Lucrarea nr. 1

CUNOAŞTEREA ŞI REGLAREA PRESELORMECANICE CU EXCENTRIC

1.1. Scopul lucrării

Lucrarea îşi propune cunoaşterea particularităţilor constructive şi funcţionale ale preselor mecanice cu excentric şi al modulului de reglare a acestor prese în vederea efectuării în condiţii optime a operaţiilor de presare la rece.

1.2. Consideraţii teoretice

Datorită gamei largi de posibilităţi tehnologice şi productivităţii ridicate, presele mecanice constituie în prezent cea mai importantă grupă de maşini pentru prelucrarea metalelor prin presare la rece. Presele mecanice cu excentric (sau manivelă) pot fi utilizate practic, pentru executarea majorităţii operaţiilor de presare la rece, însă se recomandă în special pentru operaţii de ştanţare.

Presele mecanice cu simplă acţiune au un singur element executor numit culisor sau berbec, de care se prinde partea mobilă a ştanţei sau matriţei.

Structura cinematică a preselor mecanice cu excentric este relativ simplă. În fig.1.1 este prezentată schema cinematică a unei prese cu excentric cu simplă acţiune, având arborele principal dispus perpendicular pe faţa frontală a presei, iar în fig.1.2 se prezintă schema cinematică a unei prese mecanice cu excentric având arborele principal dispus paralel cu faţa frontală a presei.

Motorul electric 1, transmite mişcarea cu ajutorul curelelor trapezoidale 2, la volantul 3, de la care este preluată prin cuplajul 4, de către arborele principal 5. Prin rotirea arborelui principal 5 prevăzut cu un excentric, este pusă în mişcare biela 7, care antrenează berbecul 9 al presei. În zona excentrică a arborelui principal se află o bucşă excentrică 6, ce se prinde pe arborele principal printr-un cuplaj cu gheare.

Fig.1.1. Presa cu arborele principal Fig.1.2. Presa cu arborele

principalperpendicular pe faţa frontală paralel cu faţa frontală

La berbecul 9, mişcarea se transmite prin intermediul bielei 7 şi a şurubului 8, care are rolul şi de a regla poziţia berbecului în raport cu masa presei. Pe arborele principal se mai află şi frâna 10, care are rolul de a opri berbecul în punctul mort superior.

Pentru a putea analiza modul în care funcţionează şi trebuie utilizate presele cu manivelă se consideră schema mecanismului bielă-manivelă (fig.1.3.a), care stă la baza construcţiei acestei prese.

Se obişnuieşte să se noteze raportul EMBED Equation.3, care pentru presele mecanice se limitează în intervalul EMBED Equation.3 Cursa totală se obţine cu relaţia:

h = 2 R, (1.1)

iar pentru o anumită poziţie:

EMBED Equation.3 (1.2)

Viteza de deplasare a berbecului rezultă din expresia:

EMBED Equation.3 (1.3)unde ω este viteza unghiulară (ω = π n/30).

Forţa disponibilă la berbecul presei se determină cu relaţia:

EMBED Equation.3 (1.4)

Din figura 1.3.b rezultă că la coborârea berbecului presei, forţa are valoarea minimă pentru α = 90°, după care, pentru α < 90° forţa creşte, tinzând teoretic spre infinit la α = 0°. Întrucât forţa tangenţială Ft la manivelă este constantă, la acest tip de presă există riscul suprasolicitării la unghiuri mici ale manivelei, la o reglare sau exploatare neraţională. Pentru aceasta se consideră că forţa nominală a presei Fn, are acea valoare care corespunde unui unghi al manivelei α = 30°. Această valoare nu va trebui să fie depăşită niciodată în exploatare.

Pentru a putea exploata corect presa este necesar să se verifice dacă diagrama de variaţie a forţei de deformare se înscrie în spaţiul forţei disponibile a presei (fig.1.4).

Conform acestei figuri rezultă faptul că, presa cu manivelă este utilizată raţional pentru operaţii de tăiere (1) şi îndoire cu calibrare (2), la care maximul forţei de presare apare pentru α ≤ 30°.

