 0.294 МН.
Определяем машинное и вспомогательное время для правильной машины
tм = 2.600 м/0.095 м/с = 27.368 с, [7] (28)
tв = 2.600 м/0.190 м/с = 13.684 с. [7] (29)
Теперь можно определить время, затрачиваемое на производство одного изделия
tизд = (tм + tв )×(1 + a/100), [7] (30)
tизд = (27.368 с + 13.684 с)×(1 + 10/100) = 45.157 с.
Тогда производительность правильной машины будет равна
Hв = 3600/ tизд . [7] (31)
Hв = 3600/45.157 = 79.722 т/ч.
Эффективный фонд времени работы правильной машины равен
Фэф = (((Дк – чнед×Дв) – Дп)×чраб)×(1 – b/100), [7] (32)
Фэф = (((365 – 52×2) – 10)×2×8)×(1 – 20/100) = 3212.8 ч.
Мощность правильной машины определяется по формуле:
N = P/tизд
N=108870.3кН/45.157с=2410.9кВт
Требуемое количество правильных машин определяется по формуле
Ар = Q/(Фэф×Hв), [7] (33)
Ар = 3500 т/(3212.8 ч ×79.722 т/ч) = 1.4.
Следовательно, для выполнения данной производственной программы достаточно двух правильных машин.
Коэффициент загрузки правильной машины будет равен
Кз = Ар/Апр×100%, [7] (34)
Кз = 1.4/2×100% = 70%.
Далее приведены графики загрузки, пресса, печи и правильной машины (рис. 4).
Графики загрузки
Рис. 4
Литература
1. Л.М. Грабарник, А.А Нагайцев Прессование цветных металлов и сплавов. 2-е изд., дополн. и перераб. - М.: Металлургия, 1991, 342с.
2. В.И. Елагин и др. Справочник по алюминиевым сплавам. - М.: ВИЛС, 1978. 132 с.
3. Ю.Н Логинов., С.П Буркин Технология прессования и листовой прокатки специальных сплавов в решениях задач. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 118 с.
4. П.И. Полухин, Г.Я. Гун, А.М. Галкин Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1976. 488 с.
5. Пресс прутковопрофильный горизонтальный гидравлический усилием 2500 тс модели ПА8744. Руководство к прессу в 2*-х т. т.1.
6. А.М. Галкин, В.А. Винцевич Проектирование цехов обработки цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1980. 256 с.
7. В.М. Куимов Организация и управление производством: Методические указания. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 21с.
8. Технологическая инструкция прутково-профильного производства. 35с.
