Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

ФРИКЦИОННЫЙ ПРЕСС ДЛЯ КАПСУЛЕЙ

Фрикционные прессы в промышленности строительных материалов при­менялись для изготовления облицовочных плиток, фасонных деталей (кар­низы, плинтусы, углы и т. п.) и, наконец, капсулей.

В настоящее время для изготовления облицовочных плиток и фасонных деталей применяются рассмотренные выше колено-рычажные прессы в то время, как фрикционные прессы используются для изготовления капсулей.

Ниже рассматривается фрикционный пресс-полуавтомат для прессования капсюлей овальной и прямоугольной формы из фаянсовой массы влажностью 16—20%.

Фрикционный пресс-автомат имеет чугунную станину 1 (фиг. 132), в кото­рой закреплены две колонны 2, являющиеся одновременно направляющими для ползуна 3. Сверху колонны 2 соединены массивной траверсой 4, к кото­рой прикреплены кронштейны 5 с подшипниками 6. В подшипниках 6 смон­тирован вал 7, на котором жестко посажены два фрикционных диска 8. Вал 7 вместе с фрикционными дисками 8 имеет возможность перемещения в осевом направлении.

Вращение дисков 8, осуществляемое от электродвигателя или от транс­миссии через рабочий шкив 9, поочередно передается маховику 10 с винтом 11. Маховик 10 установлен между фрикционными дисками 8 с некоторым зазо­ром. Вал 7 с дисками 8 через отводку 12 и систему рычагов 13, 14, 15 соеди­нен с пусковой рукояткой 16. На рычаге 15 закреплен упор 17.

Своей нижней частью (пятой) винт 11 связан с ползуном 3, скользящим по колоннам 2.

Снизу ползуна 3 крепится штамп 18. В ползуне 3 закреплены две штан­ги 19, которые в нижней части соединены траверсой 20, имеющей цилиндри­ческое отверстие, перекрываемое двумя ползунами 21, находящимися под воздействием пружин 22. Ползуны 21 снабжены осями, на которых вращаются ролики 23, раздвигаемые дугообразным клином 24, посаженным на оси 25, поворот которой производится рукояткой 26.

Передвижение формы (матрицы) 27 по направляющим 28 осуществляется при помощи зубчатой рейки 29, шестерни 30 и рукоятки 31. Фиксация формы (матрицы) 27 на столе пресса производится кулаком 32 с помощью рычага 33.

Фрикционный пресс-полуавтомат работает следующим образом. Пусковой рукояткой 16 поднимают рычаг 15, в результате чего через рычаги 14 и 13 отводка 12 перемещает вал 7 и связанные с ним фрикционные диски 8 вправо.

Левый фрикционный диск 8 при этом прижимается к маховику 10 и приводит его и связанный с ним винт 11 во вращение. Скорость опускания штампа 18 непрерывно возрастает, так как при верхнем положении маховика 10 (в начале движения) с ним в кантакте находится центральная часть фрикционного диска 8, имеющая сравнительно небольшую скорость, а по мере опускания винта 11 в контакт вступает периферийная часть фрикционного диска, сооб­щающая маховику нарастающую скорость.

При опускании ползун 3 своим выступом нажимает на упор 17, закреплен­ный на рычаге 15, тем самым отжимает вниз рычаг 15 и, поворачивая рычаги 14, 13, передвигает отводку 12. При этом правый фрикционный диск прижимается к маховику 10 и винт 11 начинает вращаться в обратную сто­рону, поднимая вверх ползун со штампом 18.

В верхнем положении ползун 3 действует на верхний упор 17 и через рычаги 15, 14, 13 и отводку 12 ставит фрикционные диски 8 в нейтральное положение.

Ползун 3 и штамп 18 остаются в верхнем положении до следующего включения пусковой рукоятки 16.

При подъеме вверх ползуна 3 и связанных с ним штанг 19 траверса 20, упираясь в шток 34, выталкивает из формы (матрицы) отпрессованное изде­лие. Поворотом рукоятки 26 дугообразный клин 24, преодолевая сопротивле­ние пружины 22, разводит в стороны ролики 23 и связанные с ними пол­зуны 21, которые открывают отверстие в траверсе 20 для опускания штока 34 выталкивающего устройства.

Расчет пресса. Определение основных параметров пресса производим по формулам, изложенным в ГОСТе 713-49, и по методике, предложенной проф. А. М. Зиминым. Расчет ведем для пресса с усилием прессования 60 т.

