Çerçeve tipi pres gövdelerinin hesap yöntemi

Abstract

.. ' :. SUMMARY `CALCULATION METHOD FOR..; DOUBLE-SIDED PRESS FRAMES` Submitted to the Institute of Science Technical University of Istanbul ` ' '?. 'fur' the Degree of Doctor of Philosophy ?., by.* Vedat Öztürk The use öf presses which occupy special position in the sector of chiples s forming machine tool industry is ever increas ing. Among the press frames which can be classified in two main groups as open gap (C-chaped) frames and double-sided (0-shaped) frames, the double^sided ones, because of the form advantages, are attaining more importance in production engineering, espe cially for higher capacities. Due to the ease in construction and continuously deve- lopping welding techniques, the production of double-sided, welded steel frames are widespread. However, no systematic calculation method has been developped up today for the design of such types., In this thesis, an investigation on double-sided press frames and an evaluation of the designs which have separate,':?:?, o z E T.;-;....-.; - Tâlaşsız şekil veren takım tezgahları içinde en büyük grubu oluşturan preslerin endüstrideki kullanımı gittikçe yay gınlaşmaktadır. C formu ve kapalı form (0 formu) olarak iki ana grupta toplanabilen preslerden.kapalı form presler biçim üstünlüklerinin sağladığı yararlar nedeniyle daha büyük güçler için ve giderek yaygınlaşan bir biçimde kullanılmaktadır. * > Kapalı form preslerden saç.konstrüks iyon çerçeve tipi preslerin imalati, yapım kolaylığı ve kaynak teknolojisinin gelişmesi nedeniyle hızla artmaktadır. BU tür preslerin boyut- landırılması içinse günümüze kadar sistematik bir hesap yöntemi geliştirilmemiştir. Bu çalışmada çerçeve tipi pres gövdeleri ele alınarak tablası gövdesine kaynaklı olmayan konstrüks iyonların bir de ğerlendirilmesi yapılmış ve boyutlandırma için formül ve tablo lar geliştirilmiştir. Çalışmada basitlik bakımından çerçeve tipi hidrolik pres ler ele alınmıştır. Bununla beraber aynı inceleme şekli mekanik presler için de küçük değişikliklerle geçerlidir. Altı bölümden oluşan bu çalışmanın giriş bölümünde, daha önce sonuçlandırılmış geniş çaplı bir piyasa araştırmasının ışığında, pres imalat sanayiinin durumunun bir değerlendirilmesi yapılmıştır. İkinci bölümde sınıflaması verilen pres tipleriyle ilgili olarak günümüze kadar yapılmış çalışmalar tanıtılmış, hesap yön temi eksik görülen ve ülkemizde yaygın olarak imal edilen çerçeveVI.büyüklüklerine sahip bir presin boyutlandırılması yapılmış, elde edilen boyutlarda sağlanan fij itlik ve malzeme tasarrufu gösterilmiştir. EK 1 de pres tablasını taşıyan kirişlerin çökmelerinin çıkarılışı verilmiştir. EK2 de pres tablası üzerindeki noktaların çökmelerini Sonlu Farklar Yöntemi ile hesaplayan programının listesi veril miştir.

