Устройство и работа пневматического ковочного молота
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
УКРАИНЫ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам (1 – 7) по дисциплине
«Основы обработки металлов» (для студентов
специальностей "Технология и оборудование сварки" и "Технология и оборудование восстановления и повышения износостойкости машин и конструкций")
Луганск 2003
УДК 621.791
Методические указания к лабораторным работам (1 – 7) по дисциплине «Основы обработки металлов» (для студентов специальностей "Технология и оборудование сварки" и "Технология и оборудование восстановления и повышения износостойкости машин и конструкций") /Сост. Ю.А. Харламов, В.А. Шевченко. - Луганск: Изд-во Восточноукр. нац. ун-та, 2003. - с.
Приведено описание семи лабораторных работ, посвященных изучению методов получения заготовок и элементов сварных конструкций ковкой, штамповкой, механической и термической резкой металлов.
Рассмотрены требования к точности размеров, формы и качества поверхностей получаемых заготовок, конструктивные особенности используемого технологического оборудования и инструментов.
Описаны порядок выполнения работ и требования к их оформлению.
Составители: Ю.А. Харламов, проф.
Н.А. Будагьянц, проф.
|
|
|
В.А. Шевченко, доц.
Отв. за выпуск Ю.А. Харламов, проф.
Рецензент А.И. Серебряков, доц.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОВОЧНОГО МОЛОТА И ОСНОВНЫХ ОПЕРАЦИЙ КОВКИ
Задание
1. Ознакомиться с основными видами оборудования для ковки и его назначением.
2. Ознакомиться с принципиальной схемой работы пневматических ковочных молотов и конструктивными особенностями обследуемого молота.
3. Ознакомиться с основными операциями ковки и применяемыми для их исполнения инструментом и приспособлениями.
Цель работы: изучить принцип работы и особенности конструкции пневматического ковочного молота.
Оборудование, инструмент, оснастка
1. Пневматический ковочный молот с массой падающих частей 50 кг.
2. Штангенциркуль ШЦ-0-125.
3. Цилиндрические образцы из свинца.
|
|
|
Оборудование для ковки
Основное оборудование для ковки подразделяется на две группы: молоты и гидравлические ковочные прессы.
При ковке на молотах энергия, необходимая для деформирования металла, передается с помощью удара. Ковочный молот любой конструкции имеет следующие основные части: 1. Падающие (баба, шток, поршень, верхний боек). 2. Шабот (крупная отливка из стали, к которой крепится нижний боек, масса шабота в 10-15 раз больше массы падающих частей). 3. Станина с фундаментной плитой. 4. Фундамент.
По роду приводамолоты делятся на: пневматические; паровоздушные; гидравлические; механические.
По принципу действия молоты делятся на: молоты простого действия; молоты двойного действия.
У молотов простого действия энергия удара создается за счет свободного падения подвижных частей. Подъем подвижных частей осуществляется паром, сжатым воздухом или другим энергоносителем.
У молотов двойного действия энергия удара создается за счет свободного падения подвижных частей и дополнительного воздействия на них какого-либо энергоносителя с целью увеличения силы удара.
Наиболее широко применяются паровоздушные с массой падающих частей 0,5-8 т, иногда до 25т и пневматические молоты - 0,05-1т.
|
|
|
Ковочные гидравлические прессы с усилием 5-100 МН применяют для изготовления крупных поковок в основном из слитков.
Паровоздушные молоты. Молотами называются технологические кузнечно-штамповочные машины ударного действия, в которых энергия привода перед ударом преобразуется в кинетическую энергию линейного движения рабочих масс с закрепленным на них инструментом, а во время удара - в полезную работу деформирования поковки.
Для привода молотов используется пар, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением, горючая смесь, взрывчатые вещества, электромагнитные и гравитационные поля. Таким образом, в молотах используются различные виды энергии: тепловая, упругостная, химическая, электродинамическая, гравистатическая и др.
Наибольшее распространение в промышленности получили паровоздушные молоты, приводимые в действие паром или сжатым воздухом. Паровоздущные молоты вследствие высокой производительности, простоты обслуживания и универсальности широко применяются как для ковки, так и для горячей штамповки поковок массой от нескольких сотен граммов до нескольких тонн. Однако изготовление молотов в обычном исполнении с массой падающих частей более 30 тонн связано с технологическими трудностями и экономически нецелесообразно.
|
|
|
Паровоздушный молот представляет собой довольно сложную термомеханическую систему. В зависимости от применяемого энергоносителя пар поступает по трубам от паровых котлов или паросиловых установок, а воздух - от групповых компрессорных станций. Пар и воздух несут термическую энергию и передают ее механической системе молота, воздействуя на поверхности раздела: на поршень, а также на крышку и стенки цилиндра. Состояние энергоносителя характеризуется давлением Р, температурой Ти объемомV.
