Presa de Frictiune 140 Tf

Capitolul I.

Studiul actual al preselor mecanice de fricțiune

1.1.Generalități privind presele mecanice

1.2. Clasificarea preselor mecanice

1.2.1. Presa de refulat

1.2.2. Presa de îndoit tip buldozer

1.2.3.Presa de matrițat ( maxiprese )

1.2.4 Presa de debavurat

1.3. Studiul comparativ al diferitelor tipuri de prese de fricțiune

1.3.1. Presa cu șurub

1.3.2. Presa cu șurub acționată mecanic:

1.3.2.1.Presa cu șurub acționată mecanic prin fricțiune cu două discuri

1.3.2.2.Presa cu șurub acționată mecanic prin fricțiune cu trei discuri

1.3.2.3.Presa cu șurub acționată mecanic prin fricțiune cu un disc de antrenare.

1.3.2.4.Presa cu șurub acționată mecanic fără discuri de fricțiune

1.3.3. Prese cu șurub acționate electric:

1.3.4. Prese cu șurub acționate hidraulic

1.4. Concluzii

CAPITOLUL II .

PROIECTAREA CONSTRUCTIV TEHNOLOGICĂ A PRESEI DE FRICȚIUNE DE 140 tf

2.1 CARACTERISTICI TEHNICE

2.2 Schema cinematică.Componență, descriere, funcționare

2.3 Calculul energetic al presei de fricțiune cu șurub

2.3.1 Notații utilizate

2.3.2 Energia de distribuție

2.3.3 Puterea motorului electric de acționare:

2.3.4 Timpul de coborâre,numărul de curse pe minut

2.3.5 Diametrul șurubului

2.3.6 Diametrul volantului:

2.3.7.Caracteristicile funcționale ale preselor de fricțiune

2.3.8 Randamentul presei de fricțiune

2.3.9 Forța care solicită presa cu șurub

2.3.10 Ansamblul volant-șurub-berbec

2.3.11 Mecanismul de transmisie cu curele trapezoidale

2.3.12 Calculul lagărelor de alunecare

2.3.13 Mecanismul de comandă

2.3.14 Mecanismul de siguranță al preselor de fricțiune cu șurub

2.3.15 Mecanismul de ungere

2.3.16 Rigiditatea preselor de fricțiune cu șurub

2.3.17 Exploatarea rațională a preselor de fricțiune cu șurub. Perspective

2.4 Concluzii

CAPITOLUL III

STUDIUL DE FEZABILITATE

CAPITOLUL IV

NORME DE PROTECȚIA MUNCII

4.1. REGULI DE RESPECTAT ÎNAINTE DE ÎNCEPEREA LUCRULUI

4.2. REGULI DE RESPECTAT ÎN DECURSUL OPERAȚIILOR DE PRELUCRARE

4.3. REGULI DE RESPECTAT DUPĂ TERMINAREA LUCRULUI

CAPITOLUL V

CONCLUZII GENERALE

BIBLIOGRAFIE

55 pagini

=== presa de frictiune 140 tf ===

Capitolul I.

Studiul actual al preselor mecanice de fricțiune

1.1.Generalități privind presele mecanice

Presele mecanice sunt mașini unelte care prelucrează semifabricatul prin deformarea plastică sau prin tăiere între 2 matrițe (scule) corespunzătoare, dintre care una este montată de partea fixă a presei (batiu, masă) și una de organul de lucru în mișcare (berbec-culisor).

Aceste prese se caracterizează prin faptul că forța și cursa de lucru pentru prelucrarea semifabricatului sunt realizate pe cale mecanică, de către mecanisme acționate de obicei cu motoare electrice.

În general, presele mecanice folosite pentru prelucrarea metalelor sunt mașini universale, adică ele permit realizarea unor piese variate ca formă si dimensiuni , iar operațiile, care se pot efectua pe ele sunt complexe. Construcția acestor prese , într-o gamă largă de dimensiuni, permite folosirea unei varietăți mari de matrițe (scule). Presele mecanice se folosesc cu succes la prelucrarea plastică atât la cald cât și la rece.

Utilizarea lor în secțiile de forjă și de presare la rece este multiplă: la refulare simplă și profilată, la îndoirea și prematrițarea, la matrițarea și debavurare, la găurire și la extruziune la rece.

Un avantaj al preselor mecanice pot fi menționate :schimbarea ușoară a sculelor, deservirea simplă a preselor, posibilitatea mecanizării și automatizării ușoare a operațiilor de deformare, necesitatea unei fundații mici și lucrul mai silențios decât cel al ciocanelor.

Dezavantaje: unul este că presele mecanice sunt mai scumpe decât ciocanele de forjat, altul este dat de construcția cinematică mai complexă a mecanismelor de lucru.

Presa mecanică trebuie să realizeze operația de deformare integrală într-o cursă, iar forța reală de deformare nu are voie să depășească forța maximă admisă a presei. Acest lucru face, ca piesele ce se execută pe presele mecanice, să fie mai mult piese mici și mijlocii.

1.2. Clasificarea preselor mecanice

Având în vedere diversitatea mare a preselor mecanice, este necesară o clasificare a lor, iar pentru a realiza acest lucru se pot utiliza diverse criterii.

După numărul montanților există prese cu un montant sau cu doi montanți.

După forma batiurilor presele pot fi de tip deschis sau închis.

După numărul de curse pe minut realizat, presele mecanice pot fi clasificate în prese lente și rapide, caracteristici determinate de mecanismul de transmisie (rapoarte de transmisie mari sau mici).

După poziția presei acestea pot fi clasificate în verticale sau orizontale. La unele prese batiul se poate înclina.

După numărul bielelor, presele pot fi cu o bielă, două sau patru biele.

După temperatura la care prelucrează metalul presele pot fi clasificate corespunzător:

la cald;

rece;

semicald.

Clasificarea preselor mecanice se poate face și după structura lanțului cinematic.

Din acest punct de vedere se pot identifica prese mecanice la care organul de lucru (berbecul) realizează o deplasare rectilinie (verticală, orizontală etc.) sau complexă.

După gama variată de operații tehnologice, presele mecanice pot fi:

universale;

speciale.

Din diversitatea mare de prese mecanice, în secțiile de forjă se utilizează un număr limitat.

O clasificare se poate face și după întrebuințarea preselor : – după acest criteriu se deosebesc:

– presa de refulat ( fig.1.1.)

– presa de îndoit tip buldozer ( fig.1.2.)

– presa de matrițat ( fig.1.3.)

– presa de debavurare ( fig.1.4.)

1.2.1. Presa de refulat

Prin refulare se înțelege comprimarea unui semifabricat în direcția axei lui longitudinale.

Operația de refulare se utilizează cel mai frecvent la executarea pieselor în forma de disc sau a altor piese de rotație cu înălțime relativ mică.

Principalele tipuri de refulare sunt:

– refularea între scule plan paralele

– refularea între nicovale profilate (convexe sau concave)

– refularea parțială (în inel)

Fig.1.1.Presa de refulat

a – refulare cu plăci plane;

b – cu plăci concave;

c – cu plăci profilate cu cavități de extrudare.

1.2.2. Presa de îndoit tip buldozer

O primă variantă a preselor de îndoit și îndreptat este de tip buldozer, pe care se execută de regulă operații de îndoire la cald sau la rece, în matriță, a semifabricatelor din profile laminate din oțel sau din tablă. Pe aceste mașini se pot executa și matrițări la cald, perforări de găuri și chiar refulări, tăieri etc. Mașinile se pot utiliza și pentru îndreptarea unor piese. Se construiesc două tipuri de asemenea mașini: rapide și lente.

Caracteristica constructivă specifică acestor mașini este berbecul, care are o lățime mare și de unde și denumirea de buldozer. Există asemenea mașini prevăzute cu acționare hidrostatică.

De obicei aceste prese sunt orizontale. Există și variante verticale.

Mașinile se execută pentru gama de forțe nominale de la 0,15…7,5 [MN], cursa berbecului 350…600 [mm] iar numărul de curse pe minut 20…6.

Fig.1.2. Schema cinematică a unei prese tip buldozer:

1 -motor electric; 2 -transmisie cu curele; 3 -cuplaj; 4 -volant; 5 -frâna; 6 și 7 -transmisie cu roți dințate; 8 -arbore cu două manivele; 9 -berbec; 10 -ghidaje; 11 -suport pentru matriță

1.2.3.Presa de matrițat ( maxiprese )

În ultimul timp au început să fie foarte răspândite în secțiile de forje presele mecanice cu simplu efect pentru matrițare la cald (maxipresele). Apariția acestor mașini de matrițat se datorează necesitații de utilizare în secțiile de forjare a unor mașini, mai economice și mai avantajoase decât ciocanele cu abur-aer de matrițare.

