Jak vypočítat tlak na lis?

Abstrakt (ruština):
Účelem studie je zlepšit zařízení pro montáž spojů dílů s rušením tím, že je vybavíme systémy automatického řízení procesů. V procesu moderní strojírenské nebo opravárenské výroby se používají různé způsoby spojování strojních součástí a celků. Nejběžnější z nich jsou závitové a klínové (mezi skládacími spoji), svařování a nýtování (mezi nerozebíratelnými spoji). Rušivé spoje umožňují zvýšit produktivitu práce, zlepšit kvalitu spárování a automatizovat proces montáže. Přitom by spoje s rušením neměly být vystaveny ani jedinému přetížení, které může způsobit posunutí spojovaných částí a snížení pevnosti spoje. Na základě stručného přehledu nejběžnějších způsobů spojování dílů se ukazuje důležitost použití způsobu spojování s přesahem lisováním pomocí hydraulických lisů při montáži válcových dílů. Metodika výzkumu zahrnovala teoretické zdůvodnění montážních parametrů spojovacích dílů a silové výpočty. Jsou uvedeny výrazy pro určení přítlačné síly dílů a jejich prvků. Získané a dané rovnice a doporučení umožňují na základě známých parametrů sestaveného spoje a použitého hydraulického lisu stanovit požadovaný tlak provozní kapaliny, tedy seřídit hydraulický pohon lisu; Na základě známých parametrů montovaného spoje a jmenovité hodnoty tlaku pracovní kapaliny v hydraulickém pohonu lisu je opodstatněná volba potřebného technologického zařízení (model lisu). Doporučuje se řídit proces lisování změnou výkonu lisu. Při hydraulickém pohonu lisu je nutné měnit objemový průtok kapaliny přiváděné do lisu a rozdíl tlaku kapaliny na vstupu a výstupu pohonné pohonné jednotky.

Klíčová slova:
tah, montáž, spoje, lis, síla, lisování, tlak, hydr
Text práce (PDF): Číst Stáhnout

V procesu moderní strojírenské nebo opravárenské výroby se používají různé způsoby spojování strojních součástí a celků. Nejrozšířenější mezi
Jsou to: mezi skládacími spoji – závitové a klíčované; mezi nerozlučné
spoje – svařování a nýtování [1].

Rušivé spoje dílů jsou také široce používány v různých odvětvích strojírenství, jak při výrobě nových zařízení, tak při jejich opravách (například při výrobě a opravách šnekových kol, pro instalaci kluzných ložisek do dílů skříně, pro spojování hřídelí s převody, ložisky kyvkami, pákami, setrvačníky
atd.). Hlavním způsobem montáže je lisování nebo teplotní deformace. Spoje s rušením jsou přitom konstrukčně jednoduché, celkem spolehlivě vnímají a přenášejí statické i dynamické zatížení při zachování vystředění částí spoje a možnosti spoje rozebrat [1].

Rušivé spoje umožňují zvýšit produktivitu práce, zlepšit kvalitu spárování a automatizovat proces montáže. Přitom by spoje s rušením neměly být vystaveny ani jedinému přetížení, které může způsobit posunutí spojovaných částí a snížení pevnosti spoje. To však vyžaduje dodržování zvýšené přesnosti při výrobě protilehlých ploch, existuje hrozba snížení přenášeného zatížení v důsledku snížení interference a poškození dosedacích ploch při montáži spoje, jakož i zvýšení zvýšeného zatížení; koncentrace napětí na okrajích spoje (zejména ženské části) [1].

Účel výzkumu – zlepšení zařízení pro montáž spojů částí s rušením jeho vybavením automatickými systémy řízení procesů.

Cíle výzkumu : určit vzájemnou závislost požadovaného tlaku provozní kapaliny a parametrů sestaveného spoje pro možnost seřízení hydraulického pohonu procesního zařízení; stanovit podmínky pro výběr potřebného technologického vybavení; identifikovat směr dalšího zlepšování zařízení pro montáž a demontáž spojů dílů s přesahem.

Materiály a výzkumné metody. Mezi přesahovými spoji jsou nejrozšířenější spolehlivé a ekonomické pevné trvalé spoje válcových dílů vyrobených lisováním.

