- III. 1- ALAKÍTÁSTECHNIKA Előadásjegyzet Prof Ziaja György III.rész. ALAKÍTÓ GÉPEK Az alakítási folyaatokhoz szükséges erőt és energiát az alakító gépek szolgáltatják. Az alakképzés többnyire az alakító gépekre felfogott, két félből álló célszerszáok segítségével történik. A célszerszáok aktív eleei az esetek többségében a unkadarabok negatív ásai, az alakítási folyaat pedig lényegében egy pozitív ásolat készítése. A szerszáfelek rendszerint egyenes vonalú alternáló relatív ozgást végeznek, és az alakképzési folyaat az alternáló ozgás egyik holtpontjában fejeződik be. Kevéssé gyakori, - de a fejlődés egyik iránya ez hogy a szerszá és a unkadarab ne-egyenesvonalú, térbeli relatív ozgása generálja a unkadarabot. A szerszá a folyaat közben indig csak a unkadarab egy kis részeleével érintkezik, tehát annak ne a negatív ása. Ennek az elvnek alapján tervezhetők olyan alakítási eljárások és gépek, elyek univerzális szerszákészleteket alkalazva ne teszik szükségessé a célszerszáok tervezését és gyártását. Ilyen ódon pusztán a relatív térbeli ozgások irányításával, (vagyis szoftveresen) egoldhatják az egyedi jellegű gyártást autoatizálva. Az ilyen jellegű gépekből, egfelelő anyagozgató berendezésekkel kobinálva, rugalas gyártócellák építhetők fel. Az alakító gépeket a fenti elveken túl száos elv alapján lehet osztályozni. Ilyen például a technológiai folyaat, ely szerint beszélhetünk például a süllyesztékes kovácsolás, a hideg térfogatalakítás vagy a leezalakítás gépeiről. eloszthatók a eghajtás ódja szerint echanikus, hidraulikus, elektrodinaikus vagy pneuatikus gépekről. A gép elrendezése (fekvő, álló, ferde) vagy a gépállvány konstrukciója (C állvány, zárt keret, két oszlop, négy oszlop stb) azaz együttesen a orfológiája is lehet szepont, és így tovább. A leggyakoribb, isételt alternáló szerszáozgással űködő gépeket a felhasználásukat egszabó karakterisztikájuk alapján osztályozzuk. E szerint az alakító gépek lehetnek energia, elozdulás vagy erőkarakterisztikájú gépek. A karakterisztika itt azt jelenti, hogy elyik az a gépjellező, elyet a gépen beállítani, szabályozni lehet. Ez a felosztási ód független a technológiától és a orfológiától. 3.1 Energiakarakterisztikájú gépek 3.1.1 Kalapácsok. Az energiakarakterisztikájú gépek őse a kalapács, elynek elve a 3.1 ábrán látható. A kalapácsot egy töegű, v sebességű úgynevezett edve és egy töegű, v sebességű üllő alkotja, ahol v lehet zérus, és lehet ne zérus és v -el azonos vagy ellentétes értelű (előjelű).
