LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Підвищення ефективності застосування пресового обладнання в легкій промисловості

(1)

де - кінетична енергія машини; - робота рушійних сил; - робота сил корисних опорів; - робота сил шкідливих опорів.

Було визначено роботу кожної сили, приведеної у фізичній моделі.

Робота електромагнітної сили ЛЕМД:

, (2)

де - магнітна проникливість робочого зазору; - площа робочого зазору; - кількість витків, - струм, який протікає через обмотку ЛЕМД; - величина паразитного зазору; - повна довжина магнітної силової лінії; - відносна проникливість матеріалу магнітопроводу; - координата, яка характеризує миттєве положення якоря.

Для визначення максимальної сили вирубування було використано спрощену емпіричну формулу Капустіна І.І. Визначення роботи вирубування на дільниці проводилося на основі зроблених допущень про характер зміни технологічного зусилля при зануренні різака в матеріал і плиту.

Закон зміни технологічного зусилля на даній дільниці було описано рівнянням прямої, що проходить через дві точки (рис.2). Визначивши миттєве значення сили вирубування було отримано вираз для визначення роботи вирубування:

, (3)

де - погонна сила вирубування;- периметр леза різака; - коефіцієнт, який враховує притуплення леза різака;- коефіцієнт, який враховує кут загострення леза різака; - коефіцієнт, який враховує швидкість процесу вирубування.

Повна робота електромагнітної сили ЛЕМД (дільниця ) складається з роботи (дільниця ) та роботи (дільниця ) (рис.3).

Роботу, яку повинен виконати ЛЕМД на дільниці було визначено при умові, що початкова швидкість руху якоря . Підставивши в (1) роботу від кожної сили, координати початку і кінця дільниці було визначено роботу електромагнітної сили ЛЕМД на ній:

, (4)

де - жорсткість пружини; - маса якоря та рухомих з ним частин (ударника); - швидкість якоря в момент початку виконання технологічної операції.

Роботу, яку повинен виконати ЛЕМД на дільниці було визначено при умові, що кінцева швидкість руху якоря .

В дисертаційній роботі було доведено, що для мінімізації втрат енергії при ударі необхідно, щоб маса різака була як можна менше маси ударника з якорем. А умова, що маса різака як мінімум на порядок менше маси ударника з якорем є обов'язковою при проектуванні пресового обладнання з ЛЕМД для операції вирубування. Тому в подальших розрахунках нею нехтували.

Підставивши в (1) роботу від кожної сили, координати початку і кінця дільниці було визначено роботу електромагнітної сили ЛЕМД на ній:

(5)

Роботу електромагнітної сили ЛЕМД на даних дільницях можна представити системою рівнянь:

(6)


Система рівнянь (6) є математичною моделлю технологічного процесу вирубування різних марок матеріалів на пресовому обладнанні з ЛЕМД. Дана математична модель зв`язує властивості матеріалу, параметри інструменту, швидкість вирубування з однієї сторони та геометричні і енергетичні параметри електромагнітного двигуна з іншої. Вона дозволяє аналітично описати процеси, які відбуваються в зоні вирубування та електромагнітному двигуні.

Дана система рівнянь розв'язується при відомих величинах факторів, які визначають конструктивні та електричні параметри пресового обладнання, технологічні параметри різака і матеріалу, швидкість вирубування.

При дослідженні математичної моделі всі фактори були поділені на постійні і змінні.

Постійні фактори – це геометричні та фізичні параметри пресового обладнання з ЛЕМД, величина яких при дослідженні математичної моделі бралася рівною відповідним параметрам пресового обладнання експериментальної установки та різака: m, m1, ,, S, w, , , , , g, , k, , .

Змінні фактори: , , q, , , L, , I. З вказаних змінних факторів I, L і є такими, якими можна управляти в процесі дослідження.

Розв'язок системи рівнянь (6) чисельним методом дав змогу побудувати графіки залежності периметру вирубаної деталі L з натуральної шкіри верху від струму I, що протікає через ЛЕМД при різних величинах робочого зазору, тобто при різних координатах старту якоря (рис.4, криві 2-7).

Периметр деталі в статичному (пресовому) режимі визначається за формулою:

(7)

Виходячи, з даної формули була побудована залежність периметру деталі L від струму I при статичному (пресовому) режимі роботи (крива 1).

Для виконання операції вирубування було вибрано універсальне пресове обладнання, яке може працювати в двох режимах: пресовому (практично статичному) та режимі прес-молота. Крива 1 відповідає саме пресовому режиму. Хід якоря дорівнював товщині матеріалу . За рахунок того, що якір не отримує розгону відбувається практично статичне вирубування матеріалу. Виконання даної операції відбувається тільки за рахунок електромагнітної сили, яку створює ЛЕМД. Криві 2-7 різко відрізняються від кривої 1.

Відмінність між даними кривими пояснюється тим, що в режимі прес-молота відбувається динамічне вирубування деталі. Вона вирубується, як за рахунок електромагнітної сили, так і за рахунок кінетичної енергії, яку якір отримує на дільниці розгону.

Дані графіки були використані при перевірці адекватності математичної моделі експериментальним шляхом.

Третій розділ присвячено дослідженню швидкісного вирубування швейних та взуттєвих матеріалів, а також впливу його на технологічне зусилля та на чистоту торцевої поверхні деталі. Процес вирубування деталей на вирубних пресах досить складний і залежить як від явних, так і прихованих факторів. При великих швидкостях вирубування їх всі врахувати неможливо, тому для визначення динамічної сили вирубування було використано спрощену емпіричну формулу Капустіна І.І. Динамічне зусилля вирубування при збільшенні швидкості вирубування враховується коефіцієнтом динамічності . Виходячи з огляду технічної літератури встановлено, що даний коефіцієнт визначений для швидкостей від 0,16 до 0,5 м/с. Дані значення коефіцієнта вірні для випадку повільного занурення різака в матеріал, а при швидкісному вирубуванні потрібно вносити коректування на швидкісний фактор. Так як вирубування деталей взуття на пресовому обладнанні з ЛЕМД проходить з швидкістю робочого органу на порядок більшою порівняно з гідравлічним пресовим обладнанням, відповідно і значення коефіцієнта буде знаходитися в інших межах. Тому однією із задач дисертаційної роботи була задача дослідження меж, в яких він може знаходитися. Для того, щоб визначити даний коефіцієнт для швидкостей вирубування в інтервалі від 0,5 до 4 м /с, необхідно було знати величину статичного та динамічного зусилля. З метою визначення даних зусиль проведено експериментальні дослідження. Було розроблено та виготовлено експериментальні установки, які дали змогу визначити величину статичного зусилля вирубування, а також величину динамічного зусилля вирубування при різних швидкостях вирубування для матеріалів, що досліджувалися.

В результаті цих досліджень визначено коефіцієнт при різних швидкостях вирубування. На основі отриманих експериментальних даних побудовано графіки залежності коефіцієнта від швидкості вирубування для різних матеріалів (рис.5, 6).

Зробивши апроксимацію отриманих залежностей за допомогою полінома другого ступеня, були отримані рівняння виду , які приведені нижче.


Жорстка шкіра низу:

. (8)

М'яка шкіра низу:

. (9)

М'яка шкіра верху:

. (10)

Кирза:

. (11)

Картон:

. (12)

Гума монолітна:

. (13)

Гума пориста:

. (14)


Штучна шкіра:

. (15)

Дані рівняння були використані в математичній моделі.

Також було проведено