Паровоздушные молоты относятся к машинам ударного, динамического воздействия на поковку. Кинетическая энергия удара для молотов с неподвижным шаботом составляет:
Eкин =m v2 / 2 (Дж)
Для молотов с подвижным шаботом (бесшаботные молоты):
Eкин =m1 v12 / 2 + m2 v22 / 2 (Дж), где
m1, m2 — массы подвижных частей молота, кг;
v1, v2 — скорости подвижных частей молота, м/с.
Принцип действия паровоздушных молотов
Паровоздушный молот представляет собой термомеханическую систему. Для привода рабочих подвижных частей (рабочей массы) применяют пар или сжатый воздух. Пар поступает по трубам от паровых котлов паросиловых уста-новок, а воздух – от групповых компрессорных станций. Пар и воздух несут термическую энергию и передают ее механической системе молота, воздействуя на поверхности раздела, на крышку и стенки цилиндра и на поршень. В связи с этим пар и воздух называются энергоносителями. Поршень с помощью штока передает воздействие энергоносителя рабочей массе, которая называется бабой. На ней закреплена одна половина штампа или боек, а на массе, воспринимающей удар – шаботе, закреплена вторая половина штампа или боек.
В зависимости от характера распределения рабочих периодов энергоносителя молот может работать на нескольких режимах.
Последовательные автоматические удары. Это удары, при которых движение подвижных частей вверх и вниз не разделяется паузами. Баба при движении вверх, достигнув верхней точки хода, немедленно устремляется вниз.
Одиночные удары с верхней паузой. В отличие от последовательных одиночные удары разделяются паузами в верхнем положении подвижных частей. Одиночные удары с максимальной энергией всегда сопровождаются паузой и в нижнем положении бабы.
У штамповочных молотов наряду с удерживанием подвижных частей в верхнем положении имеется цикл качания, происходящий автоматически.
Классификация паровоздушных молотов
По технологическому назначению паровоздушные молоты классифицируют: на ковочные (для свободной ковки, а также для штамповки в подкладных штампах), штамповочные (для объемной штамповки в закрытых и открытых штампах), листоштамповочные (для штамповки из листовой заготовки), выколоточные (для локальной формовки листовой заготовки по шаблону серией ударов).
Паровоздушные молоты по конструкции станин подразделяют на вертикальные и горизонтальные, одностоечные, двухстоечные, арочные и мостовые; по схеме соударения рабочих масс – с неподвижным шаботом (шаботные), с нижним ударом (движением рабочей массы вниз) и с верхним ударом (с движением вверх), с подвижным шаботом (с встречным движением разных по величине ударных масс) и бесшаботные (с встречным движением одинаковых масс). Наибольшее распространение в промышленности получили шаботные паровоздушные штамповочные молоты с нижним ударом и с вертикальной двухстоечной станиной.
Энергоноситель паровоздушных молотов
Энергоносителем, или рабочем телом, служит пар или сжатый воздух, состояние которого характеризуется давлением р, температурой Т и объемом V.
При проектировании паровоздушных молотов давление пара принимается равным 0,7-0,9 МПа, а давление воздуха 0,6-0,8 МПа. Температура перегрева пара не должна превышать 300оС, а подогрева воздуха 200оС (для предупреждения вспышки распыленных смазочных масел).
Пар. В молотах применяют сухой насыщенный, влажный насыщенный и перегретый пар. Работа молота с применением только сухого насыщенного пара исключается. Такое состояние пара может получаться лишь в отдельные моменты работы молота. Как правило, применяется влажный насыщенный пар.
Рабочие процессы влажного пара (расширение и сжатие) близки к адиабатическим. Эти процессы характеризуются приближенным уравнением Цейнера при 1>х>0,7:
p vk = const, где
k=1,035+0,1x;
х – содержание пара (сухость пара) в начальном состоянии.
Для сухого насыщенного пара х=1 и k=1,135, для перегретого пара k=1,3. Для упрощения тепловых расчетов паровоздушных молотов, работающих на паре, принимают k=1. Ошибка при этом составляет менее 8 %, что вполне допустимо при технических расчетах.
Воздух. Паровоздушные молоты могут работать и на сжатом воздухе (пневматические молоты). Для этого необходима группа компрессорных станций. Изменение состояния воздуха при рабочих процессах определяется политропой p vk = const с показателем степени k=1,4.