- III. - v unkadarab A legegyszerűbb eset, ha v =. Ekkor a befektetett energia v W =, a unkadarab alakváltoztatására fordított energia legyen W. Az ütés után a és a töegek együtt ozdulnak el valailyen vk közös sebességgel. Az ipulzus egaradás törvénye alapján v ( ) v + v = vk + (3.1) A veszteségként száítható (sőt a talajba jutható, környezetkárosító rezgést okozó) energia: ( + ) vk Wk = (3.) 3.1 ábra A kalapács elve ivel W = W + Wk, írható, hogy az ütés hatásfoka, figyelebe véve, hogy v = : W Wk W η = = (3.3) W W A (3.1)-ből kifejezve v k -t, behelyettesítve (3.)-be ajd az energiákat (3.3)- ba kapjuk, hogy η = (3.4) + E szerint pusztán a edve és üllő töeg-arányának egválasztásától jelentősen függ a gép hatásfoka. A kívánatos arány = ( 3 5). A kalapácsok szerkezeti felépítését eghatározza, hogy szabadalakításra vagy süllyesztékes kovácsolásra kívánják-e felhasználni. A szabadalakító kovácsolásnál az üllő jól körüljárhatósága iatt nyitott a gépkeret. A edve a tartó-és ozgatószerkezetével együtt az üllőtől elkülönítve van alapozva. A süllyesztékes kovácsológépeken ezzel szeben a süllyesztékfelek pontos összevezethetősége iatt zárt gépkeretet kell alkalazni, ely az üllővel együtt egységes egészet alkot.(3. ábra)
- III. 3-3. ábra A szabadalakító (bal) és a süllyesztékes (jobb) kalapács vázlata A süllyesztékes kovácsoló gépek esetében alkalazott, pontos összevezetést biztosító zárt gépkeret szerves egységet alkothat az üllővel, úgy, hogy a egfelelő töegarány biztosításán túl szükségtelenné teheti a élyalapozást. (3.3 ábra) A fenti gépelrendezés lényege, hogy a gép nincs ereven a talajhoz, vagy egy élyalaphoz rögzítve, hane rugókon áll. Az töegű edvét a p p nyoású gáz expanziójából eredő a rendszerben belső erő gyorsítja lefelé. Ez az erő azonban az töegű gépkeretet is gyorsítja ellentétes irányban. A ozgás közben a rendszer súlypontja helyben arad. elírható az ipulzustétel: v + v = ahonnan 3.3 ábra Az üllő és gépkeret együttes egyenletből: v = v (3.5) Ha a edve lökete s és a gépkeret elozdulása s, akkor a fenti ds dt ds = dt aiből
- III. 4- s = s (3.6) Ha egy szokásos rövidlöketű kalapács adataival száolunk, akkor / 3, s = 3, ezekkel s = 1. A gép tehát kb 1-es aplitúdóval fel-le ugrál. A 3.3 ábrán szibólikusan jelölt rugókat és lengéscsillapítókat ezek iseretében lehet lengéstani alapon éretezni. Az ábra szerinti elrendezés jó éretezés esetén ne károsítja a környezetet. A jelenlegi gyakorlatban kétféle korszerűnek ondható süllyesztékes kalapács található az üzeekben. Az első az u.n hosszúlöketű kalapács, ely felépítésében hasonlít a 3. ábra jobboldalán beutatott géphez.(3.4.ábra) Jellegzetessége a hosszú, 1 körüli löket. A () edvét nagyon kis átérőjű (3) dugattyúrúddal és dugattyúval eelik fel kisennyiségű, de nagynyoású olajjal. A kis folyadékennyiség teszi lehetővé a viszonylag nagy percenkénti ütésszáot. A dugattyú felett (4) nitrogénpárna van. A edve eelésekor kopriált gáz 3.4.ábra. Hosszúlöketű kalapács expanziója gyorsítja a edvét. Az ilyen gépeknél a edve beütési sebessége kb 7 /s. A hidraulikus eszközöket a gép tetején helyezik el. A gép hátránya a dugattyúrúd fokozott. fáradt törési érzékenysége Ez utóbbi hátrány elkerülésére szolgál az u.n. rövidlöketű kalapács, elynek jellegzetessége a viszonylag igen nagy dugattyúrúdátérő. A lökethossz indössze 3 körüli. A nagyéretű süllyesztékes kovácsdarabok kovácsolására szolgálnak az ellenütős (kétedvés) kalapácsok. A lényege az, hogy a két közel azonos, egyással szeben ozgó edve úgyond a levegőben ütközik, ezért ebből nincs a környezetet terhelő rezgés 3.5 ábra. Rövidlöketű kalapács a egozgatott esetenként rendkívül nagy (pld