Denumirea cu care se mai întâlnesc în practică aceste prese: maxi-prese (adică prese de precizie maximă) se datorează preciziei ridicate cu care lucrează (0,5… 0,1 [mm]). Maxipresele se utilizează pe scară largă în multe forje din industria de automobile și tractoare etc., pentru operațiuni de matrițare la cald a pieselor în matrițe cu locașuri multiple.

În comparație cu ciocanele, maxipresele au un randament mai bun, o productivitate mai mare, posibilitatea de a obține piese forjate de o precizie mai mare, datorită rigidității lor mari. Realizează piese cu adaosuri de prelucrare mai mici, datorită faptului ca au mecanisme de evacuare.

Dezvoltă un număr mare de curse pe minut ceea ce face ca durata contactului între material și matriță să fie micșorată.

Viteza maximă a acestor mașini este 2…4 ori mai mare decât la presele mecanice universale. Maxipresele sunt construcții mai compacte și pentru instalarea lor nu necesită fundații mari întrucât nu lucrează cu șocuri. Se pot instala, deci, în apropierea utilajelor de precizie. Pentru maxiprese nu este nevoie de instalații auxiliare costisitoare cum este cazul la ciocane (cazane, compresoare etc.), pentru acest motiv cheltuielile de exploatare sunt mai mici.

Deficiențele pe care aceste mașini le au, nu împiedică larga lor utilizare în secțiile moderne de forjare. Astfel aceste mașini au un cost destul de ridicat; mai mare decât la ciocane și sunt mai puțin universale ca acestea. La maxiprese există pericol de înțepenire a bielei în punctului mort inferior (PMI) precum și acela ca oxizi de pe piesa caldă să fie presați în material, neexistând șocurile care să-i înlăture, ca la ciocane.

Maxipresa (fig. 1.3.) are batiul turnat dintr-o bucată, din oțel (la unele construcții mai recente este sudat din plăci). Arborele principal este de tip cu excentric și se rotește în lagăre de alunecare.

Masa presei este în forma de pană, ceea ce permite scoaterea rapidă și ușoară a presei din înțepenire, precum și reglarea înălțimii de matrițare. Presa este comandată electropneumatic, iar aerul necesar pentru comandă se ia de la rețea.

Maxipresele pot lucra în modul următor:

cu curse izolate;

mers continuu;

cu curse de reglaj.

1.2.4 Presa de debavurat

Presele de acest tip sunt caracterizate prin dimensiunile mai mari ale spațiului de lucru propriu-zis, precum și prin existența unui berbec suplimentar, lateral.

Presele de debavurat sunt destinate în principal acestei operații, realizate la cald, dar pot fi utilizate și pentru altele ca de exemplu, îndoirea preforjatelor, îndreptarea pieselor matrițate etc.Berbecul exterior se utilizează pentru diferite tăieri și retezări. Prese de acest tip se fabrică și în țara noastră. Caracteristicile tehnice principale ale acestor mașini sunt: forța nominală: 1…16 [MN], cursa berbecului principal 220…600 [mm] și numărul de curse pe minut 32…8. Forța pe berbecul lateral 0,5…5 [MN] iar cursa acestuia 100…200 [mm].

Debavurarea pieselor matrițate se poate executa și pe alte tipuri de prese. De exemplu, pentru realizarea acestor operații la piese mici se pot folosi prese cu excentric cu forța nominală în domeniul 1,6…4 [MN].

Fig.1.4. Schema cinematică a unei prese de debavurat:

1 –arbore principal; 2 –berbec principal; 3 –berbec lateral; 4 –mecanismul berbecului lateral; 5 –volant; 6 –arbore intermediar; 7 –cuplaj și frână.

Presele mecanice pot dezvoltă o forță nominală de prelucrare pe o anumită porțiune a cursei (cursa de lucru), după mărimea căreia se deosebesc prese ușoare, până la 500KN, prese mijlocii, între 5oo și 5 ooo KN și prese grele cu o forță de peste 5 ooo KN .

Poziția de lucru: în această situație se deosebesc prese verticale și prese orizontale.

Varietatea produselor: acest criteriu determină o împărțire a preselor în prese universale și prese speciale. Presele universale se pot echipa cu scule diferite, care permit obținerea unei varietăți mari de piese.Presele speciale sunt destinate producției unui singur fel de produs sau realizării unei singure operații, necesare în serii foarte mari.

1.3. Studiul comparativ al diferitelor tipuri de prese de fricțiune

1.3.1. Presa cu șurub

Presele cu șurub sunt mașini cunoscute și folosite de multă vreme în secțiile de forjă.Au apărut în jumătatea a doua a secolului XIX.

Presele cu șurub constituie din punct de vedere istoric cea mai veche grupă de utilaje pentru prelucrarea metalelor prin presare. Se utilizează pentru operații foarte variate de deformare a metalelor la cald și la rece ca:matrițări,debavurări,calibrări,îndoiri etc.

La presele cu șurub energia acumulată de la motorul electric de organele în mișcare, este transformată în lucru mecanic de deformare prin intermediul mecanismului șurub-piuliță.

Avantajele utilizării mecanismelor de transmisie cu șurub-piuliță sunt:

simplitate constructivă

obținerea unei mișcări lente și a unei forțe mari

dimensiuni de gabarit mici pentru forțe mari

realizarea unei deplasări cu precizie mare

Dezavantajele mecanismelor cu șurub-piuliță sunt:

pierderi relativ mari prin frecare

randament scăzut

imposibilitatea obținerii unor viteze mari de deplasare, etc.

După principiul acționării volantului,presele cu șurub se pot împărți în trei grupe : mecanice , electrice , hidraulice.

Câteva tipuri de prese clasificate din punct de vedere constructiv sunt:

1.3.2. Presa cu șurub acționată mecanic:

– prin fricțiune:

– cu două discuri ( fig.1.5.)

– cu trei discuri ( fig.1.6. )

– cu un disc ( fig.1.7.)

– fără disc ( fig.1.8.)

1.3.2.1.Presa cu șurub acționată mecanic prin fricțiune cu două discuri

Deplasarea axiala a celor două discuri se face cu ajutorul unui mecanism cu pârghii,care se comandă de la maneta 9.

Contragreutatea 10,menține berbecul ridicat atunci când maneta 9 este liberă.

Cu limitatoarele reglabile 11 se face reglarea cursei berbecului,deci a energiei de lovire.Menținerea berbecului în poziția superioară se face în două feluri:prin fricțiune între volant și discul de antrenare.

Contragreutatea 10 (fig.1.5.)va menține contactul între disc și volant până când limitatorul superior va fi lovit de berbec în mișcarea sa în sus,când se face întreruperea contactului discului cu volantul.

Berbecul are tendința de a cădea,însă datorită faptului că contragreutatea 10,intră din nou în funcțiune se reface contactul discului cu volantul și berbecul se ridică din nou.

El execută în felul acesta o mișcare de oscilație,consumând în mod inutil energie,prin frecare.La alte tipuri de prese,se instalează o frână cu bandă în partea superioară a berbecului,care menține berbecul ridicat,astfel încât volantul nu vine în contact cu nici unul din discuri.Frâna se pune în funcțiune pe cale mecanică.Pentru cursa de deplasare a berbecului,în jos,evident,este necesară mai întâi defrânarea care se realizează tot pe cale mecanică.

Presele cu fricțiune cu două discuri au dezavantajul că pe porțiunea de început a contactului între disc și volant se produc alunecări puternice,ceea ce duce la consumuri de energie inutile.Acest lucru rezultă din figura 1.5.b.În această figură,curba a reprezintă variația vitezei periferice de-a lungul razei discului de antrenare,iar curba b,variația vitezei periferice a volantului.Din diagramă rezultă diferența între vitezele periferice ale volantului și a discului de

antrenare,care se datoresc alunecărilor ce au loc între ele.Aceste diferențe de viteze au valori de 30…40% la coborâre,iar la ridicarea berbecului în faza de

început a contactului între disc și volant ,până la 70%,întrucât aici contactul între

acestea are loc la o viteză periferică mare.În realitate,există alunecări și în restul

parcursului contactului între disc și volant.

