Предотвращение вибрации в кузнечном оборудовании - советы экспертов

Вибрация, вызванная механизмом движения кузнечного оборудования

Сайт кузнечная машина имеет несбалансированную конструкцию, что приводит к вибрациям во время работы.

(1) Компоненты дисбалансной структуры в кузнечном оборудовании (рис. 1) включают в себя скользящий блок, шатун, коленчатый вал, шестерню и т.д.

Рис. 1 Несбалансированная конструкция кузнечного оборудования

Ползун движется вверх-вниз, в то время как коленчатый вал, шестерня и головка шатуна вращаются. Эти неравномерно движущиеся части создают колебательную силу, вызывая вибрацию кузнечного оборудования.

(2) Стартовая сила несбалансированных компонентов:

Вследствие качественных факторов движущихся частей и высокой скорости движения, в частности, высокой скорости вращения ползунов, в конечных точках вращающихся дебалансных компонентов и возвратно-поступательно движущихся частей создается значительная пусковая сила, что приводит к увеличению вибрации кузнечного оборудования.

(3) Для снижения рабочих вибраций и повышения точности и стабильности ковочного оборудования во время высокоскоростной ковки может быть добавлено возвратно-поступательное динамическое балансировочное устройство (рис. 2) или разработано вращающееся балансировочное устройство для снижения рабочих вибраций самого ковочного оборудования.

Рис. 2 Устройство динамической балансировки

Однако эти балансировочные устройства часто потребляют энергию, что противоречит принципам экономии и энергосбережения кузнечного оборудования.

Решение о внедрении этих устройств балансировки работы требует всестороннего рассмотрения их необходимости, стоимости изготовления, энергопотребления, условий эксплуатации и других соответствующих факторов.

(4) По сравнению с общепромышленным оборудованием, кузнечное оборудование требует мощных операций мгновенного запуска и остановки во время пуска и остановки.

Поэтому необходимо выбирать и подбирать сцепление и тормоз с большой мощностью, чтобы обеспечить мгновенный запуск и остановку движущихся частей, но это также может привести к вибрациям.

Горячая ковка и штамповочные машины имеют высокую производительность и генерируют значительные вибрации при мгновенном запуске и остановке.

Чтобы сбалансировать характеристики пуска и остановки и вибрации, необходимо отрегулировать скорость действия сцепления и тормоза в диапазоне, не влияющем на работу оборудования. Это обычно называют "мягким сцеплением" и "мягким тормозом".

Вибрация, создаваемая кузнечным оборудованием во время работы

Вибрации, производимые кузнечным оборудованием, могут значительно отличаться в зависимости от типа обработки, мощности применения, кузнечные материалыСкорость производства и механическая конструкция.

Период вибрации в процессе ковки

(1) Вибрация в начале обработки:

Скользящий блок ковочного оборудования начинает двигаться вниз от верхней мертвой точки и заставляет штамп ударяться о заготовку с фиксированной скоростью. Это воздействие приводит к вибрации.

(2) Вибрация в конце обработки:

Когда скользящий блок ковочного оборудования приближается к нижней мертвой точке, верхний и нижний штампы испытывают значительное давление. В это время напряженные части каждого компонента деформируются и вибрируют под воздействием этой нагрузки.

(3) Вибрация после обработки:

После завершения обработки и снятия нагрузки под давлением напряженные детали также будут вибрировать из-за восстановления после деформации. Этот тип вибрации зависит от типа обработки, при этом на обработку резанием приходится большая часть общей вибрации.

Влияние технологии обработки на уровень вибрации

Механическая обработка поковок может быть разделена на обработку заготовок, обработку гибки, обработку волочения и обработку ковки.

Для кузнечного оборудования вышеперечисленные методы обработки и их комбинации приводят к различным вибрациям, обусловленным различными методами обработки.

(1) Обработка заглушения:

Когда верхний штамп соприкасается с заготовкой, создается максимальная нагрузка, и заготовка ломается, снимая нагрузку. Деформация (изгиб) компонентов, находящихся под давлением, таких как корпус стола, скользящий блок, шатун, коленчатый вал и приводная шестерня, мгновенно ослабевает вместе с нагрузкой при обработке. В это время возникают сильные вибрации в направлении, противоположном направлению нагрузки. Это явление принято называть "проскакиванием" (рис. 3).

Рис. 3 Схематическая диаграмма перегрузки

(2) Обработка сгибанием:

Вибрация, возникающая в процессе гибки, зависит от метода обработки, например, от формы гиба. Как правило, на начальном этапе обработка начинается с небольшой нагрузки.

На заключительном этапе обработки для достижения точного изгиба изделия и получения визуально приятного изгиба может применяться тиснение. Тиснение требует значительного давления, что может привести к вибрациям в кузнечном оборудовании.

(3) Обработка чертежей:

Формовочная нагрузка в процессе волочения постепенно возрастает. При глубокой вытяжке максимальная нагрузка обычно возникает при высоте вытяжки от 40% до 70%. По мере приближения к нижней мертвой точке нагрузка снижается, что приводит к относительно низким вибрациям при формовании.

Чтобы избежать образования вмятин на материалах или изделиях при глубокой вытяжке, обычно используется устройство, называемое подкладкой под штамп, для предотвращения образования складок. Контакт между штамповой накладкой и матрицей происходит в том месте, где ползун находится ближе всего к нижней мертвой точке. Когда заготовка ударяется о верхний штамп, возникает громкий шум и значительная вибрация.

