Zadatak

Data je krivajna presa za obradu limova sa osnovnim parametrima:

- nominalna sila prese 250Fn , N

- nominalni broj hodova: 75n , -1min

- nominalni ugao: 20n

- maksimalan hod pritiskivača: 68Hmax , mm

- minimalni hod pritiskivača: 8Hmin , mm

- broj hodova: 7N .

Za presu sa datim karakteristikama potrebno je uraditi sljedeće:

1.) Izvršiti proračun i izbor elektromotora uz provjeru klizanja.

2.) Proračunati moment inercije zamajca.

3.) Izračunati hodove pritiskivača u datom rasponu.

4.) Konstruisati dijagrame eksploatacionih mogučnosti prese.

Rješenje

1. Proračun i izbor elektromotora uz provjeru klizanja

Proračun i izbor elektromotora

Nominalna snaga elektromotora određuje se na osnovu izraza:

saen PPKP (1)

gdje je:

eK - koeficijent rezervne snage i dobija se iz tabele br.8 na osnovu stvarnog broja hodova stvn ,

aP - snaga aktivnog hoda,

sP - snaga praznog hoda.

Snaga aktivnog hoda dobija se iz zbira aktivnih radova u toku tehnološkog ciklusa, te je:

c

dtdua

t

WWWP

(2)

gdje je:

uW - rad utrošen na uključivanje spojnice,

dW - direktni rad utrošen na proces deformacije,

dtW - rad trenja u mehanizmima za vrijeme procesa deformisanja,

ct - vrijeme trajanja ciklusa.

Snaga praznog hoda je:

c

ss

t

WP (3)

gdje je:

sW - rad trenja u svim mehanizmima kad pritiskivač nije u dodiru sa radnim predmetom.

Ako izraze (2) i (3) uvrstimo u izraz (1) dobija se da je nominalna snaga elektromotora:

c

s

c

dtduen

t

W

t

WWWKP

. (4)

U posljednjem izrazu mogu se zanemariti svi radovi osim rada koji je direktno utrošen na proces deformacije ( dW ),

pa konačni izraz za određivanje nominalne snage elektromotora ima oblik:

c

dent

WKP (5)

- Da bi smo iz tabele br.8 dobili koeficijent rezervne snage eK mora se odrediti stvarni broj dvojnih hodova, i to na

osnovu izraza:

npn istv

gdje je:

6,08,04,0pi - faktor iskorištenja dvojnih hodova i dobija se iz tabele br.1 na osnovu tipa prese

(univerzalna presa prostog dejstva)

pa je:

45756,0npn istv , -1min .

Sada se iz tabele br.8, na osnovu 45npn istv , -1min , dobija:

3,1Ke .

- Rad koji je direktno utrošen na proces deformacije dobija se iz izraza:

nnd sFW (6)

gdje je:

ns - nominalni hod pritiskivača prese.

R

l

HR

2

GMT

s

F

N 90

F F b gWd

DMT

GMT

DMT

Nominalni hod pritiskivača prese se računa kao:

nnn 2cos1

4cos1Rs

(7)

gdje je:

342

68

2

HR max , mm - poluprečnik krivaje,

09,0125,0085,0l

R - konstruktivna karakteristika prese i dobija se iz tabele br.2 na osnovu tipa prese

(univerzalna presa prostog dejstva sa nepromjenjivim normalnim hodom),

pa je, na osnovu izraza (7):

23,240cos14

09,020cos1342cos1

4cos1Rs nnn

, mm .

Sada je, na osnovu izraza (6):

5,55723,2250sFW nnd , J .

- Vrijeme tehnološkog ciklusa se određuje iz izraza:

i

dhc

p

tt

gdje je:

8,075

60

n

60tdh , s - vrijeme trajanja dvojnog hoda,

pa je:

33,16,0

8,0tc , s .