Fig.1.5. Presa cu șurub cu două discuri de fricțiune :

Presa propriu-zisă; 1- discuri de fricțiune; 2- arbore portdiscuri; 3- motor electric; 4- transmisie cu curele; 5- volant; 6-șurub; 7-piuliță; 8- berbec;

9- maneta; 10- contragreutate; 11- limitatoare reglabile; 12-extractor;

b- diagrama caracteristica.

1.3.2.2.Presa cu șurub acționată mecanic prin fricțiune cu trei discuri

În figura 1.6. este reprezentată schema unei prese cu trei discuri.La această construcție discul din stânga are aceeași funcțiune ca la presele cu două discuri.Pentru ridicarea berbecului servesc cele două discuri din dreapta,discuri

care fie că sunt dințate la periferie și în angrenare,fie că sunt prevăzute suplimentar cu roți dințate.Pentru ridicare,volantul vine în contact mai întâi cu discul inferior,astfel că viteza periferică a sa,va fi mai mică și crește treptat până ce volantul atinge nivelul periferiei discului inferior,când,intrând în contact cu discul superior,viteza sa periferică va descrește treptat.Astfel,la înălțimea maximă,volantul are viteza periferică cea mai mică.În felul acesta,în bună masură,alunecările între cele două discuri și volant sunt diminuate.Acest lucru rezultă și din diagrama din figura 1.6. în care curbele au aceeași semnificație ca în figura 1.6.b.

Presele cu șurub cu un disc de fricțiune fiind mai complexe și deci mai

scumpe,nu sunt prea răspandite în secțiile de forjă.

Fig.1.6. Presa cu șurub cu trei discuri de fricțiune:

Schema presei; b- diagrama caracteristică.

1.3.2.3.Presa cu șurub acționată mecanic prin fricțiune cu un disc de antrenare.

Fig 1.7 Presa cu fricțiune cu un singur disc

disc; 2 – volant interior; 3 – roată interioară; 4 – volant superior; 5-pârghie de pornire; 6 – pârghie de oprire; 7 – frâna cu saboți;

8 – braț de acționare a frânei; 9 – maneta de acționare a frânei.

1.3.2.4.Presa cu șurub acționată mecanic fără discuri de fricțiune

În figura 1.8.a este reprezentată o presă cu șurub fără disc.Aici șurubul nu se mai deplasează axial ci are numai o mișcare de rotație,iar piulița este fixată în

berbec.La partea superioară a șurubului este montat volantul care,în partea

interioară,servește ca mecanism de fricțiune împreună cu rola de antrenare

r.Rola r,la rândul său este pusă în mișcare de la motorul electric 1,prin

intermediul mecanismului 2.

Rotirea rolei într-un sens sau altul,se face prin manevrarea corespunzătoare a

cuplajului cu dinți 3.Rola r, este montată pe arborele său de antrenare cu ajutorul

unei furci oscilante,care permite presarea rolei pe partea inferioară a volantului

sau distanțierea de acesta.Berbecul este menținut în poziția superioară cu o frînă

cu bandă,al cărei tambur este montat în volant.

Diagrama caracteristică a acestor prese se arată în figura 1.8.c de unde rezultă

că sub aspectul alunecărilor acestor mașini,sunt mai avantajoase decât cele

anterioare.Aici în fig.1.8.a,este curba vitezei periferice a rolei de fricțiune iar b,cea a volantului.

În afara macanismului de antrenare arătat,la unele construcții se poate întâlni și varianta din figura 1.8.b.Aici schimbarea sensului mișcării se realizează printr-un dispozitiv 2,oscilant,manevrat prin pârghia 3. Dispozitivul conține două role r1 și r2 de fricțiune,antrenate în sensuri de rotație contrare.Presa este prevăzută cu frâna f.La alte tipuri de prese,antrenarea rolei se face direct de la motorul electric,care realizează și schimbarea sensului de rotație.La presele cu șurub de tipul arătat,berbecul are aceeași viteză la coborâre și la ridicare.

Există prese cu șurub ,la care rola de fricțiune este înlocuită cu o roată dințată care angrenează cu coroană dințată interioară a volantului.

Presele cu șurub fără disc de antrenare,au avantajul față de cele arătate

anterior,că sunt de dimensiuni și greutate mai mică.La aceste mașini volantul nu

are diametrul mai mare decât lățimea presei.

Prin lipsa discurilor de antrenare,înălțimea preselor este mai mică cu 30% decât a celor cu discuri.Aceasta înseamnă că presele au și stabilitate mai mare,iar sub aspect estetic pot fi rezolvate favorabil.Asemenea prese se execută cu forta nominală de 0,6…1 MN și mai mare.

Fig.1.8.Presa cu șurub fără discuri de fricțiune:

a- schema presei; b – mecanismul de acționare; c – diagrama caracteristică.

Fig 1.9 Presa de fricțiune Fig 1.10 Presa de fricțiune cu șurub

1.3.3. Prese cu șurub acționate electric:

La aceste mașini (fig 1.11.) acționarea în mișcare de rotație a volantului și șurubului se face direct de câmpul electromagnetic al unui stator 1.Volantul 2,are rolul rotorului unui motor electric iar statorul este montat fix pe batiul presei propriu-zise și poate circumscrie statorul total sau numai parțial.La pozițiile , a,bși c se arată variantele care lucrează pe principiul arătat mai sus.La poziția e, se arată varianta în care,acționarea volantului se face de la un motor electric prin intermediul unui angrenaj f, sau mai multor angrenaje g, de la un număr egal de motoare electrice.

La pozițiile d si e,acționarea se face de la un motor electric liniar având statorul 1,indusul fiind respectiv berbecul 3 sau volantul.

Se fabrică în prezent asemenea prese cu forța nominală in limitele 0,8…125MN.

– cu motor cu stator circular

– cu mișcare de rotație

– cu mișcare rectilinie alternativă

– cu stator liniar

Fig.1.11. Schema preselor cu șurub acționate electric :

1.3.4. Prese cu șurub acționate hidraulic

Avantajele acționării hidraulice aplicate preselor cu șurub se pot rezuma la următoarele:

permit realizarea de forțe ajungând până la 100 MN și chiar mai mari ;

puterea mecanismului de acționare nu crește liniar cu forța nominală a presei,există posibilitatea înmagazinării de energie în acumulatoare,ceea ce permite utilizarea de maximum de energie în timpi scurți,asigură mișcarea rapidă a berbecului;asigură gabarite reduse prin montarea sub nivelul solului a agregatului hidraulic;permit lucrul după program al mașinii,cu gabarite reduse,au masa totală mai mică decât la cele cu fricțiune,productivitatea lor este ridicată.

Avantajele arătate au permis utilizarea acestor mașini la matrițatea unor piese dificile și de mare gabarit și precizie,ca palete de turbine și compresoare,roți dințate,diverse piese complicate din industria aeronautică.

La presele cu șurub acționate hidraulic berbecul este pus în mișcare cu motoare hidraulice liniare,cu mișcare elicoidală sau rotativă.Partea mobilă (în principal volantul) a presei,acumulează în acest fel energia necesară,astfel că în momentul contactului cu piesa o cedează în vederea deformării ei plastice.

Există și prese cu șurub acționate hidraulic,la care deformarea plastică a piesei se face atât pe seama energiei acumulate de masele în mișcare (volant,berbec) ale presei,cât și pe cea a motorului hidraulic.

Fig.1.12 Schemele preselor cu șurub,acționate hidraulic

g si h – tip Hasenclever (R.F.G) 1- motor hidraulic rotativ; 2 – roți dințate; 3 – volant

i – tip Hasenclever 1- volant cu mișcare de rotație și translație;

2 – motoare hidraulice rotative;

j – presa ciocan (U.R.S.S) – volant,în două variante

1.4. Concluzii

În capitolul I s-a efectuat studiu bibliografic asupra operației de fricțiune precum și a diferitelor echipamente (prese).

S-a efectuat studiu comparativ asupra soluției constructiv tehnologică și s-a observat că fiecare echipament răspunde unei anumite cerințe tehnologice.

Prețul de cost este ridicat și din această cauză a rezultat necesitatea unei noi soluții de prese care să răspundă unui grad mai mare de universalitate la un preț de cost scăzut.

CAPITOLUL II .

PROIECTAREA CONSTRUCTIV TEHNOLOGICĂ A PRESEI DE FRICȚIUNE DE 140 tf

Prin tema de proiect se impun următoarele caracteristici tehnice:

2.1 CARACTERISTICI TEHNICE

Forța de presare nominală………..140 tf.

Forța de presare maximă…………..224 tf.

