Винтовой пресс

 

ВИНТОВОЙ ПРЕСС, содержащий смонтированный в направляющих станины ползун с закрепленной в нем гайкой, сочлененной нарезкой с винтом, размещенным свозможностью вращения в опорах станины, приводной маховик и связывающую маховик с винтом фрикционную муфту с ведущим и ведомыми дисками и дополнительным фрикционным диском, связанным посредством серег с поршнем муфты, а также силовые цилиндры, причем на поршне муфты выполнены упоры ограничения поворота серег, отл.и чающий с я тем, что, с целью повьшения КПД, он снабжен дросселями, установленными на маховике дополнительными пневмоцилиндрами со штоками и связанными с последними поворотными секторами и роликами , смонтированными на серьгах с возможностью контакта с поворотными секторами, а поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров связаны через дроссели с полостью йневмоци (Л линдра муфты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (11) (51)4 В 30 В 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

h0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 36 70958/25-27 (22) 09. 12.83 (46) 15.08.85. Бюл. ¹ 30 (72) А.В.Сафонов и С.А.Горячев (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (53) 62 1.97(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР по заявке № 3633120/25-27, кл. В 30 В 1/318, 1983. (54) (57) ВИНТОВОЙ ПРЕСС, содержащий смонтированный в направляющих станины ползун с закрепленной в нем гайкой, сочлененной нарезкой с винтом, размещенным с возможностью вращения в опорах станины, приводной маховик и связывающую маховик с винтом фрикционную муфту с ведущим и ведомыми дисками и дополнительным фрикционным диском, связанным посредством серег с поршнем муфты, а также силовые цилиндры, причем на поршне муфты выполнены упоры оГраничения поворота серег, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен дросселями, установленными на маховике дополнительными пневмоцилиндрами со штоками и связанными с последними поворотными секторами и роликами, смонтированными на серьгах с возможностью контакта с поворотными секторами, а поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров связаны

Ф через дроссели с полостью пневмоцилиндра муфты.

1 1172 . Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к конструкции винтовых прессов.

Целью изобретения является повышение КПД пресса за счет снижения расхода сжатого воздуха.

На фиг. 1 показан пресс, общий вид, с частичными разрезами; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел на фиг. 1; на 1О фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 — разрез В-В на фиг. 4 при различных положениях шарнирных серег; на фиг. 7 — разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 8 -.графики измене 15 ния давления в верхних полостях воз.— вратных цилиндров; на фиг. 9 — пневматическая схема управления цилиндром муфты, дополнительными и возвратными цилиндрами; на фиг. 10 — графи- 2О ки распределения работ при дефсфмировании заготовки.

Винтовой. пресс содержит станину 1, в направляющих 2 которой установлен ползун 3, в котором смонтирована 25 гайка 4, сопряженная с винтом 5.

Винт 5 установлен подвижно в подпятнике 6 и подшипнике 7 на станине 1 пресса. Подшипник 7 установлен на станине на втулке 8, которая жестко связана со станиной 1. На верхней части винта 5 закреплена шлицевая втулка 9, которая связана с винтом 5, например, шпоночным соединением.и закреплена гайкой 10. На втул35 ке 8 на подшипниках 11 установлен маховик 12, который клиноременной передачей 13 связан со шкивом 14 электродвигателя 15 закрепленного на станине 1. На маховике 12 установлена управляемая фрикционная муфта, состоящая из ведущего фрикционного диска 16, связанного шлицевым соединением с маховиком 12. На диске 16 закреплены фрикционные накладки 17 и 18. Фрикционная накладка 19 закреплена на маховике 12. Со шлицевой втулкой 9 связаны ведомые фрикционные диски 20 и 21. Диски 16, 20 и 2 1 подпружинены пружинами таким образом, чтобы при отключенной муфте фрикционные накладки,17 — 19 не соприкасались с дисками 20 и 21 (пружины не показаны).