Na osnovu gore dobivenog, iz izraza (5), dobija se za nominalnu snagu elektromotora:

92,54433,1

5,5573,1

t

WKP

c

den , W ,

odnosno:

54,0Pn , kW .

S obzirom na izračunatu nominalnu snagu elektromotora bira se, iz tabela, trofazni asinhroni motor:

ZK 90 L-8

sa sljedećim podacima:

- nominalna snaga elektromotora: 55,0PN , kW ,

- sinhrona brzina vrtnje: 750ns , -1min ,

- asinhrona brzina vrtnje: 700nas , -1min i

- stepen iskorištenja motora: %67 .

Provjera klizanja

Iz tabele br.8, na osnovu 45npn istv , -1min , dobija se da nominalno klizanje elektromotora treba biti u

intervalu:

04,008,0SN .

Nominalno klizanje elektromotora se računa kao:

06,0750

700750

n

nnS

s

assN

i kao što vidimo ono se nalazi u intervalu dobivenom iz tabele br.8, što znači da zadovoljava.

2. Proračun momenta inercije zamajca

Određivanje momenta inercije zamajca na osnovu potrebne kinetičke energije

Potreban rad zamajca se određuje iz obrasca:

Mdz WWW .

Sa dijagrama zavisnosti ugaone brzine od ugla krivaje (donja slika) definiše se srednja ugaona brzina, kao:

2

minmaxsr

.

max

min

Zalet Radni režim Zaustavljanje

sr

Takođe se definira i neravnomjernost rada mehanizma prese, kao:

sr

minmax

.

Iz posljednja dva izraza se dobija:

srminmax 2 (8)

srminmax (9)

Iz uslova da je priraštaj kinetičke energije za jedan deformacioni ciklus (od tačke 1 do tačke 2 na dijagramu) jednak

sumi svih radova za isti taj ciklus, tj.:

AEE 2k1k

slijedi da je:

z

2

minz

2

maxz WJ2

1J

2

1

gdje je:

zW - rad zamajca,

zJ - nekorigovani moment inercije zamajca.

Sređivanjem se dobija:

z

2

min

2

maxz WJ2

1

odnosno:

zminmaxminmaxz WJ2

1

(10)

Uvrštavanjem izraza (8) i (9) u izraz (10) dobija se:

zsrsrz W2J2

1

odnosno:

z

2

srz WJ

,

odakle je:

2

sr

zz

WJ

(11)

Iz izraza (8) dobija se da je:

maxsrmin 2

i ako ovo uvrstimo u izraz (9) dobija se:

srmaxsrmax 2

odnosno:

srsrmax 22 ,

odakle je:

2

2 maxsr

.

Ako posljednji izraz uvrstimo u izraz (11) dobija se:

2

max

2

z

2

max

z

2

sr

zz

4

2W

2

2

WWJ

odnosno:

2

max

2

zz

1

4

2WJ

.

Pošto je:

30

nzmax

,

to je:

2

z

2

zz

n

30

4

2WJ

odnosno:

z

z

2

z Wn

28,22J

(12)

što predstavlja konačni izraz za nekorigovani moment inercije zamajca.

- Neravnomjernost rada mehanizma prese može se odrediti na osnovu dozvoljenog zagrijavanja elektromotora,

odakle je:

ENee SSK2

gdje je:

9,0e - tabela br.8 na osnovu 45npn ist , -1min ,

01,0SE - elastično klizanje remenova,

pa je:

1638,001,006,09,03,12SSK2 ENee .

- Rad zamajca se određuje na osnovu izraza:

Mdz WWW (13)

gdje je:

MW - rad motora u periodu radnog hoda i

dW - utrošak energije u periodu radnog hoda.

Rad motora se određuje na osnovu izraza:

RNM tPW

gdje je:

04,02

35,08,0

2tt NdhR

, s - vrijeme koje odgovara radnom hodu,

pa je:

74,1467,004,055,0tPW RNM , J .

Sada je, iz izraza (13), rad zamajca:

76,54274,145,557WWW Mdz , J .

