Výpočet hlavních parametrů technologického zařízení a nářadí, Výpočet lisovacího tlaku, Výpočet lisovacího válce, Výpočet lisovací formy pro drcení, Výpočet smrštění a výkonných rozměrů tvářecích dílů. Rekonstrukce úseku výroby lisovaných pryžových technických výrobků

Výpočet hlavních parametrů technologických zařízení a nástrojů

Výpočet lisovacího tlaku

Místo používá lis 250-600 E2. Hlavní technické charakteristiky lisu jsou uvedeny v příloze 2. Pro stanovení tlaku v dutině formy na směs, tzn. specifický lisovací tlak, obvykle se používají praktické údaje. Experimentálně bylo zjištěno, že u lisovacích výrobků na bázi měkkých kaučukových směsí je tlak v dutině poloforem 2-5 MPa a při použití tuhých směsí dosahuje 7-10 MPa /24/.

Určíme jmenovitou sílu P_NOM (MN), vyvinuté tiskem podle vzorce (2.4):

kde p = 20 MPa je vysoký tlak hydrauliky lisu,

d = 450 mm — průměr lisovacího pístu.

Při přibližných výpočtech se efektivní síla P e (МН), která působí na směs, vypočítá pomocí vzorce (2.5):

kde z = 0,85 – 0,9 je podmíněná účinnost lisu.

Lisovací síla potřebná k vytvoření jednoho produktu se zjistí pomocí vzorce (2.6):

kde P_UD — tlak v dutině formy na směs, MPa (s přihlédnutím ke kaučukové směsi P_UD = 8 MPa)

S_Dítě — plocha průmětu dílu na desku, m2

S_PROVEDENÍ — plocha průmětu výlisků na plech, m2

kde R, r jsou vnější a vnitřní poloměr prstence 120-150-360, m.

kde R‘, r‘ jsou vnější a vnitřní poloměr prstencového lisování 120-150-360, m.

Pracovní tlak hydrauliky se vypočítá podle vzorce 2.9:

kde S_Sub — plocha plunžru, m2.

Výpočet lisovacího válce

Lisovací válce jsou konstruovány jako silnostěnné nádoby. /25/

Napětí při₁ pro všechny body se napínací síly snižují s rostoucí vzdáleností od středu válce. Největší hodnotu mají na vnitřní ploše válce a nejmenší na vnějším povrchu, tzn.

kde y₁— napětí v materiálu válce, MPa;

R, r — vnější a vnitřní poloměr válce, m;

Р_В — vnitřní tlak, MPa.

Napětí při_х pro všechny smluvní body. Na vnějším povrchu jsou rovny nule a na vnitřním povrchu se rovnají vnitřnímu tlaku P_В.

Výpočet formy pro drcení

Při výpočtu pevnosti lisovací formy se vypočítává přípustná tlaková síla F._CM nejmenší z oblastí konektoru S_c min: /21/

kde [f]_CM — přípustné tlakové namáhání kovu (pro surové bramy 70 MPa, pro tepelně zpracované 120-150 MPa) /21/.

Výpočet smršťování a výkonných rozměrů tvářecích dílů.

Termín smrštění se používá k popisu rozdílu mezi rozměry dutiny formy a hotového výrobku, měřeno při teplotě okolí. Ke smrštění dochází v důsledku rozdílu mezi koeficienty tepelné objemové roztažnosti oceli a pryže. Výrobek je vždy menší než formovací dutina, ve které byl vulkanizován. Rozdíl mezi rozměry hotového výrobku a dutiny, měřený při pokojové teplotě a vyjádřený v procentech, se nazývá stupeň smrštění. Při požadavku na vysokou rozměrovou přesnost je nutné pro každou směs stanovit faktory ovlivňující smrštění. To lze provést vulkanizací standardního vzorku při teplotách používaných při výrobě. Vzhledem k tomu, že rozměry výrobku musí být často v přísných mezích, je důležité znát stupeň smrštění, aby jej bylo možné vzít v úvahu při návrhu formy. Smršťování pryže při ochlazování výrazně komplikuje výrobu výrobků stanovených rozměrů /26/.

Kaučuková směs, která během vulkanizace zcela vyplňuje dutinu formy, se při ochlazení na pokojovou teplotu smršťuje silněji než forma, protože má výrazně vyšší koeficient roztažnosti než materiál formy. S rostoucím rozdílem mezi koeficientem roztažnosti kaučukové směsi a formovacího materiálu, jakož i mezi teplotou vulkanizace a teplotou místnosti, se zvyšuje stupeň smrštění. Problémy při výpočtu stupně smrštění vznikají především ze skutečnosti, že koeficient roztažnosti vulkanizátů závisí na složení směsi. Přesto lze míru smrštění přibližně určit bez zhotovení prototypů /9/.