На маховике 12 установлен пневмо- 55 цилиндр 22, поршень 23 которого шлицевым соединением связан с маховиКоМ 12 и подпружинен через шпильки 24

745 г пружинами 25. С поршнем 23 посредством серег 26 связан дополнительный фрикционный диск 27 с фрикционной накладкой 28. Серьги 26 связаны с поршнем 23 и диском 27 посредством шарниров 29. Серьги 26 имеют такую длину, чтобы при отключенной муфте фрикционная накладка 28 не соприкасалась с диском 20. На маховике установлены дополнительные пневмоцилиндры 30 и секторы 31, имеющие возможность вращения вокруг осей 32.

Секторы 31 связаны через рычаги 33 и штоки 34 с поршнями,35 дополнительных пневмоцилиндров 30, подпружиненных пружинами 36. Цилиндрическая образующая секторов 33 контактирует с роликами 37, установленными на серьгах 26, которые подпружинены к упорам 38 пружины 39. На станине 1 установлен пневмоцилиндр 40, шток которого связан с тормозной колодкой 41 для торможения маховика 12.

На станине 1 пресса установлены также пневмоцилиндры 42 (показан один цилиндр), штоки 43 которых связаны с кронштейнами 44 палзуна 3, верхнее положение кронштейнов 44 фиксируется упорами 45. Штоки 43 пневмоцилиндров 42 связаны с поршнями 46.

Управление прессом осуществляется пневматической системой, состоящей из двухпозиционных пневмораспределителей 47 — 49, рессиверов 50 и 51, редукционного клапана 52, дросселей 53 и 54 и манометра 55.

Пресс работает следующим образом.

В исходном положении электромагнит 31 обесточен, пневмораспределитель 47 соединяет пневмоцилиндр 22 муфты с атмосферой, поршень 23 под действием пружин 25 находится в крайнем верхнем положении, а поршень 35 под действием пружины 36 — в крайнем заднем положении. Диск 27 находится в крайнем верхнем положении, диски 16., 20 и 2 1 не контактируют с фрикционными накладками 17 — 19 и 28, секторы 31 находятся в контакте с роликами 37. Муфта отключена. Рессивер 51 постоянно соединен с поршневой полостью пневмоцилиндра 42 и удерживает ползун 3 в верхнем положении.

Электромагнит Э включен и пневмораспределитель 49 соединяет штоковую полость пневмоцилиндра 42 с атмосферой. Кронштейны 44 упираются в упо1172745 ры 45. Включается электродвигатель 15, который через шкив 14 и клиноременную передачу 13 разгоняет маховик 12 до заданной угловой скорости сдм . Маховик 12 запасает кинетическую энер- 5 гию

2 т .=т

0 м (1)

Эм -м 2 где I — момент инерции маховика.

Для совершения хода разгона подвижных частей включается электромагнит Э, электромагнит Э обесточен.

Электромагнит Э переключает пневмораспределитель 47 и сжатый воздух из ресивера 50 поступает в пневмо- 15 цилиндр 22 муфты и через дроссели 54 в пневмоцилиндры 30.

Под действием давления воздуха поршень 23 опускается вниз и через серьги 26 опускает вниз диск 27 с фрикционной накладкой 28. Под действием диска 27 и накладок 28. опус.каются вниз диски 20, 16 и 2 1. При этом диски 20 и 2 1, связанные C винтом 5, входят в контакт с маховиком 1225 через фрикционные накладки 17 и 18 и диск 16 и накладку 19.

В момент срабатывания муфты линей- . ная скорость V1 накладки 28 равна ,линейной скорости маховика 12, а ско- З0

:рость V диска 20 равна нулю. Из-за разностй скоростей серьги 26 стремятся отклониться от вертикального положения и разомкнуть контакт фрикционной накладки 28 и диска 20. 35

Этому препятствует механизм, состоящий из дополнительных пневмоцилинд-. ров 30 и секторов 31, закрепленных на.маховике 12 и связанных между собой рычагами 33 и штоками 34 с под- 40 пружиненными поршнями 35.