Energia brută a discului de mijloc la turația maximă ……775 m.Kg

Diametrul spindlului……………………120 mm

Cursa maximă a saniei ……………….320 mm

Numărul maxim de curse complete……….cca 45/min

Motorul de acționare……………….18 Kw – 1450 rot/min

Echipamentul electric este……….380 V – 50 Hz

Aerul comprimat necesar …………cca 5 atm.

2.2 Schema cinematică.Componență, descriere, funcționare

În figura 2.1 se prezintă schema cinematică a presei de 140 tf cu discuri de fricțiune.

Mișcarea de rotație este transmisă prin acționarea mecanică 8 formată dintr-un motor și transmisia prin curele trapezoidale la axul cu cele două discuri.Roata alunecătoare(poziția 3) tangentează în zona discurilor ferodo cu discul din stânga sau dreapta în sensul de rotație a șurublui conducător.Sania cu șurubul conducător se deplasează în sus sau jos prin faptul că piulița este încastrată și nu se poate deplasa.Există frâna cu saboți 6 care are rolul de a prelua jocurile în timpul acționării.Pentru detașarea pieselor de pe masă se folosește un amortizor cu arc.

Fig.2.1 Schema cinematică a presei cu șurub de fricțiune cu două discuri

2-sanie cu spindlu; 3-roată alunecătoare; 6- frâna cu saboți;

8- acționare mecanică

În figurile 2.2 și 2.3 se prezintă desenul de ansamblu al presei de fricțiune de 140 tf.

Fig 2.2

Fig 2.3

2.3 Calculul energetic al presei de fricțiune cu șurub

2.3.1 Notații utilizate

Fn – forța nominală, [N];

Fd – forța de deformare, [N];

Em – energia la nivelul motorului electric de antrenare, [J];

E1 – energia la nivelul discurilor de antrenare, [J];

E2 – energia la nivelul volantului, [J];

E3 – energia la nivelul berbecului, [J];

Ed – energia consumată în procesul de deformare propriu-zis, [J];

Ee – energia consumată prin deformații elastice ale organelor presei, [J];

Ef – energia consumată prin frecări, [J] în organele presei;

Pm – puterea motorului electric de antrenare, [W];

H0 – distanța de siguranța între volant și arborele portdiscuri, [mm];

Hn – cursa nominală a berbecului, [mm];

H – cursa curentă a berbecului, [mm];

Hd – cursa la care are loc desprinderea volantului de disc, [mm];

D – diametrul volantului, [mm], D=2 R;

nc – numărul de curse pe minut;

hd – cursa de lucru minimă (deformare plastică) corespunzătoare energiei efective E3 , [mm];

ds – diametrul mediu al filetului șurubului, [mm];

C – rigiditatea presei cu șurub, [N/mm];

f – randamentul care ține cont de frecările ce apar în zona de lucru a presei;

K – : coeficient adimensional;

– randamentul total al mecanismului de acționare a berbecului;

– randamentul mecanismului șurub-piuliță;

– randamentul crapodinei;

– randamentul ghidării berbecului;

1 – randamentul mecanismului cu fricțiune (valoare medie);

tr – randamentul transmisiei și al arborelui port- discuri;

I2 – moment de inerție echivalent, [kgm2 ];

IV – moment de inerție al volantului propriu-zis, [kgm2 ];

IS – momentul de inerție al șurubului, [kgm2];

2 – viteza unghiulară a volantului [ s-1 ] sau [rad/s];

1 – viteza unghiulară a arborelui portdiscuri, [s-1];

M2 – momentul total care acționează la nivelul volantului, [Nm];

M2-1 – momentul care acționează la nivelul volantului datorat forței Ft, de mers în gol al berbecului, [Nm];

Q – forța de apăsare a discurilor pe volant, [N];

Ft – forța periferică la suprafața de contact între disc și volant, [N];

– coeficientul de frecare între disc și volant;

1 – coeficient de frecare între șurub și piuliță;

2 – coeficient de frecare în crapodină;

vv – viteza periferică a volantului, [m/s];

vs – viteza periferică a șurubului la raza r, [m/s];

v – viteza de translație a berbecului (șurubului), [m/s];

r – raza medie a șurubului (r=),[mm]

p – pasul șurubului, [mm];

– unghiul elicei filetului, [rad];

tc – timp de coborâre, [s];

tr – timp de ridicare, [s];

Tc – timpul unui ciclu de lucru al presei, [s];

m – masa berbecului,mb, împreună cu a șurubului ms,volantului,mv , și semimatriței superioare, [kg];

– coeficient adimensional;

m – viteza unghiulară a motorului electric, [s-1];

md – masa discului, [kg].

2.3.2 Energia de distribuție

În timpul realizării deformării plastice a piesei pe presă,energia E3 se distribuie:

E3=Ed+Ee+Ef (2.1)

unde în ipoteză Fd este luat în valoarea medie

Ed=Fdhd= [J] (2.2)

iar:

Ee= = = [J] (2.3)

și:

Ef=(1-)E3 = [J] (2.4)

Din expresiile 2.1 și 2.4 rezultă că E3 se mai poate scrie:

E3= = = [J] (2.5)

sau:

E3=(Ed+Ee)K [J] (2.6)

Energia E2 se calculează:

E2= = [J] (2.7)

Energia E1 se calculează:

E1= [J] (2.8)

iar:

Em rezultă:

Em= =775 [J] (2.9)

2.3.3 Puterea motorului electric de acționare:

Pm= = (2.10)

Energia dezvoltată la nivelul volantului este:

E2=I2 = [J] (2.11)

în care:

I2= (2.12)

2.3.4 Timpul de coborâre,numărul de curse pe minut

Momentul M2-1 se calculează:

M2-1=FtR=140425 =59500 [Nm] (2.13)

Ft=Q [N] (2.14)

H= [mm] (2.15)

Pentru a putea face calculul efectiv al unei prese,trebuie aproximată valoarea lui în sensul punerii de acord cu dimensiunile filetului ales,numărul de curse pe minut impus și viteza necesară tehnologic.

Ținând cont că H=Hd,Hd=Hn,iar timpul de coborâre tc=1/3 Tc=1/3rezultă:

= [rad/s] (2.16)

Valoarea cursei Hd s-a stabilit pe baza analizei preselor cu șurub fabricate de diverși producători, =0,8…0,85.

Dacă valoarea vitezei calculată cu expresia 2.16 este prea mare(energia E2 prea mare),se operează asupra pasului ,respectiv numărului de începuturi ale filetului pentru a menține și viteza în limite admisibile.

Se calculează valoarea forței maxime Qmax,necesare de a fi dezvoltate pentru ca presa să dezvolte energia E2 la nivelul volantului pentru H=Hd .

Qmax= daN (2.17)

Pentru energii mai mici decât E2,(E2-1,E2-2 etc.)în care E2>E2-1>E2-2…)din relația 2.17 se vor calcula cursele de desprindere corespunzătoare considerând pe Qmax ca având aceeași valoare,întrucât este realizat de același mecanism al presei,deci pentru o energie E2-1 rezultă din relația 2.17.

Hdi=mm (2.18)

Aceasta permite o programare a energiilor de lovire pentru cateva lovituri succesive utilizând în acest scop mecanisme adecvate.

Iar numarul de curse pe minut nc

nc= = =45 curse pe minut (2.19)

Numărul de curse pe minut ncrezultat din relația 2.19 va trebui să fie egal cu cel prescris prin tema.

Relații de calcul necesare.Notând pe n=0,14…6 pentru gama de prese cuprinsă între 0,4…6,3 MN,tab(2.1)rezultă pentru numărul normal de curse pe minut :

E2=1,252n=20[kJ] (2.20)

iar pentru numărul mărit de curse pe minut:

E2=0,82n=51,2[kJ] (2.21)

Cursa de lucru (hd) și valorile pentru n a preselor cu șurub

Tabelul 2.1

Având în vedere neconcordanțele ce există în precizarea,noțiunii de energie efectivă,la diferiți producători și relațiile empirice de calcul al energiei E2 s-au luat în considerare valorile E2 la nivelul volantului.Rezultă de aici că energia la nivelul sculei de lucru (semimatriței superioare),notate cu E3 este de fapt energia efectivă dezvoltată de presă.În acest sens se apreciază că pentru caracterizarea parametrului energie,vor trebui date cele doua valori și anume:E2 si E3.

Hn=80Fn+220=237,6 [mm],unde Fn,[MN] (2.22)

2.3.5 Diametrul șurubului

ds=[mm] unde:Fn,[kN] (2.23)

2.3.6 Diametrul volantului:

D=100+(10…50) =100+32=578 mm (2.24)

unde:

Fn, [MN]

Numărul de curse pe minut:

nc=23-2n=23-6=17 [curse/minut] (2.25)

pentru un număr normal de curse,și:

nc=35-3n=35-9=26 [curse/minut] (2.26)

pentru un număr mărit de curse.