- III. 5-5 kj) ozgási energiák ellenére. Az ellenütős kalapács elve a 3.6 ábrán látható. A két edve közül általában az egyik a közvetlenül, a ásik a közvetetten ozgatott töeg. Az ábrán beutatott legegyszerűbb esetben közvetlenül az 1 töeg van ozgatva (régebben gőzzel, anapság elegített levegővel vagy 1 nagynyoású gázzal). Ezen a legegyszerűbb konstrukción a közvetett ozgatást úgy valósították eg, hogy a két edvét nagyszilárdságú acélszalag és görgők segítségével összekötötték (Béche kalapács). Az ilyen kalapácsoknál annak érdekében, hogy alapállapotban nyitott legyen a gép, az alsó edve kb 1%-al nehezebb. A korszerű gépeknél a két edve kapcsolatát ás ódon oldják eg, speciális echanizusokkal vagy 3.6 ábra Kétedvés (ellenütős) kalapács hidropneuatikus áttételekkkel. 3.1. Csavarorsós sajtók. Az energiakarakterisztikájú gépek következő csoportját a csavarorsós sajtók azon változatai képezik, elyeknek legalább egy állandóan forgó lendkerekük van, és az ebben tárolt ozgási energiát akár teljes egészében is, egy alakítási űvelet energiaigényének fedezésére fel lehet használni. Legrégebbi változata az u.n. frikciós sajtó. A gép vázlata a 3.7. ábrán látható. A gépen háro lendkerék van. A két közös vízszintes tengelyű dörzskerék vízszintesen ide-oda eloz- 3.7.ábra A hárotárcsás frikciós sajtó vázlata dítható, és ezzel a függőleges tengelyű lendkerék egyik vagy ásik irányban forgatható. A lendkerék tengelye egy ne-önzáró
- III. 6- csavarorsóban (rendszerint hárobekezdéses, eredek eelkedésű) folytatódik, elynek anyája a gépkeretben van rögzítve. Ha tehát a csavarorsó forog, a lendkerék függőlegesen ozog a forgásiránytól függően fel vagy le. A tengely (csavarorsó) ásik végére csatlakozik a gép edvéje. ivel ilyen gépeket, helyenként korszerű irányítástechnikával felszerelve ég a ai napig is használnak, érdees a fő jellezőit eghatározni. Az ütési energia attól függ, hogy a dörzskerék és a lendkerék hol és ennyi ideig érintkeztek. Az érintkezés helyén (eltekintve az esetleges egcsúszástól) a dörzskerék és lendkerék kerületi sebessége azonos, tehát a 3.7 ábra jelöléseivel írható, hogy ha az n, n 1 fordulat/perc ben adott, akkor v k rπn1 Dπn = = (3.7) 6 6 ahonnan r n = n D 1 Ha a csavar eelkedése α, a csavarorsó középátérője d o, eneteelkedése h = d oπtgα, akkor a csavarorsó Φ szögelfordulásához d o h x = Φ tgα = Φ π dφ πn tengelyirányú elozdulás tartozik. ivel a szögsebesség ω = =, ezért a dt 6 edve sebessége: dx dt h dφ π dt hn v = = = = 6 h 3 r D n 1 (3.8) A beütési sebesség legnagyobb értéke az D r = T helyen van, ezzel: hn1 D v T ax = (3.9) 3D Ez a technológiai fontos érték a szokásos gépek esetén,1 1 /s. Ezt az elrendezést ár ne gyártják, helyette a közvetlen eghajtású gépeket alkalazzák. A gép vázlata a 3.8 ábrán látható.
