0 Руководитель проекта: Евграфов А.Н

Постановка задачи Задачей курсового проектирования является разработка конструкции пресса чеканочного, соответствующего параметрам и характеристикам, заданным в техническом задании. В данном курсовом проекте нам необходимо выбрать и обосновать: Кинематическую схему чеканочного пресса, предназначенного для чеканки или калибровки поковок, монет, медалей и других металлических изделий в штампах Выбрать двигатель и редуктор Выполнить силовой и динамический расчет машины 1

2 Пресс чеканочный Чеканочный пресс - механизм для чеканки или калибровки поковок, монет, медалей и других металлических изделий в штампах. Рабочим звеном чеканочного пресса является ползун, который производит прессовку. На холостом ходу ползун увлекается вверх, подается заготовка, а затем происходит прессование.

Технические характеристики H max Ход рабочего звена – пуансона H max = 120 мм P H Номинальное усилие P H = Н n Частота движения ползуна n = 45 ход/мин V 0 Средняя скорость ползуна V 0 = 0.8 м/с Ф раб /Ф хол Отношение рабочего хода к холостому Ф раб /Ф хол = 1,1874 Конструкция пресса чеканочного должна включать: Рычажный механизм Электрический двигатель постоянного тока независимого возбуждением серии 2П Редуктор, обеспечивающий передачу усилия чеканки 3

Основные оценочные критерии: рациональные габариты; наименьшая масса виброактивность энергопотребление. 120 мм; Ход рабочего звена (пуансона) H max = 120 мм; 1,2 Угол давления в шарнире пуансонаК2=1/sin 4<1,2 1,18. Отношение рабочего хода к холостому Ф раб /Ф хол = 1,18. 4 Критерии синтеза:

Прототип В качестве прототипа исполнительного механизма пресса чеканочного выберем плоский одноподвижный механизм, содержащий хотя бы один ползун, который будет являться рабочим звеном Выберем базовую схему: 5

Анализ прототипа 6 Граф механизма Описывает состав и связи элементов механизма. В результате анализа графа механизма можно выделить две функциональные группы: ВВВ ВВП Группа ВВВ состоит из шатуна AB и коромысла BС, шарнирно связанных между собой. Коромысло BC шарнирно крепится к стойке Группа ВВП состоит из шатуна DE и ползуна E, также шарнирно связанных между собой. Ползун E движется в вертикальной заделке.

Синтез прототипа Из заданной базовой схемы путем синтеза линейных параметров (длины) звеньев можно получить расчетную схему одно ползунного механизма. Воспользуемся программой синтеза рычажных механизмов Зададимся геометрией стоек: абсцисса стойки C Xc = -0.4 м; ордината стойки C Yc = 0,3 м; абсцисса линии движения ползунаXE = -0,4 Синтез прототипа 7

Прототип Критерии выбора: Ход рабочего звена (пуансона) H max = 120 мм; Отношение рабочего хода к холостому Ф раб /Ф хол =1, = 4.71 с-1 Подобранные параметры механизма: длина кривошипа OA L 1 = 0,1 м; длина звена AB L 2 = 0, 25 м; длина коромысла BC L 3 = 0,4 м; длина шатуна DE L 4 = 0,5 м; абсцисса стойки C Xc = -0.4 м; ордината стойки C Yc = 0,3 м; абсцисса линии движения ползуна XE = -0,4 8

Геометрический анализ механизма Геометрический анализ включает построение плана механизма в различных положениях в зависимости от входной координаты (q), составление групповых уравнений и их решения в общем виде, исследование функции положения. Решая уравнения геометрического анализа, можно проследить траекторию движения каждой точки механизма. Решение проводится для самого нагруженного положения, так как оно характеризуется максимальными усилиями, приложенными к механизму 9 Задачи геометрического анализа Задачи геометрического анализа

Функция положения 10 Нmax

Исследование функции положения 1 за рабочий ход принимается убывание функции положения, в конце которого происходит прессование материала заготовки Из графика видно, H max характеризует максимальный ход рабочего звена прототипа В соответствии с индикаторной диаграммой, заданной техническим заданием, на которой показана зависимость нагрузки на рабочее звено от его положения, определим зависимость той же нагрузки, но уже от угла поворота кривошипа OA, накладывая циклограмму на график функции положения рабочего звена

Кинематический анализ 12 Задачей кинематического анализа является: нахождение аналогов линейных и угловых скоростей и ускорений точек и звеньев механизма Решение задачи кинематического анализа может осуществляться различными методами наиболее распространенными из которых являются: аналитический и графоаналитический К и н е м ат и ч е с к и й а н а л и з

13 К и н е м ат и ч е с к и й а н а л и з

14 К и н е м ат и ч е с к и й а н а л и з

Силовой анализ 15 Целью силового расчета является определение (методом кинетостатики): Реакций в кинематических парах при заданной рабочей нагрузке и угловой скорости вращения кривошипа. Определение при тех же условиях движущих моментах на валу кривошипа, и необходимой мощности (эквивалентной) двигателя, оценка внешней виброактивности и ее уменьшение.

