Завод пластмасс и пластмассовый завод
Опубликовано: 15.10.2018
Существует несколько путей улучшения конструкции направляющих колонн на заводе пластмасс. Весьма эффективна корректировка распределения нагрузки по виткам резьбы с тем, чтобы разгрузить первый виток. Для этого пластмассовый завод использует два метода: применение натяжных гаек и гаек с конической резьбой.Пластмассовый завод натяжные гайки применяет чаще. Особенность конструкции состоит в том, что наиболее нагруженная часть гайки испытывает не сжатие, а растяжение (рис. 5.54). Это способствует равномерности распределения нагрузки в основании первого витка.
Рис. 5.54. Натяжная гайка, позволяющая первому витку резьбы с колонной удлиняться, снижая таким образом нагрузку, сжимающую первый виток
Второй метод оптимизации распределения нагрузки заключается в использовании гаек с такой нарезкой, при которой первые витки гайки углублены в резьбу колонны не полностью, в связи с чем значительная часть общей нагрузки передается по виткам «вглубь». Завод пластмасс используя оптимизированную нарезку, реализовывает такое распределение нагрузки, при котором витки, ближайшие к концу резьбы колонны, будут иметь наибольшее пагружение (рис. 5.55). Так как осевая нагрузка на конце резьбы самая низкая, комбинированное осевое и изгибающее напряжения можно сделать близкими по значению (рис. 5.56). При сравнении с рис. 5.53 видно преимущество использования оптимально нарезанной гайки. Следует внимательно следить за тем, чтобы при применении гаек с конической резьбой они не были смонтированы наоборот. Это обязательно приведет к преждевременному усталостному разрушению.
Завод пластмасс на машинах с разъемными хомутами диаметр колонны постепенно сужается до внутреннего диаметра резьбы (рис. 5.57). Это, с одной стороны, выравнивает рост напряжения, вызванный резьбовой канавкой, а с другой, — делает колонну несколько более гибкой по отношению к неподвижной плите, испытывающей изгиб вокруг пресс-формы.
Большинство усталостных разрушений на пластмассовом заводе происходит не на концах колонн, а на участках их присоединения к неподвижной плите. Одно из теоретических объяснений этого следующее: усталостные трещины, в принципе, могут образоваться на обоих концах колонны, однако при установке новой формы регулировочная гайка на колонне со стороны задней плиты перемещается в новое положение, и образующиеся трещины перестают расти. Гайка на конце колонны на неподвижной плите не перемещается никогда и никуда, поэтому трещина, которая там может возникнуть, будет продолжать расти до разрушения от усталости.
пластмассовый завод
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Расстояние до нагружаемой стороны гайки, %
Рис. 5.55. Распределение нагрузки на резьбу для гайки с конической резьбой со стороны давящей поверхности
Рис. 5.56. Графическое изображение максимального напряжения изгиба на резьбе, осевого напряжения и комбинированного напряжения для гайки с конической резьбой. Отмечается резкое уменьшение комбинированного напряжения по сравнению с рис. 5.53. Кривая усталостного напряжения !т смещение вниз за счет «чувствительности к концентраторам напряжений»
Рис. 5.57. Кольцевое утончение колонны для некоторого увеличения ее гибкости и снижения превышения напряжений изгиба, вызванных изгибом плиты. Для колонн, при креплении которых используются разъемные хомуты, этот радиус также снижает напряжение в канавке, удерживающей кольцо.
Жесткость узла смыкания
Каждый элемент системы узла смыкания завода пластмасс, участвующий в передаче нагрузки, деформируется (изгибается) при ее увеличении. На заводе пластмасс элементы машины обычно конструируются так, чтобы их напряженное состояние находилось в диапазоне упругого деформирования, изгиб каждого элемента пропорционален приложенной нагрузке. Энергия, накопленная в каждом из элементов при его изгибе, является просто произведением силы, времени и деформации. Количество накопленной энергии одинаково н при сжатии, и при растяжении под нагрузкой. Таким образом, при развитии в литьевой машине усилия смыкания общая энергия, накопленная в узле смыкания, является суммой энергий, аккумулированных каждым из его изгибающихся или сжимающихся элементов, в том числе и формы. Поскольку общая накопленная энергия представляет собой простую сумму энергий всех элементов, логично будет представить узел смыкания в виде эквивалентной пружины, которая имеет степень сжатия, равную общей нагрузке, деленной на сумму абсолютных значений всех отклонений элементов системы в ряду иод нагрузкой.
Как определить коэффициент жесткости узла смыкания на заводе пластмасс
Константа пружины любого узла смыкания может быть рассчитана одним и тем же способом. Для начала необходимо проследить путь нагрузки по системе звеньев узла смыкания. Затем могут быть вычислены нагрузка и отклонение каждого элемента на данном пути. Основное уравнение для большинства расчетов требуемых деформаций представляет собой:
Деформация = Напряжение (5) х Исходный размер (1)/модуль Юнга (£).
Большинство элементов машины завода пластмасс изготовлено из стали (£= 29,5 млн psi) и сконструировано под напряжения от 10 000 до 12 000 psi. Деформация пресс-формы может быть оценена исходя из среднего напряжения 5000 psi. Исходная длина будет разной для каждого элемента. Изгиб плиты может быть оценен исходя из отклонения 0,0001-0,0002 мм/мм по диагонали между центральными осями направляющих колонн. В любом случае отклонения плит обычно малы по сравнению с деформацией колони и кинематических связей. Деформация резьбы внутри гаек может быть оценена с помощью аналогичного метода, по с введением в расчет исходной длины, равной 25-50% диаметра резьбы. Это отклонение также мало по сравнению с деформацией колонны. После того как рассчитаны все деформации, они суммируются для получения величины общей деформации, эквивалентное значение которой будет испытывать модельная пружина, нагруженная таким же усилием. И наконец, коэффициент жесткости может быть вычислен делением значения усилия смыкания на общую деформацию, рассчитанную ранее. У него деформации колонны и плиты толкателей заменяются на деформации связей в механическом узле смыкания. К общей величине деформирования может прибавляться изменение размеров «столба» масла в главном гидроцилиндре, тем более, что при 2000psi масло сжимается примерно на 1%. Например, если столб масла имеет длину 50 дюймов, эквивалентная деформация колонны составит 0,50 дюйма. Жесткость гидравлического узла смыкания, обычно составляет только одну пятую от механического или гидромеханического узлов смыкания эквивалентного размера.
Пластмассовый завод располагает пресс-форму по вектору нагрузки, ее деформацию следует учитывать при расчете константы пружины. Если между формой и выбранным размером узла смыкания, перемещающего форму, выбрано правильное соответствие, то ее вклад в общую деформацию обычно составит всего несколько процентов. Если же установленная пресс-форма была предназначена для меньшей машины, сжатие формы может оказать существенное влияние на общую жесткость. Например, если пресс-форму, используемую обычно на 100-тонной машине, установить на 300-тонную, ее отклонение может значительно снизить жесткость системы. В результате жесткость может быть снижена настолько, что 300-тонная машина будет способна развивать всего 200 т или менее.