НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o048.pdf (1055.01Кб)

УДК 621.73.06; 621.97.06; 51-74

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

При эксплуатации шаботных молотов возникают соударения штамповой оснастки и, как следствие, практически мгновенные, ударные остановки движения падающих частей молота. Такие режимы сопровождаются ускоренными поломками штоков молотов за счет возникновения в них значительных волновых напряжений. Широко распространены в инженерной практике вариационные, разностные, интегральные методы расчета волновых напряжений. Однако их применение требует от исследователя определенных навыков и наличия специальных программ. Рассматривается метод оценки изменения волновых напряжений в штоках молотов, основанный на преобразованиях Лапласа волнового уравнения. Представлен порядок составления и решения операторным методом дифференциальных уравнений, описывающих волновые процессы распространений деформаций и напряжений в штоке молотов при нежестком ударе о податливое препятствие падающих частей молота. Определено влияние масс поршня и штока, а также механических и геометрических характеристик штока на уровень напряжений в заделке штока в бабе молота. Анализ полученных результатов показывает, что напряжения в заделке штока пропорциональны сумме волновых напряжений от удара собственно штока и поршня, входящих в общую массу системы. Влияние поршня на напряжения в штоке при ударе проявляется в прямой пропорции отношения его массы к массе штока. Также на величину напряжений влияют геометрические параметры штока и скорость падающих частей перед ударом. Установлено, что если время удара меньше времени пробега ударной волны в прямом и обратном направлении, то удар о податливое препятствие равносилен удару о жесткое препятствие, а зависимость волновых напряжений подчиняется формуле Н.Е.Жуковского прямого гидроудара. Представленный в работе метод расчета напряжений может быть с успехом применен для выбора оптимальных масс и геометрических параметров штока и поршня при нежестком ударе без демпфирования и с учетом рассеивания энергии до момента жесткой остановки падающих частей молота.

1. Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование: учеб. для студ. высш. учеб. заведений. М.: ИЦ «Академия», 2008. 480 с.
2. Коган М.С., Утробин В.И., Власов О.Г. и др. Исследование напряжений в штоке штамповочного молота м.п.ч. 16 // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. № 11. С. 30-35.
3. Синицкий В.М., Иванов А.В. О волновых напряжениях в штоках шаботных молотов // КШП. ОМД. 2014. № 12. С. 33-40.
4. Машиностроение. Энциклопедия. В 40 т. Т. IV-4. Кузнечно-штамповочное оборудование. Литейное производство / под ред. Ю.А. Бочарова. М.: Машиностроение, 2005. 926 с.
5. Бочаров Ю.А., Власов О.Г., Коган М.С. и др. Проблемы совершенствования штамповочных молотов // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. № 2. С. 30-32.
6. Бурмистров С.Б. Разработка методики проектирования механической системы штамповочного молота по техническим параметрам штамповки: дис. … канд. техн. наук. М., 1990. 179 с.
7. Hong Yan,Zhi Min Huang. Numerical Simulation of Hammer Forging Process for Inconel 718 // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 383-390. P. 697-700. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.383-390.697
8. Санкин Ю.Н., Юганова Н.А. Динамическая модель заготовки при проектировании ковочных молотов // Прикладная математика и механика: сб. науч. тр. Ульяновск: УлГТУ, 2011. С. 458-464.
9. Пантелеев А.В. Теория функций комплексной переменной и операционное исчисление в примерах. М.: Высшая школа, 2001. 376 с.
10. Синицкий В.М., Иванов А.В. Основы динамики гидрофицированных металлургических машин и агрегатов: учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. 176 с.