- III. 7- A gép lelke itt is egy eredek eelkedésű, általában háro bekezdéses ne önzáró csavar, ely az előzővel ellentétben a gépállványban van csapágyazva. Az orsót egy tárcsa elrendezésű otor hajtja. A otor forgórésze, a rotor egyben a gép lendkereke, elyet a sztátor tekercsei ívalakban fognak közre. A csavar anyája, ely a forgást haladó ozgássá alakítja, a edvében van. A gép ozgását a edve útjában elhelyezett érintkezés nélküli induktív vagy kapacitiv jeladók segítségével lehet vezérelni. Az energiát lényegében a otor bekapcsolásának idejével, illetve a otor forgásirányának átkapcsolásával, erősáraú elektronikus vezérléssel lehet szabályozni. 3.8 ábra Közvetlen hajtású csavarorsós sajtó A gép jellezői az ütési energia és a egengedett axiális erő. Ez utóbbi kapcsolatban van a gép erevségével, vagyis a gép eredő rugóállandójával. A erevség inden alakítógép fontos jellezője. eghatározása az alakító erő helyén történő, isert erővel történő terheléssel (pld hidraulikus hengerrel) és az ezen a helyen bekövetkező, rugalas alakváltozás okozta f elozdulás érésével lehetséges. A érés egisétlése különböző terhelésekkel egy gépjellező f diagraot eredényez, elynek jellegzetes alakja a 3.9. ábrán látható. f f e f o 3.9 ábra. Sajtológép jellegzetes erevségi ábrája Az terhelő erő hatására létrejövő elozdulás két részből áll: egy az erőfolyaba eső illesztési hézagok és egyéb kotyogások összenyoódásából álló f és a rugalas deforációkból adódó f e. A rugalas elozdulás és a terhelő erő között jó közelítéssel lineáris kapcsolat van, vagyis = C tot f e (3.1)
- III. 8- ahol C tot [kn/] a gép eredő erevsége. inél nagyobb, annál laposabb a fenti ábra szerinti egyenes, annál pontosabb lehet a gép. A gép űködése során kifejtett erő ne csak a unkadarabot alakítja képlékenyen, hane a gépet is rugalasan. Az ehhez szükséges unka W el f e 1 = df e = Ctot f edf e = Ctot = f e = (3.11) C tot A képlékeny alakítási űveletre írható, hogy a folyaatra jellező erő szerszáelozdulás diagra alatti terület helyettesíthető az átlagos erő és az alakítási úthossz szorzatával (3.1.ábra) ax W = ds s (3.1) pl = Bevezetve az eljárásra jellező, az átlagos és a axiális ax viszonyát jellező W pl = = (3.13) ax s ax s tényezőt, írható, hogy 3.1.ábra Alakítási folyaat jellegzetes W pl = sax (3.14) erő-elozdulás függvénye Az alakítási folyaathoz tehát a gépnek a képlékeny alakításhoz és a rugalas deforációhoz szükséges energiát kell biztosítania, vagyis (3.11) és (3.14) figyelebe vételével: W = W ax el + W pl = + Ctot s ax a W energiájú gépre jellező axiális erő: ax = C tot W C tot + ( s) s (3.15) Bár a közvetlen hajtású csavarorsós sajtó energiakarakterisztikájú gép, jellező adataként legtöbbször égis az üzeszerűen egengedett axiális erőt adják eg, és csak ásodik adat az energia. Ha tehát az erő adott felső korlát, akkor a gépet csak olyan alakítási folyaatokra szabad alkalazni, aelyeknél az alakítási út hossza (a edve fékútja) a fenti képletből száítható kritikus értéknél nagyobb: s defor 1 W ax s = in (3.16) ax Ctot
- III. 9- A gép szélsőséges igénybevételt szenved el, ha a géppel úgy ütnek, hogy nincs a edve alatt unkadarab, tehát az ütés energiáját teljes egészében a gépállványnak kell felvennie. Ekkor a (3.15)-ben s =, tehát = C W (3.17) extre tot A csavarorsós sajtóval alakítás hatásfoka indezekkel W pl W Wel Wel η = = = 1 (3.18) W W W A közvetlen hajtású csavarorsós sajtók csakne inden alakítási űvelethez használhatók, hátrányuk csak a viszonylag kisebb percenkénti ütésszá, valaint az, hogy egfelelő pontosság érdekében az alakító erők eredőjének hatásvonala egybe kell hogy essen a csavarorsó tengelyével. 3. Löketkarakterisztikájú gépek 3..1 orgattyús echanizussal űködő sajtók alapegyenletei. Az alkatrészgyártásban alkalazott sajtológépek zöe echanikus sajtó, aelyek többsége a forgattyús echanizus elvén alapul. A forgattyús echanizus vázlata a 3.11.