Existuje pět typů smrštění:

d) chemická (vulkanizace);

Lineární smrštění, určené vzorcem (2.13), se týká způsobu stanovení velikosti smrštění v závislosti na směru.

kde L_ф — lineární velikost formuláře;

L_izd — lineární velikost produktu.

Objemové smrštění je určeno vzorcem (2.14)

Kde V_f.gn — objem formovacího hnízda;

V_izd — objem produktu.

Celkové smrštění je součtem teplotního, vulkanizačního a deformačního smrštění a je určeno vzorcem (2.15):

Určíme smrštění teploty pomocí vzorce (2.16):

kde DT je ​​rozdíl mezi teplotou vulkanizace a teplotou místnosti;

DA je rozdíl mezi koeficienty roztažnosti kaučukové směsi a materiálu formy;

K je objemové procento kaučukové směsi.

kde T₁ — teplota vulkanizace 151 °C;

Т₂ — pokojová teplota 20 °C.

kde a_р — koeficient roztažnosti kaučukové směsi;

а_м — koeficient roztažnosti materiálu formy a_м=0.11-10-4.

Definujme a_р pro pryžovou směs třídy 7-IRP-1068-24-1 podle pravidla aditivnosti (2.19) /27/:

kde a_к — koeficient lineární roztažnosti pryže;

а_i — koeficient lineární roztažnosti součástí;

Н_к — objemový podíl kaučuku;

Н_i — objemový podíl složek.

а_р = 2.3? 10 -4 (0,4574 + 0,1541 + 0,0062 + 0,0027 + 0,0095 + 0,0097 + 0,0062 + 0,0013 + 0,0018 + 0,0118 + 0.1) – 10 -4 + 0.0921 -0,1226 + 0.1246 1,55) = 10 x 4-XNUMX.

Teplotní smrštění se tedy rovná:

Y_T = (151-20) ? (1,55-0,11) ? 10 4? 100 = 1,9584

Vulkanizační smrštění je spojeno se zvýšením hustoty (měrného objemu) vulkanizátu s hustotou kaučukové směsi v závislosti (2.20):

Deformační smrštění se vypočítá pomocí vzorce (2.21):

Deformační smrštění je nevýznamné a lze jej proto ignorovat.

Protože Y, Y_T a Y_B jsou přímo měřeny nebo vypočteny

můžete najít charakteristické množství. Podle Lepetova jsou hodnoty Y, Y_T a Y_B mohou mít různé hodnoty v závislosti na pryži, konfiguraci vzorků (válce, tyče, kroužky, desky, rámy) a velikosti vzorků (5-50 mm). Meze hodnot těchto koeficientů jsou uvedeny v tabulce 2.8.4.

Tabulka 2.8.4 Meze hodnot koeficientů Y, Y_T a Y_B

Existuje mnoho zařízení navržených ke zvýšení vynaloženého úsilí. Patří mezi ně různé páky, bloky a také zařízení, jako je hydraulický lis.

Princip

Hydraulický lis, jehož příklady lze nalézt v obrovském množství strojů, v továrnách a dílnách, pracuje na principu přenosu síly pomocí kapaliny pod tlakem. Jeho činnost je založena na Pascalově zákonu, podle kterého se tlak v kapalině přenáší rovnoměrně po celém objemu a všemi směry. Po použití síly pro vytvoření požadovaného tlaku v jednom objemu je tedy možné jeho přenesením do jiné nádoby výrazně změnit sílu.

Lisovací zařízení se skládá ze dvou válců naplněných kapalinou, jak je znázorněno na fotografii. Jeden válec má větší objem než druhý. Oba válce mají písty. V menším válci má píst menší plochu. Podle Pascalova zákona je tlak působící na oba písty stejný a rovná se poměru síly působící na menší píst k jeho ploše (P1=F1/S1). Tlak ve druhém válci však bude stejný. Současně, vezmeme-li v úvahu, že plocha druhého většího pístu je větší než prvního, je odvozen následující vztah:

P1=P2, tedy – F1/S1=F2/S2. Lze tedy odvodit následující vzorec: F2/F1=S2/S1. Překladem tohoto výrazu do ruštiny můžeme dojít k závěru, že tlaková síla působící na píst hydraulického lisu závisí na jeho ploše. Čím větší je plocha druhého válce, tím větší je síla. Tlak hydraulického lisu se měří v pascalech, symbol – Pa. V souladu s tím jsou kilopascaly kPa a megapascaly jsou MPa.