При проектировании паровоздушных молотов давление пара в соответствии с ГОСТом принимается равным 0,7-0,9 МПа, а давление воздуха - 0,6-0,8 МПа. Температура перегрева пара не должна превышать 573 К, а подогрева воздуха - 473 К (для предупреждения вспышки распыленных смазочных масел).
Принципиальная схема паровоздушного молота приведена на рис. 1.
В молотах простого действия энергоноситель служит только для подъема падающих частей в верхнее положение. Рабочая масса (падающие части) представляют собой бабу 2, на которой крепится верхний штамп (или боек). Рабочий ход (ход вниз) совершается под действием собственного веса падающих частей: бабы с верхним штампом, а также штоком 3 и поршнем 5, движущихся в рабочем цилиндре 4.
Нижний штамп (или боек) закрепляется с помощью штамподержателя или соублока на массе, воспринимающей удар, - шаботе.
Масса шаботов штамповочных молотов равна 20-25-кратной массе подвижных частей. Такое значительное повышение массы шабота необходимо для снижения уровня вибраций, возникающих при жестком ударе, которые наряду с повышенным шумом являются основными недостатками молота, существенно ограничивающими область применения.
В молотах двойного действия пар или сжатый воздух не только поднимают падающие части в верхнее положение, но и в процессе рабочего хода давит сверху на поршень, ускоряя движение падающих частей и тем самым увеличивая силу удара.
Таким образом, энергоноситель подается и в нижнюю, и в верхнюю полости рабочего цилиндра. Поступление его регулируется специальным распределительным органом-золотником, который в определенных положениях впускает энергоноситель в цилиндр и прекращает его подачу.
По своему технологическому назначению паровоздушные молоты делятся на ковочные и листоштамповочные.
Основные размеры и параметры молотов регламентируются государственными стандартами: паровоздушных штамповочных молотов - ГОСТ 7024-80; ковочных молотов - ГОСТ 9752-80.
За главный размерный параметр конструкций молотов с неподвижным шаботом принята масса подвижных частей или ударная масса m 
.
Параметрический ряд для штамповочных молотов представляют молоты с ударной массой 6330-25000 кг (составленные по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6 - ряд R5).
Эффективная кинетическая энергия Тэ, развиваемая рабочей массой перед ударом, является вторым основным параметром молотов
с неподвижным шаботом. Для паровоздушных штамповочных молотов
предельные значения энергии составляют 16630 кДж.
 |
Рис. 1. Принципиальная схема паровоздушного молота
Скорость рабочих частей перед ударом является зависимым параметром:
.
Устройство и работа пневматического ковочного молота
В пневматических молотах для передачи движения от привода к бабе используется упругая воздушная среда. Наибольшее распространение в отечественной промышленности получили пневматические двухцилиндровые одностоечные молоты двойного действия.
Пневматические молоты предназначены для изготовления мелких и средних поковок. Они не требуют компрессорных установок, котельных трубопроводов, так как сжатый воздух вырабатывается в компрессорном цилиндре, встроенном в станину. Молоты обладают большой быстроходностью (до 225 ударов в минуту) и относительно большим КПД (в среднем 35%). Эти молоты широко применяются в инструментальных цехах для ковки резцов, а также в ремонтных цехах.
Промышленность выпускает пневматические молоты с массой падающих частей от 50 до 1000 кг. С большей массой падающих частей такие молоты не изготовляют, так как они становятся очень громоздкими и неэкономичными.
Пневматический молот (рис. 2) имеет литую стальную станину 16 с двумя вертикальными цилиндрами - компрессорным 14 и рабочим 9. При включении электродвигателя 21 через ременную передачу 20, шкив 22 и маховик 19 начинают вращаться два зубчатых колеса - малое 18 и большое 23. На валу большого колеса укреплен кривошип 24, связанный с шатуном 17. На конце шатуна насажен поршень 13, который получает возвратно-поступательное движение и попеременно сжимает воздух в верхней и нижней полостях компрессорного цилиндра 14 до 200-300 кПа. Сверху компрессорный цилиндр закрыт крышкой 12.
Через каналы и распределительные краны 15 сжатый воздух поступает из компрессорного в рабочий цилиндр, закрытый снизу и сверху крышками 8 и 10. В рабочем цилиндре помещена баба 7 с укрепленным на ее конце верхним бойком 6.
Баба изготовлена заодно с поршнем (рис. 3,а). На поршне грибовидной формы выполнены канавки для поршневых колец и выточки лабиринтного уплотнения. В нижней части бабы сделан паз типа “ласточкин хвост” для крепления верхнего бойка. Чтобы баба не вращалась в цилиндре вокруг своей продольной оси, на ней сделаны лыски, а в буксе 8 (рис. 3, б) выбраны соответствующие пазы, в которые вставляются направляющие планки.