При включении муфты сжатый воздух через дроссель 54 поступает в поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров 30, вызывая перемещение 45 поршней 35 и сжатие пружин 36. Поршни 35 передают усилие через штоки 34 и рычаги 33 секторам 31, вызывая вращение последних вокруг осей 32. При повороте секторов 31, имеющих цилинд- 50 рические образующие, относительно роликов 37, точки их контактов все время находятся на прямых, связывающих их центры вращения. В это время серьги 2& занимают строго верти- 55 кальное положение. Время контакта секторов 31 и роликов 37 регулируется с помощью дросселей 54. Оно наM„P -У tgk., (3) где Р— усилие деформирования;

D — средний диаметр резьбы винта 5; — угол наклона резьбы винта 5.

При достижении усилия P = Рд, на ходе Бд, момент в винтовом механизме достигает момента настройки муфты:

M =Р— tg oc

Dg м *i (4) При дальнейшем росте усилия деформирования диски 20 и 21 винта 5 проскальзывают относительно фрикстраивается таким образом, чтобы обеспечить период выравнивания скоростей вращения винта 5 и маховика 12.

После выравнивания скоростей последних цилиндрические образующие секторов 31 дальнейшим их вращением вокруг осей 32 под действием усилий дополнительных пневмоцилиндров 30 выходят из взаимодействия с ролика; ми 37, а серьги 26 передают только осевое усилие от поршня 23 пневмоцилиндра 22.

Муфта включена. При включенной муфте винт 5 и маховик 12 вращаются как одно целое с кинематической энергией 1 мв

Т (2) мз мв 2 где I =I +I — суммарный момент мВ м 8 инерции маховика и винта и других деталей, связанных с маховиком и винтом.

Перемещение вниз ползуна 3 продолжается до встречи инструмента с заготовкой. При встрече рабочего инструмента с заготовкой (не показаны) осуществляется ход деформирования заготовки. При этом работа деформирования производится и за счет накопленной кинетической энергии маховика 12 и винта 5. Электролвигатель 15 на рабочем ходу не отключается и продолжает передавать энергию маховику 12.

Во .время рабочего хода усилие деформирования и крутящий момент, передаваемый муфтой, увеличиваются.

Величина крутящего момента, передаваемого муфтой без учета трения в винтовом механизме, подпятнике 6 и подшипнике 7, определяется по зависимости:

1172745 ся под действием момента, развиваемого электродвигателем 15. . 3a время хода деформирования скорость вращения маховика уменьшилась от Ямз до Яцн . Скорость вращения ! г электродвигателя 15 также уменьшилась от Я д, =1<д!,щ, до э,А =1!.!)у„!в ( где i — передаточное отношение клино1О ременной передачи).

Момент инерции I рассчитан таким образом, чтобы за ход деформирования скорость вращения электродвигателя 15 при максимальной рабо15 те деформирования А 1 не выходила за пределы установившегося режима работы электродвигателя 15, После окончания хода деформирования и остановки винта 5 ползун 3 под

20 действием силы давления воздуха в поршневой полости цилиндра 42 начинает ускоренно перемещаться вверх.

В этот момент электромагнит Э1 обесточивается и пневмораспределитель 47

25 соединяет цилиндр 22 с атмосферой.

Поршень 23 под действием пружин 25 перемещается в крайнее верхнее положение, серьги 26 под действием пружин 30 занимают вертикальное полоÇ0 жение и затем поднимают вверх диск 27, отводя фрикционные накладки 28 от диска 20.

При обесточивании электромагнита

31 пневмораспределитель 47 связывает также и поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров 30 через дроссель 54 с атмосферой. Под действием пружин 36, действующих на поршни 35, штоки 34 с рычагами 33 пере40 мещают секторы 31, которые, вращаясь вокруг. осей 32, возвращаются в исходные положения.

Дроссели 54 обеспечивают замедленное перемещение поршней 35 и, 45,следовательно, поворот секторов 31, поэтому поршень 23 успевает подняться в крайнее верхнее положение и серьги 26 занимают вертикальное положение, Электромагнит Э также обесточивается и пневмораспределитепь 49 перекрывает связь штоковых полостей пневмоцилиндров 42 с атмосферой.