2.3.7.Caracteristicile funcționale ale preselor de fricțiune

Ciclul de lucru al acestor mașini,comun pentru toate construcțiile,cuprinde următoarele faze: acționarea ansamblului mobil în vederea acumulării energiei cinetice necesare presării apropierea liberă,de semifabricat,a organului de execuție al presei,executarea presării prin transformarea energiei acumulate în lucru mecanic de deformare plastică,oprirea organului de execuție după cedarea energiei,reântoarcerea organului de execuție în poziția inițială și oprirea lui în această poziție.

Caracteristicile funcționale ale preselor cu fricțiune,pot fi stabilite luând în considerare viteza ,corespunzătoare energiei cinetice impusă de condițiile de presare și de valoarea maximă a cursei de lucru.În acest scop se folosește expresia raportului de transmitere dintre discul de antrenare și discul volant,din care se obține relația:

=n0==876mm, (2.27)

unde: este raza discului de antrenare corespunzătoare unei poziții oarecare în timpul acționării volantului;

n0 – turația discurilor de antrenare;

hs – pasul filetului.

În general se poate aproxima r0=constant;deoarece atât începutul cursei de antrenare cât și oprirea volantului la ridicarea culisorului,se face în aceeași poziție indiferent de condițiile de lucru ale mașinii.Punctele particulare care permit trasarea caracteristicii de viteză în funcție de deplasarea culisorului preselor cu fricțiune,sunt: A1(- r0,0) si A2,(fig 2.4)corespunzătoare vitezelor teoretice ale culisorului =0,respectiv, =.Cursa de antrenare se desfășoară până în punctul A,obținut prin intersecția caracteristicii de antrenare cu dreapta Vmax=corespunzătoare vitezei la care ansamblul mobil al presei dispune de energie cinetică maximă.

După efectuarea cursei de antrenare,ansamblul mobil se deplasează liber până la contactul cu semifabricatul,după care deplasarea se execută cu viteză încetinită datorită cedării energiei cinetice în vederea efectuării presării.

Făcând abstracție de pierderile prin frecări,se poate admite că mișcarea liberă se execută cu viteza ,pe drumul dintre punctele A3,A4,iar viteza corespunzătoare cursei de lucru,între punctele A4 și A5, diferă de la o poziție la alta în funcție de diverși factori tehnologici.

Revenirea ansamblului mobil în poziția inițială (ridicarea culisorului) se execută pe o caracteristică asemanătoare cu cea de la accelerare,dar cu pantă inversă,deoarece deplasarea are sens opus.La presele cu două discuri de antrenare,contactul dintre discul de ridicare și volant determină o raza cinematică maximă:

rd max=r0+Sa+Sg+Sd = rd max =r0+50+25+10 rd max =r0+85

r0=425-85=340 mm (2.28)

în care: Sa este cursa de accelerare;

Sg – cursa de mers liber(în gol);

Sd – cursa de deformare.

Fără a lua în considerare pierderile datorate patinărilor,viteza de deplasare a subansamblului mobil la contactul dintre discurile de antrenare,la ridicare,și volant este maximă și se află la intersecția verticalei dusă prin punctul A5 de abscisă Sa+Sg+Sd=rd max-r0 la cazul antrenării prin discuri cilindrice,cu caracteristica de accelerare(punctul A6).Deplasarea la întoarcere se execută pe aceeași caracteristică de viteză,dar din sens invers,deoarece raza cinematică scade proporțional cu deplasarea ansamblului mobil în limitele razei de contact maxime și raza inițială r0.

Efectiv, există însă o pierdere de energie ce determină uzura pronunțată a organelor de transmitere –discuri,volant.Această uzură se datorează diferenței dintre viteza discului de antrenare în zona inițială de contact și viteza zero a volantului,ceea ce determină o intensă patinare.

Fig 2.4 Caracteristica teoretică de funcționare a preselor de fricțiune cu două discuri

2.3.8 Randamentul presei de fricțiune

În funcționarea preselor cu fricțiune,lucrul mecanic util consumat în cursa de lucru,pentru deformarea semifabricatului poate fi exprimat sub forma.

LD=Ec-LB-=15126 [ J] (2.29)

în care:

Ec reprezintă energia cinetică a ansamblului mobil în momentul contactului cu materialul ;

LB – lucrul mecanic consumat pentru deformarea elastică a organelor presei;

– lucrul mecanic al forțelor de frecare.

Valoarea termenilor cuprinși în ecuația (2.29) corespund celor menționate și pot fi determinate în condiția unei anumite variații a forței de deformare.

Analiza relației (2.29) permite să se constate că din cei trei termini pe care ii conține expresia lucrului mecanic de deformare,numai energia cinetică poate fi determinată din condiția de proiectare.Valoarea energiei cinetice prevăzută la proiectare reprezintă condiția limită impusă de valoarea maximă a lucrului mecanic util.Luând ca bază de calcul această energie cinetică la limita ei maximă,rezultă că lucrul mecanic de presare,poate fi exprimat printr-un raport:

== (2.30)

Care reprezintă randamentul de presare.

Randamentul de presare exprimând gradul de utilizare a energiei cinetice,poate fi scris și sub forma:

= (2.31)

din care rezultă că valoarea lui este puternic influențată de diferiți factori constructivi.Acești factori se referă la calitatea materialelor și a prelucrărilor suprafețeler organelor presei care sunt în mișcare relativă (lagăre,ghidaje,piesa de capăt,piulița și șurubul) și rigiditatea batiului.Pentru aprecierea pierderilor datorate frecării este suficient să se ia în considerare randamentul global al mecanismului cu șurub,

(2.32)

în care:

reprezintă randamentul datorat frecării din ghidaje;

-randamentul datorat lagărelor plăcii de susținere a culisorului;

– randamentul șurubului.

Întrucât influența lagărului plăcii suport este neglijabilă se poate considera că =1.În consecința energia cinetică care se transformă în lucru mecanic de deformare (inclusiv cel consumat pentru deformarea elastică a organelor presei)va fi:

ECD= (2.33)

Pe baza acestor considerații randamentul de presare poate fi exprimat prin relația:

== (2.34)

Din relația (2.34) se constată că limitele randamentului de presare au semnificații deosebite în proiectarea și exploatarea preselor cu fricțiune.Pentru obținerea unui randament de presare maxim,în condițiile unei anumite energii cinetice disponibile,este necesar ca lucrul mecanic de deformare elastic a organelor presei să fie minim.Condiția presupune o rigiditate bună a ansamblului presei și în principal a batiului.Limita minimă a randamentului de presare corespunde valorii =0,când întreaga energie cinetică este preluată de batiu și de celelalte organe principale ale presei.În această situație pe masa mașinii nu există semifabricat,lovitura este preluată de ansamblul organelor presei și în principal de batiu,piesa de capăt,culisor și șurub și piuliță.Când această lovitură,denumită lovitură seacă,se produce la valoarea maximă a energiei cinetice organele principale ale presei sunt supuse la cele mai grele condiții de sarcina.

Prin urmare,dimensionarea șurubului,batiului,piuliței,volantului și a piesei de capăt se face în condiția loviturii seci,când ansamblul mobil are acumulată energia cinetică maximă.

În condițiile unui anumit lucru mecanic de deformare,randamentul de presare va fi cu atât mai bun cu cât energia cinetică consumată este mai redusă.Acest lucru se realizează prin reglarea corectă a cursei de antrenare,astfel încat viteza maximă a ansamblului mobil să corespundă operației efectuate.

Dacă se consideră ansamblul cinematic al preselor cu fricțiune,randamentul total poate fi scris sub forma:

= (2.35)

în care:

LD – lucrul mecanic de deformare util (se poate calcula din diagrama de variație,a forței de deformare funcție de cursă)

Cercetările efectuate asupra randamentului la presele cu fricțiune evidențiază valoarea lui scăzută,datorată pierderilor mari de energie prin frecarea dintre elementele cinematice ale ansamblului presei.Cele mai scazute valori ale randamentului se întâlnesc la presele cu două discuri (circa 30%),iar cele mai ridicate la presele fără discuri de antrenare (aproximativ 50%).