ábrán látható. Az ábra jelöléseivel írható, hogy a edve alsó holtponttól ért x ω távolságát az alábbi elei geoetriai R összefüggősből lehet eghatározni: R R' α R + L = R cos α + L cosψ + x L L' T ψ v L ahonnan ( 1 cosα ) + ( 1 cosψ ) x = R L (3.) továbbá írható, hogy R sinα = L sinψ (3.1) A edve sebessége (3.)-ból: x dx dα dψ v = = R sin α + L sinψ (3.) dt dt dt 3.11 ábra A forgattyús echanizus
- III. 1- A (3.11)-ből kapjuk, hogy: dψ R cosα dα = (3.3) dt L cosψ dt dα Bevezetve a szokásos ω = jelölést, behelyettesítve (3.3)-at (3.)-be, rendezve dt kapjuk, hogy ( α ψ ) sin + v = Rω (3.4) cos ψ A echanizus jellezésére gyakran alkalazzák a R sinψ λ = = ennyiséget. L sinα A echanizust hajtó nyoaték teljesíténye a súrlódási veszteségek elhanyagolásával azonos a gépnek az alakításra fordítható teljesítényével: P = ω = v Az ábra jelöléseivel TR ω = v = TR (3.4) felhasználásával ebből ( α + ψ ), tehát: TRω cosψ = = T (3.5) v sin Közelítő száításoknál azzal egyszerűsíthetünk, hogy a sajtológépeknél nagyságrendileg λ,1. 1, tehát ψ indig sokkal kisebb, int α. Ezért durva közelítésként úgy vesszük, hogy cosψ 1és sin( α + ψ ) sinα (a gépszerkezettanban ez az u.n végtelen hajtórúd, ely a valóságban a kulisszás echanizusokban testesül eg). E szerint a forgattyús sajtó karakterisztikája a T (3.6) sinα egyenlettel írható le. A fenti képlet szerint a echanizus az alsó holtpontjában, ahol α, a gép végtelen nagy erőt képes leadni. Ez arra int, hogy egyrészt szükség van egy a gép szilárdsági ellenőrzéséhez elengedhetetlen éretezési (névleges, egengedhető) erőre, ásrészt olyan üzeviteli előírásokra, elyek egakadályozzák azt, hogy a gép összetörje saját agát. A névleges sajtolóerőre vannak olyan egállapodások, elyek a edvének az alsó holtponttól ért adott távolságához, ások a forgattyúkar adott szögállásához
- III. 11- rendelik a névleges sajtolóerőt. A legtöbb európai gépgyár az alsó holtpont elötti 3 os szöget használja. Ezzel ugyanis sin 3 =. 5, tehát a névleges o sajtolóerő n T = = T = (3.7) o sin 3 R A gép karakterisztikája T = 1kN feltételezésével az alábbi ábrán látható: 1 1 [kn] 8 6 =T/sinα = =T n T = kn 4 15 3 45 6 75 9 15 1 alsó holtponttól ért szög α o 3.1.ábra A forgattyús sajtó jelleggörbéje A szögekkel jellezett edve-pozíció ne érzékelteti a valódi elozdulások arányait. Az átszáításra a (3.) egyenlet szolgálhat, ely az eddig is használt közelítésekkel R( cosα ) h x 1 = (3.8) -ra egyszerűsödik. Ha a példaként választott gép lökete s = R =, akkor a fenti diagra a 3.13. ábrán láthatóra ódosul. Ha a fenti egyenletbe behelyettesítjük a névleges sajtolóerőt kijelölő 3º-ot, akkor h = 13, 4 adódik, ai a felvett löket indössze 6.7%-a. E szerint a sajtológépet a névleges sajtolóerővel csak a löket 6.7%-ában használhatjuk. h n =. 67s (3.9) A 3.13 ábrán látható vonalak határgörbék, aelyek az alakítási folyaatokra jellező erő-elozdulás függvények felső burkológörbéi. Az alakítási folyaatot úgy kell a gépen elhelyezni, hogy az a határgörbe alatt aradjon (3.14.ábra)