Величина хода ползуна Нпою согласно ГОСТу 713-49 определяется по фор­муле

= 12 + 1,9 VPnp = 26.7 см,

где Рпр — усилие прессования (60 т).

Учитывая, однако, что на прессе формуются изделия высотой до 300 мм

с глубокой высадкой (до 270 мм), увеличиваем ход ползуна на половину

глубины высадки с тем, чтобы было обеспечено свободное выталкивание изделия из формы. Таким образом, Нполз = 43,5 см.

Начальный радиус диска 8 (фиг. 132), при котором начинается ход махо­вика с винтом вниз, подсчитывается по формуле

гн = 14 + 0,61Ар7р = 18,65 см. (370)

Конечный радиус диска в момент его выключения перед ударом будет равен

ГК = гн + Нполэ = 53.65 СМ. (371)

Обозначим отношение гн к НпоЛз через а:

18,65 _ n a ov (372)

= 0,427.

Допустимое число оборотов вала дисков может быть подсчитано по фор­муле (ГОСТ 713-49)

пд = 150 + = 230 об! мин. (373)

Г Рпр

Учитывая значительный ход ползуна и то, что прессуется пластичная масса, не требующая большой энергии удара, выбираем число оборотов двигателя равным 160 в минуту, т. е. соответствующее фактическому числу оборотов, принимаемому на практике для пресса данной мощности.

Диаметр маховика (ГОСТ 713-49) принимается равным

DM = 10 + 8YKP = 72 см. (374)

Необходимо отметить, что в ряде конструкций прессов диаметр маховика принимается больших размеров, что не является оправданным.

Окружная скорость диска определится, исходя из следующего.

В начале хода ползуна вниз окружная скорость диска будет равна

v6h = % гн. (375)

При перемещении ползуна вниз на величину Нполз окружная скорость

контактной точки диска будет равна

= - ш (г* + Н">*) = Ж + а) Н*олэ - (376)

При работе без проскальзывания максимальная окружная скорость диска в конце хода вниз будет равна окружной скорости маховика в точке контакта:

®дк ®мк (377)

откуда

<*W = ^-^(l+a), (378)

где RM — внешний радиус маховика.

Эффективная энергия Ьэ пресса (энергия удара) в конце хода вниз равна

L - L +L - ^ 4- <379>

*-^э ‘-'в I М 2 ■ 2 9

где Le — энергия вращательного движения;

Ln — энергия поступательного движения; иш — скорость поступательного движения шпинделя (винта); j — суммарный момент инерции маховика (JM) и шпинделя (/ш);

j = К + К', (380)

К = ^ [Rl + Я2е) + ^. (381)

где ти — масса обода маховика;

RM — внешний радиус маховика;

Re — внутренний радиус маховика;

z — число спиц; тс — масса спицы;

K="h4IL> (382)

где тш — масса шпинделя;

г — средний радиус нарезки шпинделя (винта).

Скорость поступательного движения ползуна при винтовом движении шпинделя определяется по выражению

»» = «Wgjf* (383)

где h — шаг нарезки.

Таким образом, формулу (379) можно записать в виде

<**>

^ ~ 2

Эффективная энергия пресса (энергия удара) в соответствии с указанным выше ГОСТом может быть также определена по формуле

L3 = 0,49Рп'ё = 226 кгм. (385)

Согласно формуле (378) имеем

“тах = ^ О + а) = '-«-ТГ + °’427> = 28>9сек_1-

В формуле (384) выражение 4^2 по своей величине составляет сравни­тельно небольшую часть от общего момента инерции, поэтому без особой

погрешности им можно пренебречь. Тогда приближенно получим (считая J моментом инерции маховика)

J 2Lg 2'226

= 0,54 кгмсек. (386)

,2 28,9а

Зная величину момента инерции маховика, можно определить размеры маховика, пользуясь формулой (381):

•*=-=Чй + й)+^.

Масса маховика определится по выражению

q nh, [ R2„ — R{) V

mM = — —------------------------ -— кг-сек2/м, (387)

где G -— вес маховика в кг; ,

g — ускорение силы тяжести (9,81 м/сек2); hx — высота обода в м; у — удельный вес (7,8 т/м2).