Použitím různých poměrů ploch pístů ve válcích lze tedy dosáhnout téměř jakéhokoli zvýšení síly. Pokud je například plocha většího pístu desetkrát větší než plocha prvního, pak při použití síly jednoho Pa bude výstup deset. Pokud si takové válce představíme ve formě vah, pak můžeme uvést jiný příklad: umístěním břemene o hmotnosti 1 kg na menší píst může další zvednout 10 kg.

Vlastnosti výpočtů

V praxi je nutné počítat s tím, že přes přímý vztah vyplývající ze vzorce ve skutečnosti takových vztahů nelze dosáhnout. Tlak v hydraulickém lisu je přímo nebo nepřímo ovlivněn mnoha různými faktory:

• třecí síla – vlivem tření pístů o stěny válců se snižuje tlaková síla;
• nepřesnost velikosti pístů – vede ke zvýšení třecí síly a nerovnoměrnému přenosu síly;
• jiné konstrukční vady.

Tlaková síla hydraulického lisu se v praxi v konstrukčních kancelářích vypočítává jako součet všech sil působících na píst. Pro takové výpočty existují speciální vzorce, které vám umožní vzít v úvahu maximální počet faktorů ovlivňujících písty.

Zařízení

Typickým příkladem pracovního mechanismu hydraulického lisu je automobilový zvedák. Jeden z modelů tohoto zařízení je zobrazen na fotografii. Jeden z jeho válců je velmi malý, zatímco druhý je mnohonásobně větší. Toto zařízení umožňuje i dítěti snadno zvednout velký nákladní automobil. Takové zvedáky se často používají k výrobě domácích hydraulických lisů. Na fotografii je příklad takového domácího zařízení.

Kapalina může být jakákoliv. Pro zvýšení účinnosti zařízení se však obvykle používají speciální oleje. Tím jsou dosaženy dva cíle:

• zvýšený přenos tlaku;
• snížení tření v lisovacích mechanismech.

Návrhové prvky

V závislosti na aplikaci existuje mnoho typů konstrukcí hydraulických mechanismů. Hydraulické lisy a zařízení využívající jeho princip fungování jsou v současné době široce používány v následujících odvětvích:

• metalurgie – pro zpracování kovů;
• ve strojírenství – pro výrobu různých dílů;
• v autoservisu – stejné zvedáky;
• v bagrech a jiné těžké stavební technice – k obsluze mechanismů;
• Hydraulická zařízení nacházejí uplatnění také ve zdvihací technice, v potravinářském průmyslu a dokonce i v lékařské technice.

Hydraulický lis pro krimpování vysokotlakých hadic se používá k dosažení těsného spojení mezi vysokotlakou hadicí a armaturami na ní nainstalovanými. Lisování se provádí lisováním dílů pomocí hydraulického lisu s pracovním nástrojem vhodného tvaru a velikosti. Existují ruční hydraulická zařízení s přítlačnou silou do 0.7 MPa.

Pokud je potřeba vytvořit velmi velkou sílu, v poslední době se často používá vysokotlaký hydraulický lis. Zvláštností jeho zařízení je přítomnost několika multiplikátorů – systémů válců, z nichž každý vám umožňuje zvýšit tlak 50krát nebo více. Násobiče jsou instalovány tak, že vysoký tlak předchozího je přenášen jako nízký tlak na další násobič. Nárůst síly se tedy násobí v závislosti na počtu multiplikátorů.

V poslední době mnoho amatérských mechaniků a soukromých podnikatelů, aby ušetřili peníze, vyrábí hydraulické lisy sami. K tomuto účelu slouží automobilový zvedák namontovaný na speciálním rámu. Pozornost si zaslouží i takové zařízení, které pomáhá řešit různé každodenní problémy spojené se stavbou a některými opravárenskými pracemi.

Mnoho lisů používaných v každodenním životě a ve výrobě je vybaveno různými pomocnými mechanismy pro zjednodušení ovládání:

• čerpadla – pro čerpání kapaliny do válců;
• elektrické pohony – ke snížení pracnosti procesu.

V poslední době se objevuje stále více nových oblastí použití takových zařízení, což přispívá k rozvoji této technologie a použití nových, lehčích a pevnějších materiálů ji činí dostupnější a efektivnější.