- III. 1-1 1 8 n [h] [h] [kn] 6 4 5 5 75 1 15 15 175 az alsó holtponttól ért távolság h [] 3,13 ábra Erő-elozdulás jelleggörbe A sajtoláshoz szükséges energiát a forgattyús sajtó kineatikai láncában lévő, állandóan forgó eleek ozgási energiái, illetve ezek liitált csökkentése biztosítják. A gép 3.15 ábrán látható n száú forgó eleeinek a főtengelyre redukált ozgási energiája E = i = n i= 1 θ ω i i θω = (3.3) ahol ω a főtengely szögsebessége. ivel a forgó eleek tehetetlenségi n nyoatéka állandó, a kicsatolható energia a forgó eleek szögsebességének csökkenésével jár. A forgó eleek, így a lendkerekek, fogaskerekek, stb közvetlen kapcsolatban vannak a hajtóotorral, ezért az eleek fordulatszáának,67s h csökkenése a hajtóotor egengedett szlipjétől függ. A hajtóotor teljesítényének eghatározása azon alapszik, hogy a gépnek egy löket alatt 3.14 ábra. Az alakítási folyaatra jellező axiu függvény és a terhelhetőségi határgörbe W = h =. 67s (3.31) energiát kell (lehet) leadnia. Ezt az energiát az alatt az idő alatt kell a otornak a forgó rendszerbe visszatáplálni, aíg a edve az alsó holtpontból a felsőig visszajár. n n n n
- III. 13-6 Ha a gép percenkénti névleges löketszáa n, akkor egy löket ideje t l =, a n visszajárás ideje ennek fele. A otor teljesítényigénye tehát (3.9) és a hajtóű η hatásfokának figyelebe vételével: Wn nhn 3 n sn P = = =.3.1 (3.3) tl 6 η η η n Ha [ n ] = kn, [ s ] = és [ n ] = 1/ perc, akkor [ P ] = W otor lendkerék Ha a otor teljesíténye ennél kisebb, akkor a gép autoata üzeódban néhány löket fogaskerék után lefullad. Ennek elkerülése érdekében inden esetben ki lendkerék tengelykapcsoló kell száítani a folyaat p W unkaszükségletét (ely a fogaskerék 3.14 ábrán berajzolt görbe fék alatti terület). Ha ez kisebb, int a (3.31)-el kiszáolt névleges unka, és a fenti teljesítény kritériu is teljesül, akkor a folyaat üzebiztos. Ha a 3.14 ábra szerinti statikai feltételek teljesülnek, de a fenti energetikaiak ne, akkor is lehet sajtolni, de ne autoata üzeódban. Azaz egy sajtoló űvelet után csak a akkor szabad isét sajtolni, ha 3.15. ábra orgattyús sajtó eghajtása a lelassult forgó eleek visszanyerik az eredeti fordulatszáaikat. (nagyon jól hallható). Az ehhez szükséges idő a következő ódon száítható. Legyen a otorra egengedett fajlagos fordulatszácsökkenés (szlip) n ω δ = = n ω (3.33) A rendszer ozgási energiájának változása (3.3)-ból, felhasználva (3.3)-t és P egyenlővé téve az alakítási folyaat W unkaszükségletével: de = θωdω = θω δ = Eδ = W p (3.34) A képletből látszik, hogy adott egengedett szlip ellett annál nagyobb a sajtó unkavégző képessége, inél nagyobb a forgó eleekben tárolt energia. Ezért
- III. 14- építenek olyan gépeket, aelyekben a kineatikai láncba, a szükségletekhez igazodóan be lehet kapcsolni újabb lendkereket is. A lelassult rendszer visszapörgetéshez szükséges teljesítény ezzel P = de dt Eδ = t ahonnan az időszükséglet (azért száoljuk, ert a terelékenységet befolyásolja) Eδ t = P W P P otor η (3.35) 3.. Excentersajtók alapegyenletei. Az excentersajtó olyan forgattyús sajtó, elynek R forgattyúkör sugara egy állítható excenter segítségével változtatható. Annak érdekében, hogy a echanizus alsó holtpontja ne változzon eg, a hajtórúd L hossza is, egy enetes orsó és anya segítségével változtatható, az elozdult holtpont utánállítható. A forgattyúkör sugarának csökkentésének két célja van. Az első az a unkavédeli szabály, hogy inden sajtolási űveletet a lehető legkisebb lökettel kell végrehajtani, ert ezzel csökkenthető a gépkezelők csonkolásos kézsérülésének esélye. A löket iniális nagyságát az elő- és készgyártány biztonságos szerszába adagolhatósága, illetve onnan