Высота обода маховика обычно принимается равной

hx = 0,09 D„. (388)

Внутренний радиус маховика принимается равным

Re = 0,88Яя. (389)

Число спиц маховика подсчитывается по формуле

* = т + 2, (390)

где DM принимается в мм.

Большая а и меньшая б оси эллиптического сечения спицы принимаются по соотношению

б = 0,4а. (391)

Для подсчета момента инерции шпинделя J необходимо определить

средний радиус и шаг винтовой нарезки.

Шаг нарезки винта определяется по следующему уравнению:

Это значение округляем до величины, делящейся без остатка на 3, т. е. h ==9 см, где dlu — наружный диаметр шпинделя (винта).

Лш = 1.4]Л^Р = 10,8 см; (393)

і — число заходов резьбы винта (і = 3); а — угол подъема винтовой линии;

а° = 19—0,251/7^ ^ 17°6'. (394)

Средний диаметр резьбы

dcp = dw— = 9>55 СМ - (395)

На шпинделе при ходе его вниз действует результирующий крутящий момент, определяемый по формуле

ПпІМаНполз jt - 1602-9-54 •0,427-43,5 соо

М-н =---------- —Г,-------- = 5гі7Гж2 = кгсм.

900^ 900 • ЗЬг

Суммарный крутящий момент, создаваемый нажатием диска на маховик при движении вниз, определяется по формуле

мск = Мп + М0, (396)

где Мп — крутящий момент на маховике, создаваемый силой нажатия диска;

мп = vPHRM, (397)

где ц — коэффициент трения между диском и феродо обода; р = 0,45; Рн — сила нажатия диска на маховик при ходе вниз;

М0 — дополнительный активный крутящий момент от веса G системы маховик — винт;

Ма = Gdq> = G (398)

где ф — угол поворота маховика;

s — перемещение маховика по вертикали;

<їф=2я-^-, (399)

таким образом,

M0 = G-^. (400)

Подставляя найденные значения в формулу (396), получим

_Л_

2п

Вес движущихся частей (маховик, ползун, шпиндель) для пресса рас­сматриваемого типа составляет 400 кг.

Силу нажатия диска на маховик при движении вниз проф. А. И. Зимин рекомендует определять по выведенной им формуле:

, 2 _ г3 tj

Мн-С-^ + ^Сгср + Рх]іхгх+ті1іп(рх-Сп) ■ "_"■+ 0,1 G—

Рн = - h--------------------------------------------- ------------------- " 2----------------- 1 =30 кг,

— р.2гш їм + — ц • rcp

где Мн — результирующий крутящий момент на шпинделе (623 кгсм);

G —- вес движущихся частей (маховик, ползун, шпиндель) (400 кг); h — шаг нарезки шпинделя (9 см); р. 2 —■ коэффициент трения в гайке (р = 0,1); гср — средний радиус резьбы винта в см (гср = 4,78 см);

Рх — контактная сила между буртом винта и хомутом в кг (Рх = Gn + + 50 = 250);

хх — коэффициент трения в хомуте (рх == 0,1);

гх — радиус хомута (гу 7 см);

р„ — коэффициент трения в пяте (р„ = 0,1);

Gn — вес ползуна в кг (Gn = 200 кг);

Rn — внешний радиус пяты в см (принимаем приближенно Rn = 6,5 см); гп — внутренний радиус пяты в см (rn = 1,5 см); р — коэффициент трения между маховиком и диском (р = 0,45); гш — наружный радиус винта в см (гш = 5,4 см);

RM — радиус маховика в см (RM = 36 см).

Подставляя найденное значение Рн в формулу (401), найдем

Мск = 0,45 ■ 30 ■ 36 + 400 -^ = 1059 кгсм = 10,59 кгм.

Мощность электродвигателя, потребного для работы пресса, определим

> rhnmuvTTP

по формуле

МГкп

где п — число оборотов вала дисков в минуту (п = 160);

г]! — к. п. д. передачи, учитывающий потери в ременной передаче и в подшипниках вала (т]х = 0,93); г]2 ■— к. п. д., учитывающий проскальзывание между диском и маховиком и потерю вследствие этого части мощности;

„ _ ЗНполз Уа 3• 43,5 Y0,427 _ п ос.

12 3гн + Нпола - 3-18,65 + 43,5

ЛГ 10,59-160 0 1С

— 975-0,93-0,86 — 2,18 квт.

По паспорту пресса рассматриваемой конструкции мощность установлен­ного электродвигателя равна 2,2 квт.