Podle způsobu získávání normálových napětí na lícujících válcových plochách se rozlišují příčné lisované a podélné lisované spoje se zaručeným přesahem. V křížových lisovaných spojích se válcové dosedací plochy k sobě přibližují radiálně nebo normálně ke kontaktní ploše. Proces montáže podélných lisovaných spojů (obr. 1) spočívá v aplikaci axiální síly na jednu ze dvou částí. Samčí část (hřídel) má vnější průměr větší než průměr otvoru samičí části (pouzdra). Ke spojení těchto částí s relativním podélným pohybem po délce kontaktu dochází při deformaci kovu, v důsledku čehož na válcové ploše kontaktu vznikají značné normálové tlaky a třecí síly, zajišťující nehybnost dílů v připojení [1].

Galvanické povlaky na styčných plochách obvykle zvyšují pevnost spoje, i když během procesu lisování se část povlaku na styčných plochách deformuje a může dojít k poškození [2].

Ve strojírenství se montáž a demontáž přesahových spojů obvykle provádí pomocí hydraulických lisů. Tato sestava se vyznačuje přístupností a všestranností, stejně jako srovnatelnou jednoduchostí automatizace řízení procesů. Mezi nevýhody patří možnost odírání a zadření dosedacích ploch dílů při montáži a demontáži bez mazání a také ztráta stability při montáži tenkostěnných a dlouhých dílů. Navíc statická a únavová pevnost dílů a spojů je nižší než u jiných způsobů montáže a není zajištěno zachování kvalitních povrchů dílů po demontáži spoje [3].

Montáž spojů lisováním se používá v případech, kdy je potřeba zajistit velkou sílu na značnou délku zdvihu, konstantní nebo měnící se podle daného zákona, rychlost lisování, udržení výrobku pod tlakem, složitý cyklogram technologického procesu.

Lisy se vyznačují řadou parametrů, mezi které obvykle patří: jmenovitá síla, zdvihová hodnota pracovních prvků, otáčky naprázdno, pracovní a zpětný zdvih, technologické rozměry (vzdálenost mezi rovinami přítlačných a přítlačných prvků ve výchozí poloze, tzv. „otevřená výška“, rozměry pracovního stolu), výkon pohonu, celkové rozměry a hmotnost [4].

Hlavním parametrem lisu, který určuje jeho standardní velikost, je jmenovitá síla. Fyzikální význam jmenovité síly vyvinuté lisem je maximální síla povolená pevností částí pohonu a pohonu s ohledem na bezpečnost a požadovanou životnost.

Rýže. 1. Schéma montáže podélného lisovaného spoje s přesahem

Rozbor hydraulických lisů podle technologického určení, konstrukce, konstrukce a dalších vlastností ukázal, že ve většině případů jsou pro montáž a demontáž tažných spojů nejvhodnější univerzální jednočinné lisy jednosloupové s pevným rámem ve tvaru C, otevřené s horní umístění jednoho válce a jezdce svislého zdvihu.

Metodika výzkumu zahrnovala teoretické zdůvodnění montážních parametrů spojovacích dílů a silové výpočty.

Výsledky výzkumu. Při montáži spojů s přesahem je požadovaná lisovací síla určena především silou T statické tření v kontaktních oblastech protilehlých dílů [2, 3]

kde je jmenovitá plocha kontaktních ploch součástí ve spojení, mm 2; pro válcové spoje typu “hřídel-pouzdro”;

D и L – průměr, respektive délka kontaktní zóny, mm;

– měrná síla statického tření, MPa; ;

– mez kluzu měkčího spojovacího materiálu, MPa;

– kvantil zákona normálního rozdělení;

a – drsnost dosedacích ploch hřídele a pouzdra;

– stupeň zpevnění kontaktní plochy měkčího spojovacího materiálu; ;

– jmenovitý přítlak, určený známými Lameho rovnicemi

– průměr dosedacích ploch (lícování) hřídele a pouzdra po montáži, mm;

– průměr hřídele před montáží, mm; – průměr otvoru pouzdra před montáží, mm;

a – Youngův modul pružnosti materiálů hřídele a pouzder;

a – Poissonovy poměry materiálů hřídele a pouzdra.

V okamžiku sestavení spoje s přesahem se síla na stacionární pracovní těleso hydraulického lisu zvyšuje, až se rovná síle statického tření v kontaktní zóně ploch montovaných dílů. Další zvýšení lisovací síly vede k počátečnímu posunu a následnému zrychlenému pohybu pracovního tělesa lisu.