La operaţiile de ambutisare (3), la care sunt necesare curse lungi ale berbecului presei, deformarea va începe la unghiuri mari ale manivelei (α = 70...80°), pentru care forţa disponibilă a presei este mult mai mică decât cea nominală. În acest caz, din relaţia 1.4 şi ţinând cont că Fn=Ft/2 (deoarece

Fn se atinge la α=30°), forţa disponibilă a presei se va calcula cu expresia:

EMBED Equation.3 (1.5)

Fig.1.3.Mecanismul mişcării principale Fig.1.4. Curba de variaţie a forţei

(a) şi variaţia forţei de lucru (b) disponibile

1.3. Utilaje şi materiale folosite

Pentru realizarea lucrării se va folosi o presă cu excentric cu simplă acţiune tip PAI-40A, având schema cinematică ca în fig.1.2.

Caracteristicile tehnice principale sunt:- forţa nominală, Fn = 40 tf = 400 kN;- numărul de curse duble pe minut, n = 160;- cursa minimă a berbecului, h min = 10 mm;- cursa maximă a berbecului, hmax= 120 mm;- puterea motorului, N = 5,5 kW;- reglarea lungimii bielei, b = 60 mm;- distanţa maximă între masă şi berbec, când acesta se află în punctul

mort superior PMS şi lungimea minimă a bielei, fără placa de înălţare, H1 = 280 mm (fig.1.5);

- distanţa minimă între masă şi berbec la PMI, lungimea maximă a bielei şi cu placă de înălţare, H 2 = 140 mm;.

- dimensiunile mesei 630 x 450 mm;- locaşul din berbec pentru prinderea sculei, d = 40 mm, e = 90 mm;- grosimea plăcii de înălţare, h = 80 mm;- distanţa între axa berbecului şi batiu, m = 220 mm;- diametrul găurilor de trecere din masa presei, d1 = 200 mm şi din placa

de înălţare, d2 = 100 mm.

Fig.1.5. Unele caracteristici geometrice ale preselor mecanice cu excentric

Pentru a asigura condiţiile funcţionale şi tehnologice necesare executării unei game cât mai largi de operaţii de presare la rece, ansamblul cinematic al preselor cu excentric este prevăzut cu sisteme pentru reglarea lungimii şi poziţiei cursei.

După cum s-a arătat, cursa h a berbecului presei este dată de relaţia (1.1) adică, h = 2 R. Rezultă că, reglarea lungimii cursei berbecului se obţine prin reglarea razei R a manivelei.

Reglarea razei manivelei la presa cu excentric tip PAI-40A (fig.1.6), se realizează cu ajutorul unei bucşe excentrice 1, prin rotirea ei pe excentricul arborelui principal 2. Biela 3 fiind asamblată pe bucşa excentrică 1, va realiza o cursă mai mare sau mai mică a berbecului, în funcţie de lungimea Rx a razei. Aceasta se determină pe baza schemei din figura 1.6. şi se calculează cu relaţia :

EMBED Equation.3 (1.6)în care EMBED Equation.3 - este excentricitatea arborelui; EMBED Equation.3 - excentricitatea bucşei.

Rezultă că în funcţie de poziţia bucşei excentrice 1 pe arborele excentric 2, adică, de valoarea unghiului ϕ, raza manivelei poate lua valori între limitele:

EMBED Equation.3 = 180°; (1.7)

EMBED Equation.3. (1.8)

Fig.1.6. Reglarea lungimii cursei berbecului

Figura din curs mi se pare mai elocventă (fig 2.6)

Practic, pentru presele tip PAI-40A reglarea lungimii cursei berbecului (fig.1.6), se face astfel :