(4) Обработка ковки включает следующие методы:

Горячая ковка, холодная ковка, экструзионная обработка, тиснение, обработка композитных материалов и т.д.

1. Горячая ковка:

Из-за высокой температуры материала время контакта между штампом и заготовкой должно быть сведено к минимуму. Скорость скользящего блока должна быть быстрой, а время контакта между высокотемпературным материалом, изделием и матрицей также должно быть уменьшено. В результате, когда крупные компоненты, такие как коленчатый вал, шестерня и скользящий блок, быстро запускаются и останавливаются, вибрации кузнечного оборудования при запуске-остановке будут возрастать. В то же время, поскольку время формования изделия короткое, а воздействие обработки высокое, возникают значительные вибрации.

2. Холодная ковка:

Из-за медленной скорости деформации металлической структуры обрабатываемого материала невозможно формовать его с высокой скоростью. Поэтому в штамповочном оборудовании обычно используется тихоходный приводной механизм (локтевой шарнир и шатун) в зоне штамповки. Скорость удара между заготовкой и верхним штампом низкая, а время формовки большое, поэтому скорость изменения нагрузки в штамповочном оборудовании низкая, что приводит к относительно низким вибрациям при нагрузке.

3. Обработка ковки:

Независимо от того, горячая или холодная ковка, в конце процесса обычно создается сильная нагрузка, что приводит к вибрациям, вызванным восстановлением напряженных деталей после обработки.

4. Обработка композитов:

Обработка композитов обычно включает в себя комбинацию таких видов обработки под давлением снизу, как резка (заготовка), изгиб и растяжение. В этом случае нагрузка, создаваемая при обработке резанием в нижней мертвой точке, завершает резание до нижней мертвой точки, вызывая мгновенный перегруз.

В случае вибраций, вызванных остаточным перерасходом, процесс прессования днища начинается с нижней мертвой точки, что приводит к значительному увеличению силы удара и более мощным вибрациям.

Комплексный анализ вибрации

При работе кузнечный станок может создавать рабочие вибрации, обусловленные его собственной жесткостью и условиями эксплуатации. Вибрация от нагрузки возникает из-за типа обработки и нагрузки, а деформационная вибрация - из-за естественной вибрации заготовки, штампа и станка.

Такие характеристики вибрации, как тип, количество, число циклов и время, могут незначительно изменяться в процессе ковки, иногда усиливаясь, а иногда нивелируясь.

Для повышения точности изделий и увеличения срока службы штампов некоторые заказчики требуют, чтобы жесткость корпуса стола была в 5-6 раз выше, чем у обычных кузнечных машин, что также повышает его относительную производительность.

Эти станки разработаны не только для обеспечения высокой точности, но и для работы в условиях низкого уровня шума и вибрации.

Распространение вибрации

(1) Вибрация, производимая кузнечным оборудованием, передается на фундамент оборудования и прилегающую к нему территорию через грунт и почву фундамента.

(2) Для общего вертикального универсального кузнечного оборудования вибрация, возникающая на монтажной поверхности, является значительным фактором. Эта пусковая сила вибрации оценивается в 10% - 40% от веса машины, что может привести к распространению вибрационных волн по фундаменту.

Меры по предотвращению вибрации кузнечного оборудования

(1) Предотвращение механической структуры

При проектировании кузнечного оборудования в конструкцию добавляются устройства динамической балансировки для устранения несбалансированного момента инерции, вызванного несимметричными деталями, такими как коленчатые валы и шатуны. Кроме того, вращающиеся детали с окружной симметрией подвергаются испытаниям на динамическую балансировку для предотвращения вибрации от несбалансированных моментов инерции, вызванных ошибками при производстве.

(2) Предотвращение конфигурации отпускания тормоза

Во время запуска и остановки кузнечного оборудования может возникать вибрация. Снижение скорости комбинирования муфты и тормоза или выбор мягкой муфты и мягкого тормоза не влияет на производительность пресса, механическая вибрация может быть эффективно снижена.

(3) Кузнечное оборудование и профилактика штампов

Вибрацию можно уменьшить с помощью процесса штамповки и конструкции штампа. Это включает в себя снижение требования к давлению штамповки и избежание чрезмерной нагрузки при штамповке, выбор ковочного оборудования с пониженной скоростью штамповки вблизи нижней мертвой точки, чтобы избежать сильных ударов, и снижение требования к давлению штамповки за счет ранней термической обработки заготовки для горячей штамповки для уменьшения ударов и вибрации.

(4) Предотвращение передачи вибрации на кузнечное оборудование

Вибрация может быть уменьшена от передачи на окружающую среду через фундамент с помощью виброизолятора на кузнечном оборудовании. Кроме того, вокруг фундамента кузнечного оборудования может быть спроектирована виброизоляционная канава для снижения передачи вибрации и обеспечения точности работы окружающего оборудования.

Заключение

С ростом экономики и повышением уровня жизни защита окружающей среды и благополучие работников приобретают все большее значение как для государства, так и для общества.

Обеспечение безопасности операторов от вредного воздействия окружающей среды становится неизбежной тенденцией.

Эффективные меры по предотвращению и контролю могут быть приняты только при полном понимании факторов и путей передачи вибрации, вызванной кузнечными операциями. Хотя вибрация является неизбежным аспектом кузнечных работ, ее воздействие на окружающую среду можно уменьшить, изменив механическую конструкцию и внедрив систему виброизоляции. Однако необходимо тщательно взвесить компромисс между стоимостью инвестиций и защитой окружающей среды.