eltávolíthatósága (u.n. elvezetése) határozza eg. A löketállítás ásik, űszaki oka azon alapszik, hogy a gépre jellező ' névleges sajtolóerő és a hajtónyoaték állandó, ezért a forgattyúsugár R-ről R -re ' csökkentésével a 3.11 ábrán T-vel jelölt tangenciális erő T -re nő: = = TR T ' R ' ' T R = ' ' T = (3.36) R R továbbá, a névleges sajtolóerő állandósága iatt az átállított echanizusban ' ne az alsó holtpont elötti 3 -nál hane ettől eltérő α -nél van a jelleggörbe etszéspontja: ' T T n = = = (3.37) o ' ' ' sin 3 sinα R sinα A echanizus a teljes löket alatt ( sin α ' = 1 ) képes a névleges sajtolóerőt produkálni, ha a forgattyúkör sugarát legalább ' TR R R = = (3.38) n T -re állitjuk. Ez az előző példa adataival 5. Az átállított echanizus jelleggörbe egyenlete az alsó holtponttól ért szög függvényében:
- III. 15- ' = (3.39) ' R sinα ' ' ivel az alsó holtponttól ért távolság: h = R ( 1 cosα ), ezért ennek függvényében is ábrázolható az erő. Az összehasonlítás kedvéért berajzoltuk a két görbét a 3.16 és 3.17 ábrába, ha a forgattyúkör sugara 1 -ről 5 -re változik. 3 5 sajtolóerõ [kn] 15 1 R=1 T=1kN névleges ' R ' =5 T=4kN 5 15 3 45 6 75 9 15 1 alsó holtponttól ért szög α o 3.16.ábra A forgattyúkör sugarának hatása az excentersajtó jelleggörbéjére 3 5 sajtolóerõ [kn] 15 1 R=1 T=1 kn névleges ' R ' =5 T ' =4 kn 5 4 6 8 1 alsó holtponttól ért távolság h [] 3.17 ábra A forgattyúkör sugarának hatása az excentersajtó erő alakítási út görbéjére
- III. 16- A fenti két ábra azt utatja, hogy az excentersajtó forgattyúkör sugarának (a löket felének) 1 -ről 5 re csökkentésével a névleges sajtolóerő hatótávolsága 13.4 -ről a löket teljes 5 hosszára, 6.7%-ról 1%-ra nőtt. Az átállítással fokozottan egnő a túlterhelés veszélye, hiszen a gép a egengedett névleges sajtolóerő négyszeresét képes leadni, ugyanakkor a szilárdságtani terhelhetősége ne nőtt eg. Ugyan ez vonatkozik a unkavégző képességre, az se lett nagyobb! Egy hagyoányos C állványos excenter sajtó rajzát utatja a 3.18. ábra. 3.. Könyökeelős sajtók 3.18 ábra. Hagyoányos körhagyó sajtó. A könyökeelős sajtó (KES) egy lehetséges elrendezése látható a β L1 3,19.ábrán. A könyökeelőt ott használjuk, ahol rövid úton nagy erőkre van szükség. Ilyen eljárás pld a tubusok L folyatása, elyhez fekvő elrendezésű α KES-t, vagy a pénzérék R dobornyoása, elynél függőleges L elrendezésű KES-t alkalaznak. ψ A KES echanizusa az elrendezéstől és a karok arányától függően sokféle lehet. inden egoldásnál ások a sebességi és erőviszonyok. Ennek egfelelően a KES 3.19. ábra. A könyökeelős echanizus elrendezése az alakítási eljárástól függő lehet. A echanizus analízisével itt ne foglalkozunk, de felhívjuk az olvasó figyelét, hogy a szűkebb, a gépek és
- III. 17- echanizusok eléletével illetve analitikus echanikával foglalkozó szakirodaloban bőségesen foglalkoznak a téával. 3.3 Erőkarakterisztikájú gépek 3.3.1 Hidraulikus sajtók A tipikus erőkarakterisztikájú sajtológép a hidraulikus sajtó. Az alakítástechnikában kétféle hidraulikus sajtót (HS) használnak. Az első a szabadalakító kovácsolásban alkalazott, főleg egyedi- és nagyéretű kovácsolt előgyártányok készítésére alkalas, rendszerint rendkívül nagy éretű (több eelet agas) és nyoóerejű kovácsprés. Nyoóereje elérheti a GN (1 N, 1 tonna) nagyságrendet. Többnyire vízzel vagy eulzióval űködik, a folyadéknyoás 1 bar körüli. A hagyoányos kovácsprés elrendezése a 3..