Силовой анализ Силовой анализ 16 Входные данные: Задаемся массой звеньев m ПОГ = 10 кг/м Момент инерции звеньев относительно центральной оси следует рассчитывать по формуле: Силы и моменты сил инерции:

Силовой анализ Силовой анализ 17 Мерой внешней виброактивности является главный вектор сил инерции Снижение внешней виброактивности происходит с помощью установки вращающихся противовесов, которые стремятся уменьшить главный вектор сил инерции Одним из способов определения целесообразности установки противовесов является построение годографа главного вектора сил инерции до и после уравновешивания Воздействие машины на основание называется внешней виброактивностью

Силовойанализ Силовойанализ 18 а

Параметры противовесов Из распечатки выходных величин силового анализа выпишем коэффициенты разложения в ряд Фурье главного вектора сил инерции: Коэфф. Эллиптических гармоник А 1 х =13,65 в 1 х =2,743А 1y =21,59 в 2y =7,899 Коэфф. Круговых гармоник А 1 + =0.5*(a1x+в 1y)=10,77 А 1 - =0.5*(a1x-в 1y)=2,8755 в 1 + =0.5*(a2x+в 2y)=12,666 в 1 - =0.5*(a2x-в 2y)=9,4235 Модули векторов круговых гармоник: |R 1 + |= ( а 1 (+) ) 2 +( в 1 (+) ) 2 =16,248 |R 1 - |= ( а 1 (-) ) 2 +( в 1 (-) ) 2 =9,85 Углы установки противовесов по отношению к кривошипу: 1 (+) =arctg (в 1 + / a 1 + )+ =4,006 рад=229 1 (-) =arctg (в 1 - / a 1 - )+ =4,41 рад=252,9 Масса противовесов: М (+) прот =|R 1 + |/l кривошипа / 2 =7,32 кг М (-) прот =|R 1 - |/l кривошипа / 2 =4,44 кг Силовойанализ Силовойанализ 18 б

Силовой анализ Силовой анализ 19 Анализ результата установки противовесов

Силовой анализ Силовой анализ 20 Из распечатки силового расчета: NДВ = Вт Частота вращения кривошипа n=45 об/мин После выбора двигателя необходимо провести проверку соответствия двигателя требуемой мощности: УСЛОВИЕ: М max* I * (МДВ) max выбираем двигатель 2ПН315L Выбор двигателя

Силовой анализ Силовой анализ 20 Число оборотов на холостом ходу: Крутизна статической характеристики: Характеристики двигателя

Динамическое исследование Основная задача динамического исследования: 4 Определение законов движения вала кривошипа, т.е. нахождение где - угол поворота кривошипа. Динамические моменты т.е. Мдв движущий момент и Мдв Мп момент в передаточном механизме. Мп Также проводится оценка динамических свойств машины и выбирается модификация машины по динамическим критериям Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Динамическая модель q Д ПМ ИМ Q i Мс Движущий момент Момент сил сопротивления 22 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель Модель машинного агрегата можно описать системой дифференциальных уравнений Где: - приведенный момент инерции; - момент сил сопротивления; - характеристики движения кривошипа; - силовая характеристика; - постоянная времени двигателя; - крутизна статической характеристики 23 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель Графики переменной части приведенного момента инерции Jпр, кгм 2 Для упрощения расчетов раскладываем в ряд Фурье 24 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель Графики приведенного момента сил сопротивления Мпр, Нм Мпр 0 Мпр 0 среднее за оборот значение момента сил сопротивления Для упрощения расчетов раскладываем в ряд Фурье 25 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель Уравнение движения машинного агрегата 0 приближение движущий момент Правая часть=0 возмущения нет 1 приближение Правая часть=L(t) возмущающий момент 26 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель 27 Динамическоеисследование Динамическоеисследование Возмущающий момент - мера внутренней виброактивности о-средняя скорость движения вала кривошипа В тихоходных машинах первое слагаемое мало и график L(t) похож на график момента сил сопротивления Механизм обладает внутренней виброактивностью если: Для равномерного вращения кривошипа надо прикладывать переменный вращающий момент

Математическая модель График возмущающего момента L( ot), Нм 28 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель График момента в передаточном механизме Мп( ot), Нм 28 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Математическая модель График движущего момента Мдв( ot), Нм 28 Динамическоеисследование Динамическоеисследование

Динамическая ошибка -разность между первым и вторым приближением (отклонение скорости движения от средней постоянной) Вызывается возмущающим моментом: Внутренней виброактивностью Силовойанализ Силовойанализ 29

Математическая модель График динамической ошибки по скорости,1/c 30 Динамическоеисследование Динамическоеисследование оt min max Коэффициент неравномерности вращения: =( max- min)/ о*100%=5%

Динамическое исследование В результате проведенного динамического исследования машинного агрегата была выбрана модель двигателя и передаточный механизм. n Модификация машинного агрегата по динамическим критериям не помогла: от установки маховика и кулачкового разгружателя пришлось отказаться ввиду их огромных размеров и масс. n Таким образом машинный агрегат имеет существенный недостаток - мы не смогли избавиться от перекладки зазоров в передаточном механизме (Мп не знакопостоянен) Динамическоеисследование Динамическоеисследование

3

3434