2.3.9 Forța care solicită presa cu șurub

Din relația 2.1 s-a văzut modul cum este consumată energia unei prese cu șurub.În practică,se poate ivi situația ca Ed=0, ceea ce înseamnă că,în principal,energia mașinii se consumă prin deformarea elastică a organelor presei Ee.Drept rezultat,având în vedere cursa h relativ scurtă a forței,se poate ajunge la o creștere a acesteia din urmă la o valoare Fmax care poate,în anumite situații,depăși valorile admisibile ale rezistenței materialelor,pieselor mașinii,ajungându-se la deformații permanente ale acestora,ba chiar la ruperea lor.Se scrie deci:

Ee= Fmax h= J (2.36)

În practică Fmax nu poate lua valori prea mari,întrucât la o anumită mărime a sa,pune în funcțiune un mecanism de siguranță.De regulă,Fmax=K Fn în care K=1,25 la deformări plastice la cald și mai mic la prelucrări la rece din tablă.

Forța la care trebuie dimensionate organele presei este Fmax.Dacă presa nu este dotată cu mecanism de siguranță K=2,5.

2.3.10 Ansamblul volant-șurub-berbec

Șurubul este organul principal al acestor mașini.Solicitarile acestuia rezultă din fig 2.5.Pe porțiunea ab rezultă o solicitare la compresiune (Fmax)și torsiune datorită momentului de frecare din crapodina.

Pe porțiunea bc solicitarea este de compresiune (Fmax)și torsiune de la momentul M=1/2(M+M1)care,în punctul c are valoarea maximă M=M1+M2 și în care M2 este momentul de frecare în piuliță.M2 se calculează de asemenea conform celor cunoscute de la cursul de organe de masini.Pe porțiunea cd,șurubul este solicitat numai la torsiune,la momentul M.

Fig 2.5 Schema de solicitare a șurubului

Având în vedere funcția și solicitările importante ale șurubului,se recomandă ca acesta sa fie executat din oțeluri de calitate OLC 10,OLC 60,STAS 880-80 sau chiar aliate 40Cr 10 STAS 791-80.Duritatea șurubului după prelucrarea mecanică și tratamentul termic adecvat trebuie să fie 240…280 HB iar în lungul piesei nu poate depăși abateri de 30 HB.

Filetul șurubului este de obicei trapezoidal,uneori pătrat având 3…4 începuturi.Filetul este de tipul fără autofrânare,de mișcare.

Șurubul este supus unor sarcini cu caracter alternativ,nesimetric.

La execuția șurubului este indicat să se facă un control defectoscopic al materialului,iar pe șurub să se marcheze data fabricației lui.

În exploatare se recomandă controlul gradului de uzură al șurubului și mai ales eventualele fisuri de oboseală.În cazul că,acestea apar,se recomandă înlocuirea imediată a șurubului.

Piulița șurubului se execut din bronz,CuSn 14 T STAS 197/2-80 sau din fontă antifricțiune.

Calculul piulițelor se face de asemeni conform cursului de organe de mașini.Presiunea pe flancurile filetului nu poate depăși 20 N/mm2.

Volantul preselor cu șurub pe lângă funcția de acumulator de energie,arătată,mai îndeplinește,în cazul preselor cu fricțiune și pe cea de parte componentă a mecanismului de fricțiune.În toate cazurile mecanismul de siguranță al presei este montat tot în volant sau în legatură cu acesta.

Funcția energetică a volantului a rezultat din calculele anterioare.Din acest punct de vedere trebuie să se facă și o verificare de rezistență a volantului;acesta în conformitate cu cursul de organe de mașini.Volantul se execută din fonta Fc 300 STAS 568-75 pentru presele mai mici,iar la cele grele din oțel turnat.

Funcția de mecanism de fricțiune este realizată datorită bandajului montat în exteriorul obezii.Aceasta se execută din piele,ferodo sau alte materiale sintetice cu proprietați adecvate (coeficient de frecare mare (0,45)și presiune de contact admisibilă până la 17105 N/m2.

Fig.2.6 Volant

Berbecul preselor cu șurub are forme variate.Se execută prin turnare din fontă sau oțel în funcție de gradul de solicitare.La presele cu șurub de forjat, berbecii se execută din oțel OT 45-3 STAS 600-80.

Batiul preselor cu șurub,în marea majoritate a cazurilor,este în formă de cadru închis și se execută prin turnare din fontă Fc 300 sau oțel OT 50.La dimensiuni mai mari se execută din două bucăți asamblate prin șuruburi.La unele construcții mai recente,de prese cu șurub,batiurile se execută sudate.

2.3.11 Mecanismul de transmisie cu curele trapezoidale

Calculul transmisiei cu curele trapezoidale se face după metodologii obișnuite,pornind de la puterea motorului electric.

Pentru acționarea presei cu fricțiune se folosește un reductor melcat,cu raportul de transmitere =1,71 și randamentul . Presa cu fricțiune funcționează în trei schimburi, se va dimensiona transmisia prin curele trapezoidale care acționează discurile de fricțiune.

Se va stabili forța cu care trebuie deplasat-pe orizontală- arborele roții de curea, pentru a realiza întinderea necesară a curelei-la montaj- precum și cursa care trebuie asigurată sistemului de întindere a curelei.

Turația roții mici de curea: ===876 rot/min, (2.37)

Turația roții mari de curea: ===1959 rot/min. (2.38)

Raportul de transmitere al transmisiei prin curele:

== (2.39)

obținându-se diametrul primitiv al roții mici de curea

Dp1=mm (2.40)

Conform nomogramelor din STAS 1163-71 se alege profilul curelei:SPA.

Diametrul primitiv mediu al roților de curea va fi:

Dpm=mm (2.41)

Distanța dintre axe,preliminară, rezultă din datele constructive

A=mm (2.42)

Se calculează lungimea primitivă a curelei: alegându-se o lungime primitivă =2500mm,conform STAS7192-65.

Se efectuează calculul de definitivare a distanței dintre axe:

A= (2.43)

Arborele portdiscuri este montat pe lagăre care permit deplasarea în sens axial al acestuia.Aceste lagăre sunt de regulă de alunecare dar pot fi și rulmenți.

Arborele se calculează la solicitare de torsiune și încovoiere rezultate de la contactul între discuri și volant.

2.3.12 Calculul lagărelor de alunecare

Lagărele de alunecare ale presei cu fricțiune.Se cunoaște diametrul fusului d=65 mm,l=60 mm,Fr=700 daN/lagăr și n=850rot/min se va stabili:presiunea medie și materialul din care se execută lagărul,jocul din lagăr,vâscozitatea.Se va calcula

pm= ==17 daN/cm, (2.44)

în funcție de pm calculat,pentru lagăr,materialul plastic cu pa=60 daN/cm2.

Jocul absolut din lagăr se va calcula cu relația

S==565=325 m, (2.45)

în care:=5% (pentru lagăre de uz secundar).

Vâscozitatea lubrifiantului se va determina în funcție de pm=17 daN/cm și v== m/s, (2.46)

2.3.13 Mecanismul de comandă

În afara mecanismului de comandă manuală,care se poate aplica unor prese mici,la presele cu șurub mijlocii și mari se aplică servocomenzi.Servocomenzile utilizate sunt fie electropneumatice,fie hidraulice sau combinative ale acestora.De regulă cu mecanismul de comandă se realizează numai deplasarea arborelui portdiscuri.

Comanda hidraulică a unei prese cu șurub cu două discuri de fricțiune se poate vedea în figura 2.7

La presele cu șurub grele,mecanismul de comanda acționează atât arborele portdiscuri cât și frâna.

Pentru a putea adapta corespunzător energia de lovire a presei la necesitățile tehnologice,unele prese cu șurub sunt prevăzute cu mecanism de dozare a energiei de lovire.

Fig 2.7 Mecanismul de comandă al preselor cu șurub

La un mecanism de reglare a energiei de lovire cu mijloace mecanice (fig.2.8),cursa berbecului 3,se realizează cu ajutorul a 12 limitatoare 5,montate pe un tambur 6,la rândul său montat pe batiul presei 8.La fiecare cursă a berbecului 3 în sus, tamburul se deplasează în sus (cu piesa 4)și acționează asupra unui întrerupător 7,făcând și o rotație (30*)datorită mecanismului cu cremalieră 2.În felul acesta distribuitorul 7,acționează deplasarea arborelui portdiscuri.Prin mișcarea de rotație în dreptul plăcii 4,se aduce un nou limitator 5,reglat pentru o altă cursă a berbecului.

La mișcarea în jos,placa 4 atinge piesa 1,care prin același mecanism acționează asupra tamburului.Acesta,prin distribuitorul 7,dă comanda de ridicare a berbecului.