Rovnice pro poměr sil na pístu hydraulického válce při provozu svislého lisu lze znázornit ve tvaru

kde je hnací síla pístového válce s jednosměrnou tyčí, N; ;

– tlak kapaliny v pracovní dutině válce, MPa;

– plocha pístu ze strany bezpístnicové dutiny válce, mm 2; ;

– průměr pístu lisovacího válce, mm;

– hmotnost pohyblivých částí lisu, N;

– statická třecí síla v kontaktní zóně smontovaných částí rušivého spoje (N), určená vzorcem (1);

– třecí síla ve vedeních pracovního tělesa lisu, N; ;

– přítlačná síla pohyblivých částí a vertikálních vedení lisu, N;

– koeficient tření; pro litinová vedení na začátku pohybu, při nízkých rychlostech a rovnoměrném pohybu, při rychlostech pohybu vyšších než 0,05 m/s a dobrém mazání;

– třecí síla v pryžových těsněních pístu, N; ;

– třecí síla v pryžových těsněních tyčí, N; ;

a – utěsněné průměry pístu a tyče hydraulického válce;

– šířka hutnění, mm;

– napětí třecí síly (specifické tření), při provozu na minerální olej MPa.

Pokud má píst kovové těsnicí kroužky (například litinové), pak

kde je počet těsnících kroužků;

– tlak kroužku na vnitřní povrch válce; MPa;

– tlak kapaliny v pracovní (bezpístnicové) dutině válce;

– koeficient tření; lze přijmout.

Zpětná tlaková síla z konce tyče hydraulického válce je určena vztahem

kde je tlak kapaliny v odtokové dutině válce;

– plocha pístu ze strany dutiny tyče válce:

Při provozu hydraulických lisů je maximální lisovací síla obvykle omezena na 0,75. 0,80 vypočtené (certifikované) lisovací síly.

Průběh montážního procesu a tím i kvalita smontovaného výrobku závisí na mnoha faktorech: na míře rušení ve spoji, na fyzikálních a mechanických vlastnostech materiálů protilehlých dílů, na stavových parametrech kontaktování. povrchy, přítomnost maziv a povlaků, rychlost operace, přesnost vzájemné polohy dílů při montáži a mnoho dalších. Vliv mnoha výše uvedených faktorů nelze v současné době přesně analyticky popsat. Na základě toho není možné zajistit proces montáže nebo demontáže spoje tak, aby byly v každém okamžiku předem zohledněny všechny faktory, například při nastavování montážního zařízení. Pro zajištění kvality montovaného výrobku je proto nutné využívat automatické řízení procesu montáže [5].

Proces lisování lze řídit například změnou výkonu lisu. Pokud má montážní lis hydraulický pohon, je jeho výkon dán zejména součinem objemového průtoku kapaliny, pohonu přiváděného nebo odváděného od motoru a rozdílu tlaku kapaliny na vstupu a výstupu vrtule [ 6, 7].

Důležitými prvky řídicích systémů jsou měřicí převodníky (snímače) rychlostních a výkonových parametrů technologického procesu montáže, což jsou zařízení lišící se charakterem příjmu signálu od měřené veličiny, charakterem závislosti výstupního signálu na vstupu, typu konverze signálu, účelu atd. .

Nejlepších výsledků z hlediska přesnosti a citlivosti dosahují systémy s hydraulickými měřicími převodníky typu „nozzle-flap“ [8]. V takových řídicích systémech není potřeba opakovaných převodů signálu nesoucího informaci o průběhu technologického procesu z jednoho druhu energie na jiný, což výrazně zvyšuje citlivost a rychlost, snižuje chybu měření a zjednodušuje automatický řídicí systém jako celý. Použití takových systémů je možné nejen v nově projektovaných zařízeních, ale i při modernizaci stávajících zařízení, za účelem zvýšení technické úrovně strojů bez výrazných materiálových nákladů.

Závěr. Pomocí získaných rovnic lze řešit následující problémy: pomocí známých parametrů sestaveného spoje a použitého hydraulického lisu určit požadovaný tlak provozní kapaliny, to znamená upravit hydraulický pohon procesního zařízení; Na základě známých parametrů montovaného spoje a jmenovité hodnoty tlaku pracovní kapaliny v hydraulickém pohonu lisu je rozumné zvolit potřebné technologické vybavení (model lisu).

Další zdokonalování zařízení pro montáž a demontáž spojů dílů s rušením by mělo být provedeno jeho vybavením automatickými řídicími systémy pro parametry a charakteristiky technologického procesu.