 |
Расчёт усилия ковочного пресса
|
|
|
|
Расчёт усилия ковочного пресса необходимо вести для самой энергоёмкой операции в конкретной технологической цепочки ковки. В нашем случае такой операцией является осадка. /3/
Итак, требуется определить усилие пресса для осадки биллета из стали марки 9Х2МФ диаметром 
=870 мм, высотой 
=2160 мм до диаметра 
=1225 мм и высоты 
=1080 мм.
Необходимое усилие пресса для осадки:
, (5.1)
где F – площадь поперечного сечения поковки после осадки, 
;
р – удельное усилие.
Удельное усилие можно представить, как
, (5.2)
где 
– предел текучести;
– скоростной коэффициент, равный при ковке на прессах 
=1;
– масштабный коэффициент, равный в данном случае 
=0,5;
– коэффициент, учитывающий условия контактного трения, форму и соотношение размеров деформируемой заготовки.
Для случая горячей осадки цилиндра при 
:
, (5.3)
где 
– коэффициент контактного трения при свободной ковке, 
=0,5.
Произведём расчёт по формуле (5.3):
.
Площадь заготовки после осадки:
.
Рассчитаем среднее сопротивление деформации 
при осадке по методике ЧГТУ.
, (5.4)
где 
– степень деформации, 
;
K0 – базовое сопротивление деформации;
– соответственно коэффициенты учета влияния скорости, степени и температуры на сопротивление деформации;
Uc – средняя скорость деформации, 
, где 
– скорость движения траверсы пресса.
Для стали 9Х2МФ: K0=2733 МПа, Ku=0,148, Ke=0,1993, Kt=0,00244.
Произведём расчет по формуле (5.4):
МПа.
Рассчитаем удельное усилие по формуле (5.2):
МН/м2.
Необходимое усилие пресса для осадки найдем по формуле (5.1):
|
|
|
МН.
Таким образом, усилие пресса необходимое для осадки меньше номинального усилия гидравлического ковочного пресса (
, см. табл. 2), который используют для ковки заготовок валков холодной прокатки в условиях «ОРМЕТО-ЮУМЗ», поэтому и по разработанной технологии его применение возможно.
Расчёт часовой и годовой производительности пресса
Часовая производительность гидравлического ковочного пресса усилием 6000 тс в зависимости от группы сложности поковок представлена в табл. 4. /4/
Таблица 4. Часовая производительность гидравлического ковочного
пресса усилием 6000 тс
| Группа сложности поковок | Производительность пресса, кг/ч |
| I | 9500 |
| II | 6200 |
| III | 4600 |
| IV | 2800 |
| V | 1500 |
Средняя часовая производительность по всем группам сложности поковок равна
, (6.1)
где 
, 
, 
, 
, 
– доля поковок каждой группы сложности в общем объёме производства поковок на прессе;
, 
, 
, 
, 
– часовая производительность каждой группы сложности поковок (см. табл. 4).
Доля поковок каждой группы сложности в общем объёме производства поковок на прессе представлена в табл. 5 (по производственным данным).
Таблица 5. Доля поковок каждой группы сложности в общем объёме производства поковок на прессе
| Группа сложности поковок | I | II | III | IV | V |
| Доля поковок каждой группы сложности в общем объёме производства поковок на прессе, % | 20 | 30 | 30 | 10 | 10 |
Средняя часовая производительность составит
.
Годовой фонд рабочего времени пресса:
, (6.2)
где 
– номинальное время работы в году – всё календарное время за вычетом выходных и праздничных дней, 
=6144 ч (при работе в три смены);
– время на планово-предупредительные ремонты, 
=480 ч/год;
– время планируемых простоев, 
=1200 ч/год.
Годовой фонд рабочего времени пресса составит
|
|
|
.
Расчетная годовая производительность пресса равна
, (6.3)
Рассчитаем 
по формуле (6.3):
т/год.
Определение расхода энергоносителей, бойков и вспомогательных материалов
Расход металла
Металл – основной материал в цехе. Применяют разные методы определения количества металла 
, необходимого для выполнения заданной цеху годовой программы выпуска поковок.