ábrán látható. 3. Hidraulikus kovácsprés A kovácsprés jellezője a négy oszlopon (4) egvezetett a (6) nyoófej, elynek elkülönített egy búvárdugattyús () nyoóhengere (1), és többhengeres visszahúzó rendszere (8..11) van. A folyadékellátást állandóan űködtetett dugattyús szivattyúk biztosítják, elyek akkuulátort töltenek fel. A szivattyú és az akkuulátor rendszerint térben el van különítve a sajtológép(ek)-től. Az utóbbi időben kétoszlopos és alsó hajtású gépeket építenek. Ennek előnye, hogy elég nagy hely arad a nagyéretű unkadarabokat ozgató anipulátornak. A A, p, v anipulátor és a gép együttesen progravezérelhető, aely a Vezérlés csakne autoatizált egyedi gyártást teszi lehetővé. A kovácsprés speciális változata a főleg az aluíniu- és Tápegység szinesfé kohászatban P, Q használatos, fekvő elrendezésű extrudáló sajtó. A ásik, a gépipari alkatrészgyártásban alkalazott HS, ettől 3..ábra Hidraulikus sajtó jelentősen különbözik. Kisebb éretű, nyoó-ereje ritkán nagyobb 1 N nál. Egyetlen, differenciál-dugattyús unkahengere a visszahúzási feladatokat is ellátja. A Differenciál dugattyú Akkuulátor
- III. 18- hidraulikus tápegység a gép integráns része, a hidraulika folyadék ásványolaj szárazék, vagy szintetikus anyag. A hidraulikus rendszer nagyon jól vezérelhető, ezért terészetes a gép száítógépes felügyelete és progravezérelhetősége. A gép változó nyoású- és ennyíségű folyadék igényét ez esetben is akkuulátor alkalazásával lehet kiegyenlíteni. Az itt alkalazott akkuulátorok leginkább a szokásos gázpalackokhoz hasonlóak. A hidraulikus sajtók jellezője a p nyoás. Ha a differenciál-dugattyú alatti nyoást p -al jelöljük, és a dugattyú alsó felülete A, akkor a gép által kifejtett erő = pa p A (3.4) A A p szorzat el kell hogy érje a a edve-dugattyú-szerszá rendszer súlyát, ert ez biztosítja a lezuhanás elleni védelet akkor is, ha a tápegység ne űködik. Ennek érdekében a visszafolyó ágba egy nyoásszabályozót kell elhelyezni, ai a körben iniu p nyoást tart fenn. A edve sebessége v, akkor a teljesítény P = v = pav p (3.41) Av = pq pq ivel rendszerint p Q pp pq, ezért a tápegység teljesítényigénye legalább pq. Ez egyben azt jelenti, hogy a gép vagy kis erővel de nagyobb sebességgel, vagy nagy erővel, de lassan dolgozik. E iatt építenek két tápegységes HS kat. A kis nyoást, de nagy folyadékennyiséget csavarszivattyúval, a nagy nyoást és kis folyadékennyiséget pedig dugattyús- vagy fogaskerék szivattyúkkal állítják elő. A nagy nyoás ellett nagy sebességet csak viszonylag rövid úton lehet fenntartani. A rövid út a következőkből adódik: A nagy sebesség iatt egnövekedett folyadékennyiség többletet az akkuulátorban tárolt folyadék szolgáltatja. A folyadék feletti gázpárna nyoása, ai azonos a folyadéknyoással, a folyadékelvétel során a gáztörvényeknek egfelelően csökken, jó közelítéssel úgy, int egy adiabatikus expanzió során. Az akkuulátorból kivehető folyadékennyiséget ez a nyoáscsökkenés korlátozza. Ha a egengedett nyoáscsökkenés kisebb, akkor a kivehető folyadékennyiség, és ezzel a sajtó lökete is kisebb és fordítva. A hidraulikus sajtó előnye, összehasonlítva a echanikus sajtóval a nagyon jó szabályozhatóság, továbbá az a biztonság, ely ebből adódik: ez a gép ne töri össze sajátagát. Ennek az ára a viszonylag kisebb terelékenység illetve nagyobb teljesítényigény egyrészt, ásrészt a lényegesen agasabb szaktudást igénylő karbantartás igényesség.