- se introduce o cheie specială în crestătura cepului 4, deblocând cepul;- prin rotirea cheii se deplasează inelul de cuplare 5 realizând

decuplarea ghearelor dintre inelul 5 şi bucşa excentrică 1;- se roteşte bucşa excentrică 1 cu ajutorul unui dorn până la cursa dorită;- se roteşte cheia în sens invers readucând inelul 5 în poziţie de cuplare

cu bucşa excentrică 1.Posibilităţile tehnologice ale presei sunt legate şi de executarea cursei în

diferite zone ale spaţiului dintre masă şi berbec. Pentru reglarea poziţiei cursei (fig.1.7) se desface şurubul de fixare 1 cu o spiră şi cu ajutorul cricului 2 se roteşte tija bielei 3. In funcţie de sensul de rotaţie berbecul 4 se ridică sau se coboară. Există astfel posibilitatea montării pe presă a unor ştanţe sau matriţe cu înălţimea H într-o gamă mai mare de dimensiuni.

Dispozitivele de presare la rece se proiectează în concordanţă cu caracteristicile tehnice ale preselor pe care vor lucra. Din figura 1.5 rezultă că înălţimea utilă a dispozitivului în poziţie închisă, trebuie să se încadreze între înălţimea utilă maximă H1 şi înălţimea utilă minimă H2 a presei. De obicei se consideră:

EMBED Equation.3 (1.9)

Fig.1.7. Reglarea poziţiei cursei

Pachetul inferior de plăci al dispozitivului se fixează pe masa presei cu ajutorul unor bride şi şuruburi, folosind canalele acesteia. Pachetul superior de

plăci se fixează în berbecul presei prin intermediul cepului, a cărui dimensiuni trebuie să corespundă cu cele din berbec.

In concluzie, la reglarea presei cu excentric se impun următoarele operaţii:

- se studiază în funcţie de H, dacă este necesară placa de înălţare şi se acţionează în consecinţă;

- se stabileşte mărimea cursei de lucru pe baza datelor tehnologice şi se reglează corespunzător;

- se coboară berbecul la punctul mort inferior acţionând manual mecanismul mişcării principale;

- se scurtează lungimea bielei până ce dispozitivul de presare se poate introduce uşor pe masa presei (dispozitivul se introduce în stare închisă);

- se coboară berbecul, din şurub, până ce intră cepul în locaşul său şi se blochează cu ajutorul şurubului din berbec;

- placa de bază se fixează pe masa presei cu ajutorul bridelor;- se reglează definitiv din şurubul bielei poziţia de închidere a

dispozitivului de presare la rece.

1.4. Modul de lucru

Lucrarea se va desfăşura în următoarea succesiune:- se vor identifica pe baza schemei din figura 1.2 mecanismele şi

elementele constructive ale presei;- se vor identifica mecanismele de reglare a mărimii cursei şi a poziţiei

acesteia;- se montează pe presă un dispozitiv de presare la rece efectuând toate

reglajele necesare funcţionării corecte;- cunoscând cursa reglată h, se va calcula raza manivelei R folosind

relaţia (1.1);- se va măsura lungimea bielei L şi se va calcula folosind relaţiile (1.2) şi

(1.3) cursa hα şi viteza berbecului vα pentru α = 30°, poziţie în care se consideră aplicată forţa nominală a presei F n;

- folosind relaţiile (1.7) şi (1.8) se vor calcula excentricitatea arborelui EMBED Equation.3 şi excentricitatea bucşei EMBED Equation.3.

1.5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii

Rezultatele obţinute se vor centraliza în tabelul 1.1.

Tabel 1.1

Nr.crt.Denumi-rea dispo- zitivului montat

H[mm]

h[mm]

L[mm]

R[mm]λ[-]

h30[mm]

v30[mm/s]

e1[mm]

e2[mm]

OBS(rel. 1.2 )(rel. 1.3 )(rel. 1.7 şi 1.8)

PAGE 18UTILAJE ŞI ECHIPAMENTE DE PRODUCŢIE

- LUCRĂRI DE LABORATOR -

PAGE 17CUNOAŞTEREA ŞI REGLAREA PRESELOR

MECANICE CU EXCENTRIC

PAGE 13