55 ционных накладок 17 - 19 и относительно маховика 12 и поршня 23.

Скорость вращения винта 5 относительно скорости вращения маховика 12 уменьшается, поэтому линейная скорость V< перемещения шарниров 29, установленных в поршне 23, становится больше линейной скорости шарниров 29, установленных в диске 27, связанном фрикционной накладкой 28 с диском 20.

Серьги 26 отклоняются, что обеспечивает перемещение вниз поршня 23 до полной выборки зазора Я . Диски 20, 16 и 21 под действием пружин (не показаны) расходятся, обеспечивая свободное вращение дисков 20 и 2 1 относительно маховика 12.

Дальнейшее деформирование поковки до усилия Р!!„,, На ходе Sg осуществляется кинетической энергией винта 5. Часть энергии винта 5 после окончания хода деформирования расходуется на упругую деформацию пресса и штампа, до усилия Р .

Таким образом деформирование поковки осуществляется кинетической энергией маховика и винта.

Работа дефоркирования А1 осуществляется кинетической энергией маховика и винта

А =ЬТ =I (5)

1 э! Мв 2 э где Я „, — угловая скорость вращения маховика и винта перед началом хода деформирования;

6д„!! — угловая скорость вращения маховика и винта в момент срабатывания муфты.

Работа деформирования А осуществляется кинетической энергией винта

2 e — ei

А =hT =I (6)

2 з 2 где Me, = „ — угловая скорость вращения винта после отключения муфты; в — угловая скорость вращения винта в конце хода деформирования.

Работа упругой деформации пресса и штампа осуществляется оставшейся кинетической энергией винта 5 в z.

А =!!Т =T . --ф--. (7) эЭ В

Винт 5 останавливается, а махо вик 12 продолжает ускоренно вращатьПри движении ползуна 3 вверх под действием силы от пневмоцилиндров 42 винт 5 и диски 20 и 21 начинают вращаться в противоположную относительно вращения маховика 12 сторону, Так как штоковые полости пневмоци11727

7 линдров 42 закрыты, то при подъеме поршня 46 вверх происходит сжатие воздуха в штоковых полостях. Таким образом, при движении ползуна 3 вверх давление воздуха в штоковых полостях возрастает. Движение подвижных частей определяется по зависимости:

m — =f P --f P --G- 2R, дч (8)

)г 1 1 2 2

1 где P u P — давления воздуха ( в поршневых и..штоковых полостях пневмоцнлиндров 42;

f „и f — суммарные поршневая и 15 штоковая площадки поршней 46 пневмоцилиндров 42; — вес ползуна 3 и гайки 4; 20 й. R — - сумма приведенных сопротивлений (в направляющих ползуна, в винтовом механизме, подпятнике и подшипнике 25 винта) ..

Изменение давления в поршневых полостях на ходе вверх при закрытых

8 поршневых полостях показано на фиг. 8 сплошной линией. При включенном электромагните Э и открытом пневмораспределителе 48 часть воздуха стравливается в атмосферу через дроссель 53 и давление Р возрастает менее интенсивно (пуйктирная линия).

Таким образом, дросселем 53 можно" отрегулировать систему так, чтобы т олзун 3 подходил к упорам 45 с минимальной скоростью без удара.

3а время движения ползуна 3 вверх, за время технологической паузы и чати времени хода вниз электродвигатель 15 разгоняет маховик 12 от скорости Я я з до скорости и

«Qц, обеспечивая заданную кинетимв ческую энергию, .необходимую для деформирования следующей заготовки .

За указанное время происходит также наполнение ресивера 50 через редукционный клапан 52 сжатым воздухом заданного давления. Лроисходит также наполнение ресивера 51. Цикл работы пресса закончен.

Таким образом, снижается расход сжатого воздуха, необходимого для работы. системы включения пресса.

1172745

Вид А

1172745

1 172745

1172745

1172745

Составитель И.Токарев

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Гергель Корректор В.Синицкая

Заказ 4959/ 15 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4