Общая годовая потребность металла:
.
Расход энергоносителей
В кузнечнопрессовых цехах применяют следующие виды энергоносителей: вода, электроэнергия и топливо. /4/
Воду высокого давления используют в гидравлических и парогидравлических прессах. Вода низкого давления применяется в очистных и моечных установках, для охлаждения ручного инструмента, арматуры нагревательных печей и бытовых нужд. Расход воды в гидропрессах мал, она используется только на подпитку гидросистем насосно-аккумуляторных станций. На охлаждение кузнечного инструмента в среднем расходуется 0,01 – 0,015м3/ч; на поливку полов – 0,6 – 0,8 м3 на 1000 м2 на одну поливку; на охлаждение заслонок нагревательных печей – 0,8 – 1 м3/ч на 1 м2 площади пода печей, имеющих охлаждаемые заслонки.
Электроэнергию применяют в основном для привода электродвигателей, освещения и в электронагревательных установках. Расход электроэнергии определим по установленной мощности технологического и подъёмно-транспортного оборудования прессового участка, исходя из удельного показателя мощности 0,15 кВт на 1 т поковок /4/:
Топливо для кузнечных печей должно удовлетворять следующим требованиям: давать необходимую рабочую температуру в печи в пределах 13500…14000С, удовлетворять условиям для достижения компактности конструкции печи, высокого коэффициента полезного действия и полноты сжигания; гарантировать высокую производительность печи, давать возможность легко регулировать тепловой режим печи с применением автоматических приборов для регулирования; обеспечивать чистоту и гигиеничность работы печи. На «ОРМЕТО-ЮУМЗ» все печи работают на природном газе.
Газообразное топливо обладает рядом преимуществ. Легкая смешиваемость газа с воздухом обеспечивает его сжигание с минимальным избытком воздуха; возможность в крупных печах подогрева не только воздуха, но и газа ведет к дальнейшему снижению удельного расхода топлива.
|
|
|
Расход топлива будем вести на основании имеющихся отчетно-статистических данных об удельном расходе топлива на тонну выпускаемых цехом поковок. Для нагрева в пламенных печах /4/ 1 тонны поковок необходимо 0,1…0,3 тонны условного топлива (принято, что 1 кг условного топлива дает 2,93*104 кДж). Расчет годового расхода в тоннах условного топлива более удобен, чем теоретический, потому что предусматривает возможный переход с одного вида топлива на другой (например, переводной коэффициент для природного газа равен 0,15). Произведем расчет годовой потребности условного топлива помножив удельный расход на годовую производительность:
тонн/год
Топливо применяется также и для термической обработки поковок. При определении расхода топлива на термообработку считают, что в среднем на 1 т термически обрабатываемых поковок расходуется 315…355*104 кДж тепловой энергии или 0,108…0,122 т условного топлива /4/. Годовой расход топлива на термообработку составит
тонн/год
Суммарная годовая потребность в топливе составит
тонн/год.
Расход инструмента и вспомогательных материалов
Расход вспомогательных материалов, оснастки и инструмента при ковке на прессах на 1 т поковок из низко- и среднелегированных сталей составляет, кг: оснастка (бойки, оправки, осадочные плиты, подкладные кольца, прошивки) 20; инструмент (топоры, раскатки, обжимки, пробойники, клещи) 5; огнеупоры (песок, глина) 30; обтирочные материалы (ветошь) 1; термоизоляционные материалы (асбест) 0,2; смазочные материалы 0,25; краски 0,1. /5/
Произведём расчёт годового расхода инструмента и вспомогательных материалов помножив расход на 1 т поковок на годовую производительность. Расчеты сведём в табл. 6.
Таблица 6. Годовой расход инструмента и вспомогательных материалов
| Наименование вспомогательных материалов и инструмента | Годовой расход, кг |
| оснастка | 357120 |
| инструмент | 89280 |
| огнеупоры | 535680 |
| обтирочные материалы | 17856 |
| термоизоляционные материалы | 3571,2 |
| смазочные материалы | 4464 |
| краски | 1785,6 |
|
|
|
|
|
|