Există prese cu șurub la care rotirea volantului,într-un sens sau altul,se face cu un cuplaj cu fricțiune electromagnetic,montat deasupra volantului.

Fig 2.8 Mecanism de reglare a energiei de lovire

piesa ; 2- cremaliera ; 3-cursa berbecului ; 4- placa ; 5- limitator ; 6-tambur; 7- distribuitor ; 8- batiul presei

2.3.14 Mecanismul de siguranță al preselor de fricțiune cu șurub

Mecanismul de siguranță de regulă se montează pe volant.La presele mai mari,mecanismul cu siguranță este montat direct pe berbec.Aceste mecanisme de obicei sunt hidraulice.

2.3.15 Mecanismul de ungere

La presele cu șurub mici si mijlocii,ungerea se face manual.

Se ung, respectiv se asigură cu lubrifiant, lagărele arboreleportdiscuri,ghidajele,articulațiile mecanismului de comandă.La presele fabricate mai recent,ungerea se face în sistem centralizat cu pompe de acționare manual sau cu motor electric.Există mașini la care se aplică sistem de ungere mixt cu ulei și unsoare consistent.

2.3.16 Rigiditatea preselor de fricțiune cu șurub

Spre deosebire de presele mecanice,la presele cu șurub nu există o poziție inferioară fixă a berbecului la care să se poată raporta deformarea elastică h arătată.În acest caz,berbecul se oprește la o poziție inferioară numai după consumarea energiei E3 a mașinii.Rezultă astfel că rigiditatea preselor cu șurub nu are aceeași influența asupra preciziei presei,ca la presele mecanice.Nu se poate neglija însa consumul de energie prin deformarea elastică a organelor mașinii,și care în mare masură este dependent de natura procesului tehnologic realizat pe mașină.

La un calcul riguros al rigidității preselor cu șurub în afară de rigiditatea normală arătată,mai trebuie adăugată și rigiditatea la torsiune a șurubului.

În practică la măsurătorile de rigiditate se determină de regulă rigiditatea normală a presei,considerându-se suficientă în sensul celor de mai sus.

În tabelul 2.2 se dau valori cu caracter de recomandare pentru rigiditatea arătată mai sus.

Tabelul 2.2

Rigiditatea preselor cu șurub

Măsurătorile efectuate pe diferite prese cu șurub,arată următoarea repartiție a deformărilor elastice ale acestora:batiul 25…30%,șurubul și piulița restul până la 100%.

2.3.17 Exploatarea rațională a preselor de fricțiune cu șurub. Perspective

În vederea exploatării raționale a preselor cu șurub este important să se cunoască lucrul mecanic Ld necesar pentru deformarea plastică a pieselor ce se prelucrează pe aceste mașini.Acest lucru mecanic de deformare se poate calcula.Presa cu șurub va trebui să dezvolte o energie E care să îndeplinească condiția ELd.

Se recomandă,pe cât posibil,ca piesa să se execute dintr-o singură lovitură,de energie corespunzătoare.În caz că se repetă lovitura va trebui ca energia acesteia să fie corespunzătoare.În caz că se repetă lovitura va trebui ca energia acesteia să fie corespunzătoare procesului de deformare plastică (lucrului mecanic de deformare cerut de piesă la această lovitură).Nici într-un caz nu se vor da lovituri de energie mare atunci când piesa nu o necesită.În figura2.9 la poziția a se arată cazul în care forța maximă rezultată din procesul de matrițare nu depășeste Fn deoarece energia dezvoltată de mașină se consumă în principal prin deformarea plastică a piesei (Ed) și numai o cantitate redusă prin deformări elastice ale organelor presei cu șurub (Ee).La poziția b,se arată cazul defavorabil,de evitat, în exploatarea acestor mașini,în care lucrul mecanic Ed,consumat prin deformare plastică a presei este relativ redus și o bună parte din energia dezvoltată de mașină se consumă prin deformații elastice Ee ale mașinii.

La poziția c,se arată situația și mai defavorabilă în care,întreaga energie se transformă în lucru mecanic de deformare elastică a organelor presei Ee.

Rezultă că mașina va fi solicitată la forța Fk (FK),care va putea depași Fmax și consecințele se vor manifesta fie prin intrarea în funcțiune a mecanismului de siguranța sau,în absența acestuia,prin deteriorarea unor organe ale presei.

De obicei se rupe șurubul,în zona de îmbinare cu volantul,iar acesta prin cădere,poate produce accidente.Din acest punct de vedere apare ca foarte utilă montarea pe presa cu șurub,a unui mecanism de dozare a energiei de lovire,prin care se pot evita situațiile menționate anterior.

Fig 2.9 Diagrama privind exploatarea preselor cu șurub

În legatură cu aspectele prezentate,este important a cunoaște faptul că presele cu șurub se diferențiază ca formă,dimensiuni și energie de lovire,în funcție de natura tehnologiei ce se execută pe ele.Astfel,există prese cu specific de forjare prin matrițare,care de regulă au volanți cu diametre mari,greutate mare,curse lungi și spațiul de lucru îngust și înalt.Dezvoltă energii mari de lucru.

Presele destinate operațiilor de prelucrare din table,tăiere,îndoire,au volanți de dimensiuni și masă mai mici,spațiul de lucru mai scund,dar cu distanță mare între montanți.Energia lor de lucru este redusă.

Având în vedere cele de mai de sus,ar fi greșit să se utilizeze presele cu șurub de matrițat la cald pentru operații de prelucrare din table,căci s-ar putea ajunge la situațiile nefavorabile arătate mai sus.

În vederea stabilirii productivitații la presele cu șurub,în tabelul 2.3,se dau valori orientative în funcție de forța nominală.

În ceea ce privește perspectiva acestor mașini,se poate aprecia că datorită avantajelor lor,vor fi utilizate în continuare în secțiile de forjă.Direcția în care se dezvoltă construcția de astfel de mașini,este aceea a măririi randamentului lor(înlocuirea mecanismelor bazate pe fricțiune),a forței Fn introducerea mecanismelor de programare a energiei de lovire,a reducerii greutății proprii,asigurarea unei rigidități și siguranțe în funcționare superioare.

Se prevede fabricarea acestor mașini și în țara noastră în limitele Fn=1…6,3 MN,eventual mai mari.Se utilizează și se prevede și în viitor,utilizarea în special la matritări de precizie,și în general la executarea pieselor care necesită o cantitate mare de energie într-un timp scurt.

Tabelul 2.3

Productivitatea preselor de fricțiune cu șurub

2.4 Concluzii

Presa de fricțiune s-a proiectat conform cerinței temei de proiect , iar proiectul realizat răspunde cerinței de calitate.

Este un utilaj rigid,strict necesar care rezolvă operațiile tehnologice de presare într-o secție de forjă.

Studiul de fezabilitate va arăta din punct de vedere economic că investiția este necesară.

CAPITOLUL III

STUDIUL DE FEZABILITATE

Analiza economică a utilajelor este necesară la utilajele de complexitate ridicată, când există mai multe soluții conturate la nivel de desen de ansamblu și cost estimativ, sau când un utilaj în lucru, universal sau special, trebuie înlocuit cu altul, când cheltuielile de înlocuire sunt mari, iar efectul economic nu este evident. Ea poate fi făcută în două moduri și anume:

a) Prin verificarea condiției de rentabilitate și calculul economiilor anuale rezultate din introducerea utilajelor

b) Prin determinarea lotului optim de piese pentru mai multe variante de utilaje care pot realiza aceeași operație de prelucrare.

Primul mod de analiză este mai frecvent folosit în practică și de aceea el va fi expus în continuare.

Condiția de rentabilitate a introducerii unui utilaj poate fi pusă sub forma:

(3.1)

Iar economiile anuale se pot calcula cu relația :

= (3.2)

în care :

E-eficacitatea economică ;

– programul anual de fabricație (buc./an); =;

– cheltuieli anuale (lei/an) ocazionate de introducerea și exploatarea utilajelor considerate.