':?:?, o z E T.;-;....-.; - Tâlaşsız şekil veren takım tezgahları içinde en büyük grubu oluşturan preslerin endüstrideki kullanımı gittikçe yay gınlaşmaktadır. C formu ve kapalı form (0 formu) olarak iki ana grupta toplanabilen preslerden.kapalı form presler biçim üstünlüklerinin sağladığı yararlar nedeniyle daha büyük güçler için ve giderek yaygınlaşan bir biçimde kullanılmaktadır. * > Kapalı form preslerden saç.konstrüks iyon çerçeve tipi preslerin imalati, yapım kolaylığı ve kaynak teknolojisinin gelişmesi nedeniyle hızla artmaktadır. BU tür preslerin boyut- landırılması içinse günümüze kadar sistematik bir hesap yöntemi geliştirilmemiştir. Bu çalışmada çerçeve tipi pres gövdeleri ele alınarak tablası gövdesine kaynaklı olmayan konstrüks iyonların bir de ğerlendirilmesi yapılmış ve boyutlandırma için formül ve tablo lar geliştirilmiştir. Çalışmada basitlik bakımından çerçeve tipi hidrolik pres ler ele alınmıştır. Bununla beraber aynı inceleme şekli mekanik presler için de küçük değişikliklerle geçerlidir. Altı bölümden oluşan bu çalışmanın giriş bölümünde, daha önce sonuçlandırılmış geniş çaplı bir piyasa araştırmasının ışığında, pres imalat sanayiinin durumunun bir değerlendirilmesi yapılmıştır. İkinci bölümde sınıflaması verilen pres tipleriyle ilgili olarak günümüze kadar yapılmış çalışmalar tanıtılmış, hesap yön temi eksik görülen ve ülkemizde yaygın olarak imal edilen çerçeveVIII nonwelded beds are done, the necessary design formulae are established and practical design tables are prepared. For the illustration of the design procedure, the hydraulic type double- sided press frames are considered in the thesis. The method can also be ussed for mechanical presses, with small alterations. This thesis has six sections. In- the introduction section, an evaluation of the press sector of the machine tool industry is done. ı In the second section, the theoretical and experimental studies on the classified press types done up today are summar- ized. In the same section the characteristics of the double- sided, welded steel hydraulic press frames which have no com plete method of design calculations, but are widely manufactu red in our country are given. Further in the section, the design criteria for such designs are criticised and among these criteria, the limitation of maximum deflection on the bed plate is determined as the suitable design criterion. In the third section, the basic equations of the theory of plates are introduced and the reduction of the problem of bending of a plate to that of deflection of a membrane is shown. In the fourth section,. the method of obtaining the de flections of the double-sided frames by general methods of applied mechanics and the reduction of the frames to a simply supported deep beam for mostly used geometrical ratios, are given. In the same section, Finite Differences Equations are obtained to calculate deflections of a rectangular plate supported elastiçally along the edges by elastic supports ofIX different rigidity, loaded by the press `forces, and the approx imate boundary values calculated before are used to determine deflections of the press bed plate.. In the fifth section, the total permitted deflection limited by the design criterion is divided between the frame and the bed plate in order to be used in. dimensioning them. - In thi,s way-, by equating the divided value of criterion to the deflection of the members calculated in the previous section, design formulae are obtained.. ; For the bed plate thickness t, the dimension to be calculated by the designer, the formula is obtained as. Fb '. - ' `, E ` where F is the press force, b is the bed length, E is the modulus of elasticity of the material used and a is a tabulated- coefficient. For the frame- face plate thickness s, the most important dimension to be calculated by the designer, the design formula established is F ' s =? 6 ( - ) Eb where (3 is a tabulated coefficient. During the derivation of the formulae, the dimensions minimizing the total mass of the frame and the bed plate are found in the infeasible region, so the rigidities are selectedto give feasible dimensions and thus the design is partially optimized. As a result, double-sided presses up to 1000 tonnes of press power is classified in six groups according to the optimum rigidity needed and within each group a suitable rigidity ratio is chosen to be a characteristic of the group. The suitable rigidity ratios of the six groups are chosen as follows: At the end of the section the formulae are tabulated in order to expedite the design calculations to be done by the press designers. In the sixth and the last section, the measured; deflec tions and forces on two typical examples of 150 tonnes double- sided welded steel hydraulic drawing presses are given and compared with the calculated values in the thesis. The deflections and the forces are measured by dial and strain gauges applied to the examples. The deflection values of the first example are found quite above the calcu lated values in the thesis. The differences are interpreted as the result of the 'discontinuities, such as holes and open ings, on the lower beams.XI The deflection values of the second example which have no openings on the face plates are found quite close to the calculated values in the thesis. Lastly, in the same section, the dimensions of a press frame having the same nominal dimensions as the 150 tonnes example are calculated by the developped formulae and the tables given in the previous section. The rigidity and material saving obtained through the new formulation are shown./ In Appendix 1, the derivation of the deflections of the beams carrying the bed plate are given. In Appendix 2, the listing of the program incorporating the Finite Differences Method used in the fourth section is given.