- Broj obrtaja zamajca ( zn ) može se odrediti na osnovu konstruktivne izvedbe prese.

Pošto je 75n , -1min znači da se radi o brzohodnoj izvedbi prese ( 50ndh , -1min ), na osnovu čega principjelna

šema prese izgleda kao na donjoj slici.

nem

nz

ndh

Sa slike se vidi da je:

75nn dhz , -1min .

Sada imamo sve elemente za određivanje nekorigovanog momenta inercije zamajca, pa je iz izraza (12):

76,542751638,0

21638,08,22W

n

28,22J

2

z

z

2

z

tj.:

88,62J z

, 2kgm .

Za dobiveni moment inercije mora se u zavisnosti od režima rada izvršiti korekcija, pa za režim neprekidnih dvojnih

hodova je:

88,626,02

35,01Jp

21J zi

Rz

tj.:

78,60J z , 2kgm .

3. Proračun hodova pritiskivača

Kao što se vidi sa slike, hod pritiskivača se računa po obrascu:

i21

2

2

2

1i cosee2eee

gdje je:

194

868

4

HHe minmax1

, mm

154

868

4

HHe minmax2

, mm .

Promjena ugla vrši se za vrijednost:

1N

180

gdje je:

7N - broj različitih hodova

pa je:

3017

180

1N

180 .

Proračun je izvršen tabelarno i dat je u donjoj tabeli.

Dijagram zavisnosti ekscentriciteta e u zavisnosti od ugla dat je na donjoj sici.

0 30 60 90 120 150 180

mme 4,00 9,61 17,35 24,21 29,51 32,86 34,00

H=2e 8,00 19,22 34,70 48,41 59,03 65,72 68,00

4. Analiza sila na pritiskivaču prese

Nominalni moment se određuje iz izraza:

NNN mFM

gdje je:

Nm - nominalni krak,

NF - nominalna sila.

Nominalni krak se određuje kao:

mmm iN

gdje je:

im - idealni krak,

m - krak trenja ( 01,0005,0m ,m za ovuu vrstu prese). Usvaja se: 5,7m ,mm .

Idealni krak se računa kao:

NNi 2sin

2sinRm

gdje je:

L

Rmax - konstruuktivna karakteristika prese i usvaja se zavisno od tipa prese. Iz tabele br.2 za univerzalnuu

presu prostog dejstva sa regulacijom hoda pritiskivača imamo 095,0065,0 . Usvaja se: 08,0 .

42508,02

68

2

HRL maxmax

, mm - dužina krivajne poluge.

342

68

2

HeR maxmax , mm - maksimalni ekscentricitet prese.

iR 4 9,61 17,35 24,21 29,51 32,86 34

0,01 0,02 0,04 0,06 0,07 0,08 0,08

N 1,38 3,36 6,16 8,72 10,75 12,05 12,50

NiM 2220 2714 3415 4056 4563 4889 5001

Sada je:

5,12202sin2

08,020sin342sin

2sinRm NNi

, mm .

Sada je:

50005,75,12250mmFM iNN , Nm .

Pošto je:

m2sin

2sinRFmmFM iN

odavde se dobija:

m2sin2

sinR

M,RFF N

Proračun sile na pritiskivaču u zavisnosti od R i je dat u donjoj tabeli:

iR 4 9,61 17,35 24,21 29,51 32,86 34

im iF im iF im iF im iF im iF im iF im iF

0 0,00 666,67 0,00 666,67 0,00 666,67 0,00 666,67 0,00 666,67 0,00 666,67 0,00 666,67

5 0,35 636,79 0,86 598,34 1,57 551,05 2,23 513,89 2,75 487,81 3,08 472,39 3,20 467,31

10 0,70 609,68 1,71 543,13 3,13 470,19 4,44 418,77 5,47 385,36 6,14 366,55 6,37 360,51

15 1,04 585,16 2,54 497,93 4,67 410,93 6,61 354,34 8,15 319,49 9,14 300,48 9,48 294,47