Programul anual de fabricație reprezintă una din datele inițiale de proiectare, iar eficiența economică E se poate calcula cu o relație de forma:

(3.3)

în care:

– coeficientul cheltuielilor de regie ale secției de fabricație în care se introduc utilajele analizate;

=1250 pentru secțiile de forjă;

-normele de timp pe operație înainte și după introducerea dispozitivelor analizate ,= 3,4 ;=2,6;

– retribuțiile tarifare orare ale muncitorilor, înainte și după introducerea utilajelor analizate,=4,21,=5,42;

– costurile mașinilor-unelte utilizate înainte și după echiparea cu utilajele analizate;=17t;=10,52t;

,– duratele normale în ore ale utilajelor analizate, până la uzura lor fizica;

=30120, =40210;

,- costurile energiei consumate înainte și după introducerea utilajelor analizate , =28000 ;=18000

Cheltuielile ocazionate de introducerea și exploatarea utilajelor constau din cheltuielile de proiectare, amortizare și din cheltuielile de intreținere și exploatare.Ele pot fi estimate cu ajutorul relației :

(3.4)

în care: – coeficientul chetuielilor de proiectare, exprimat ca raport între cheltuielile pentru proiectare și costul utilajelor; =0,1……0,5. A – coeficientul de amortizare;

(3.5)

– durata estimată de exploatare a dispozitivului în ani;

= 20 ani pentru utilajele de complexitate ridicată;

E – coeficientul de exploatare exprimat ca raport între cheltuielile de exploatare și costurile utilajelor; pentru calculele curente, E=0,3;

C – costul utilajului; el poate fi determinat pe bază de deviz antecalculat, postcalculat, asimilări de prețuri de la utilajele asemănătoare, a prețurilor de catalog sau, aproximativ, cu relația:

ron (3.6)

în care :

– numărul total de piese din care este constituit un utilaj;

– costul mediu al unei piese componente;

poate fi determinat statistic – pe baza costurilor postcalculate ale unor utilaje asemănătoare- sau prin adoptarea următoarelor valori aproximative :

= 1200 ron/reper pentru utilaje de complexitate ridicată.

Analiza economică prezentată are avantajul că eficacitatea economică rezultă direct în lei/an, după ce obligă proiectantul la un studiu valoric al tuturor elementelor de ordin tehnic, organizatoric și economic ale utilajelor la care se referă .

CAPITOLUL IV

NORME DE PROTECȚIA MUNCII

4.1. REGULI DE RESPECTAT ÎNAINTE DE ÎNCEPEREA LUCRULUI

Se ia de pe masă tot ce împiedică buna desfășurare a lucrului, iar sculele și dispozitivele necesare se aranjează în ordinea folosirii lor.

Se verifică buna stare a presei cu fricțiune și a dispozitivelor auxiliare:

– prezenta și buna stare a apărătoarelor organelor în mișcare;

– starea matrițelor și fixarea lor pe masă;

– se strâng piulițele, contra piulițele, buloanele și penele slăbite;

– se verifică splinturile îmbinărilor cu buloane, întinderea și starea curelelor de transmisie;

– se verifică mecanismele de pornire și oprire, pentru ca să se evite pornirile sau opririle necomandate;

– se înlocuiesc sculele defecte

Se verifică dacă locurile de ungere sunt prevăzute cu lubrefiant suficient pentru a asigura ungerea în bune condiții.

Spațiul din jurul piesei,trebuie să fie liber, iar podeaua în stare bună, curată și uscată.

Se verifică dacă toate deficiențele constatate în funcționarea presei cu fricțiune au fost rezolvate. Lucrul la presă va reîncepe numai după rezolvarea lor.

Controlarea frânei la presa cu fricțiune este obligatorie la începutul fiecărui schimb de lucru.

Pornirea de probă a presei după reglare sau reparație se face numai după aprobarea reglorului.

Instalarea matrițelor grele, se face numai cu ajutorul aparatelor de ridicat.

4.2. REGULI DE RESPECTAT ÎN DECURSUL OPERAȚIILOR DE PRELUCRARE

Se menține locul de lucru în ordine și în perfectă stare de curățenie:

curățindu-l la timp de ulei de murdărie si deșeuri ;

materialele de prelucrat, semifabricatele și piesele prelucrate, se vor stivui (piesele mici pană la 0,7m, iar piesele mari pană la 1m înălțime);

locurile de trecere nu se ocupă, ci vor fi lăsate libere.

Înainte de pornirea presei, se va verifica dacă pornirea ei nu implică vreun pericol.

Presa se oprește obligatoriu când:

se părăsește presa chiar si pentru scurt timp;

se întrerupe curentul electric;

se unge, se curăța și se repară presa;

se strâng buloanele, piulițele etc.

se fixează, schimbă și se aranjează matrițele;

se depărtează piesele strivite în matriță;

se constată deficiențe în funcționarea presei;

dispozitivele de siguranță contra suprasarcinilor se foarfecă.

Pentru a evita pornirea presei cu fricțiune în timpul curățirii, ungerii si reparării ei, se pune deasupra dispozitivului de pornire, anunțul ,,Atenție pornirea presei interzisă”.

Nu se va pune sau introduce mâna între poanson și matriță.

La reglarea prealabilă a operațiilor de prelucrare, poansonul se va deplasa cu atenție, prin rotirea manuală a volantului.

Este interzisă corectarea poziției semifabricatului, care se prelucrează, după acționarea pedalei, manetei sau a butonului de comanda.

La evacuarea și aranjarea piesei nu se va ține piciorul pe pedală.În cazul în care semifabricatele tăiate înțepenesc pe poanson sau în matriță, nu se vor scoate cu mâna, ci se vor folosi cârlige după ce în prealabil s-a ridicat berbecul și s-a sprijinit pe un reazem protector.

Nu este admisă îndepărtarea dispozitivelor de protecție și securitate în timpul funcționării presei.

Toate deficiențele constatate în funcționarea presei se comunică maistrului, iar presa se oprește. Lucrul la presă va reîncepe numai după înlăturarea lor de către muncitorii de întreținere

4.3. REGULI DE RESPECTAT DUPĂ TERMINAREA LUCRULUI

La sfârșitul fiecărei zile de lucru,presa de fricțiune se va lăsa curată și în bună stare de funcționare.

Se comunică maistrului sau reglorului toate anomaliile observate în funcționarea presei.

Salariații care lucrează la presa cu fricțiune vor primi un unguent pentru mâini,corespunzător materialelor cu care lucrează.

CAPITOLUL V

CONCLUZII GENERALE

În cadrul capitolului I s-a efectuat un studiu bibliografic al preselor mecanice de fricțiune pornind de la clasificarea lor cu descriere, componență, funcționare,precum și scheme cinematice.

S-a efectuat un studiu comparativ al diferitelor tipuri de prese de fricțiune

menționând avantajele și dezavantajele fiecărei soluții constructive în parte.

Capitolul II constă în proiectarea constructiv tehnologică pornind de la caracteristicile tehnice impuse prin tema de proiect.

S-a proiectat schema cinematică și s-a efectuat calculul energetic al piesei pornind de la energia de distribuție,timpul de coborâre,numărul de curse pe minut.

S-au determinat caracteristicile de funcționare ale presei precum și randamentul acesteia.

S-a analizat și efectuat schema de solicitare a șurubului.

S-a proiectat mecanismul de transmisie cu curele și lagărele de alunecare.

S-a evidențiat mecanismul de comandă al presei cu șurub precum și rigiditatea presei.

S-au evidențiat reguli de exploatare a presei și s-a calculat productivitatea presei .

Studiul de fezabilitate din cadrul capitolului III a argumentat necesitatea investiției pentru execuția unei prese de fricțiune.Această presă este necesară la atelierul de forjă mijlocie.

Normele de protecția muncii întrăgesc proiectul.

Prin aport propriu în urma calculelor de proiectare am executat ansamblul presei de fricțiune de 140 tf,un proiect funcțional într-o soluție constructivă rigidă,simplă care se poate realiza la un preț de cost scăzut.

Prin extingere acest tip de presă poate constitui baza unui atelier de forjă mijlocie.

BIBLIOGRAFIE

Dorin Eftimie , Ichim Drăgulin- Utilaje de deformări plastice . Editura Olimpiada 2002

V.Moldovan,A.Maniu – Utilaje pentru deformări plastice, Editura Didactică și Pedagogică, București – 1982

V.Tabără.I.Tureac – Mașini pentru prelucrări prin deformare,Editura Didactică și Pedagogică,București – 1979

I.Drăghici, A.Jula, E.Chisu,C-tin Rădulescu, P.Alexandru, Gh.Apetrei,

I.Tănăsescu, I.Achiriloaie, Gh.Moldovean, M.Ciobotă, I.Cismaru – Organe de mașini Probleme, Editura Didactică și Pedagogică București 1980.

V.Tabără, D.Catrina, V.Ganea – Calculul, proiectarea și reglarea preselor, Editura Tehnică, București, 1976.

I.Drăgan – Tehnologia deformărilor plastice,Editura Didactică și Pedagogică, București, 1976