Рис. 2. Схема устройства пневматического двухцилиндрового одностоечного ковочного молота двойного действия
Шабот 3 (см. рис. 2) молота установлен на фундаменте 1 с прокладкой из деревянных брусьев 2. Нижний боек 5 молота крепится в промежуточной подушке 4, которая с помощью паза типа “ласточкин хвост” и клиньев закрепляется в пазу шабота.
Оба цилиндра, рабочий и компрессорный, соединены между собой каналами 11, которые перекрываются двумя кранами. Эти краны вместе со средним краном обеспечивают управление молотом, образуя с обратным клапаном воздухораспределительное устройство (рис. 4). Гнездо верхнего крана 4 соединяется с полостью, имеющей выход в атмосферу, вертикальным каналом. Над нижним краном 6 расположена промежуточная полость 2, в которой имеется обратный клапан 1. Средним краном 5 эта полость может сообщаться с полостью 3 и через нее - непосредственно с атмосферой.
Рис. 3. Детали пневматического молота:
а - баба; б - букса
Пневматический молот в зависимости от расположения кранов управления может работать в нескольких циклах: держание бабы на весу; автоматические удары; единичные удары; прижим поковки; холостой ход. Схема работы воздухораспределительного устройства молота при различных циклах показана на рис. 5, на котором цифрами 1 и 2 обозначены полости.
Держание бабы на весу (рис. 5, I). Рукоятка управления поставлена вертикально вниз. Краны стоят так (сеч. А-А), что верхние полости компрессорного и рабочего цилиндров соединены с атмосферой. Через нижний кран воздух из нижней полости компрессора проходит в промежуточную полость 2, открывает обратный клапан 1 (см. рис. 3) и далее по вертикальным каналам (сеч. Б-Б) попадает в нижнюю полость рабочего цилиндра.
Рис. 4. Схема кранового воздухораспределительного устройства
пневматического молота
Обратно из нижней полости цилиндра воздух выйти не может, потому что этому препятствует обратный клапан. Поэтому под поршнем рабочего цилиндра постоянно поддерживается некоторое давление и баба удерживается на весу.
Автоматические удары (рис. 5, П). Рукоятку управления поворачивают против часовой стрелки. При этом верхние полости рабочего и компрессорного цилиндров, а также нижние полости попарно соединены друг с другом (сеч. А-А).
Рис. 5. Положение кранов воздухораспределительного устройства при работе пневматического молота (места сечения см. рис. 4)
Совершая возвратно-поступательное движение, поршень компрессора создает над поршнем и под ним в рабочем цилиндре попеременно сжатие и разрежение, благодаря чему баба наносит автоматически повторяющиеся удары. Сила удара зависит от угла открытия кранов рукояткой и количества поступающего воздуха в рабочий цилиндр молота.
Прижим поковки (рис. 5, Ш). Для этого необходимо из положения “Держание бабы на весу” повернуть рукоятку по часовой стрелке. Верхняя полость компрессора соединена с атмосферой (сеч. А-А). Из нижней полости компрессора воздух через нижний кран поступает в промежуточную полость и через обратный клапан проходит в вертикальный канал (сеч. Б-Б), откуда через верхний кран воздух попадает в верхнюю полость рабочего цилиндра. Из нижней полости рабочего цилиндра через нижний кран воздух выходит в атмосферу (сеч. В-В), и баба молота осуществляет прижим.
Единичные удары. Из положения “Держание бабы на весу”, быстро вращая рукоятку по часовой стрелке и обратно, получают серию единичных ударов.
Холостой ход. Рукоятка управления установлена на цикл “Держание бабы на весу”, тогда верхние полости цилиндров сообщаются с атмосферой. Чтобы перевести компрессор на холостой ход и плавно опустить бабу, средний кран устанавливают так, что промежуточная и нижняя полости компрессора сообщаются с атмосферой.
Чтобы баба во время работы не ударила о крышку рабочего цилиндра, в его верхней полости предусмотрено буферное пространство. Когда поршень-баба перекроет канал, соединяющий верхние полости обоих цилиндров, воздух в буферном пространстве сжимается. В это время поршень компрессорного цилиндра идет вверх и создается давление в его верхней полости. Однако вследствие того, что канал закрыт поршнем рабочего цилиндра, воздух, находящийся в компрессорном цилиндре, не имеет выхода. Чтобы можно было подать воздух в верхнюю полость рабочего цилиндра, имеется обратный шариковый клапан. Когда в верхней полости компрессорного цилиндра давление воздуха станет больше, чем в буферном пространстве, клапан открывается, и воздух подается в верхнюю часть рабочего цилиндра.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 1892; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!