20 1,38 563,05 3,36 460,55 6,16 365,99 8,72 308,19 10,75 273,95 12,06 255,68 12,50 249,96

25 1,70 543,19 4,14 429,38 7,60 331,04 10,76 273,83 13,26 240,89 14,86 223,61 15,41 218,24

30 2,02 525,41 4,90 403,26 8,98 303,37 12,70 247,50 15,64 216,05 17,53 199,76 18,18 194,72

35 2,31 509,58 5,61 381,27 10,28 281,15 14,53 226,92 17,89 196,94 20,04 181,54 20,78 176,81

40 2,59 495,56 6,28 362,73 11,50 263,14 16,24 210,61 19,98 181,97 22,37 167,38 23,19 162,90

45 2,85 483,22 6,90 347,13 12,62 248,48 17,81 197,56 21,89 170,12 24,51 156,22 25,40 151,97

50 3,08 472,47 7,47 334,03 13,64 236,52 19,23 187,09 23,61 160,69 26,42 147,39 27,38 143,33

55 3,29 463,21 7,97 323,12 14,55 226,81 20,48 178,70 25,14 153,21 28,11 140,41 29,13 136,50

60 3,48 455,36 8,42 314,14 15,33 218,99 21,56 172,04 26,44 147,30 29,56 134,92 30,62 131,16

65 3,64 448,85 8,79 306,88 16,00 212,80 22,47 166,83 27,53 142,73 30,75 130,70 31,86 127,04

70 3,77 443,62 9,10 301,20 16,53 208,06 23,19 162,90 28,39 139,32 31,69 127,57 32,82 124,00

75 3,87 439,63 9,34 296,97 16,94 204,62 23,73 160,10 29,02 136,92 32,38 125,39 33,52 121,89

80 3,95 436,85 9,50 294,10 17,21 202,37 24,08 158,34 29,41 135,46 32,80 124,08 33,95 120,63

85 3,99 435,23 9,59 292,53 17,35 201,24 24,24 157,54 29,58 134,86 32,96 123,59 34,11 120,17

90 4,00 434,78 9,61 292,23 17,35 201,21 24,21 157,68 29,51 135,10 32,86 123,89 34,00 120,48

Hod pritiskivača u zavisnosti od ekscentriciteta R i ugla zaokretanja je dat sljedećim izrazom:

2cos1

4cos1R),R(ss .

Proračun hoda pritiskivača je dat u sljedečoj tabeli.

iR 4 9,61 17,35 24,21 29,51 32,86 34

is is is is is is is

0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,02 0,04 0,07 0,10 0,12 0,13 0,14

10 0,06 0,15 0,27 0,39 0,48 0,54 0,56

15 0,14 0,33 0,61 0,87 1,07 1,20 1,25

20 0,24 0,59 1,09 1,54 1,90 2,13 2,21

25 0,38 0,92 1,69 2,39 2,95 3,31 3,43

30 0,54 1,31 2,41 3,42 4,21 4,72 4,90

35 0,73 1,77 3,25 4,61 5,67 6,36 6,60

40 0,94 2,29 4,21 5,95 7,33 8,21 8,52

45 1,18 2,87 5,26 7,44 9,16 10,26 10,64

50 1,44 3,50 6,41 9,05 11,14 12,48 12,94

55 1,72 4,17 7,64 10,79 13,27 14,86 15,41

60 2,01 4,89 8,94 12,62 15,52 17,38 18,02

65 2,32 5,64 10,31 14,54 17,88 20,02 20,75

70 2,65 6,42 11,73 16,54 20,32 22,74 23,57

75 2,98 7,22 13,19 18,59 22,83 25,54 26,47

80 3,32 8,05 14,68 20,67 25,38 28,39 29,41

85 3,67 8,88 16,19 22,78 27,95 31,26 32,39

90 4,00 9,61 17,35 24,21 29,51 32,86 34,00