Винтовой пресс

 

ВИНТОВОЙ ПРЕСС, содержапщй смонтированный в направляющих станины ползун с закрепленной в нем гайкой , сочлененной нарезкой с винтом, размещенным с возможностью вращения в опорах станины, приводной маховик и связьюающую маховик с винтом фрикционную муфту с ведущими и ведомыми дисками и дополнительным фрщсционным диском, связанным при помощи 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 установленными на маховике дополнительными дросселями и пневмоцилиндрами со штоками и связанными с последними упорами , а также подпружиненными штырями , Смонтированными с возможностью контакта с упорами, на торцовой поверхности поршня муфты и на упорах вьшолнены соответствующие один i (Л другому скосы, а поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров связаны через дроссели с полостью пневмоцилиндра муфты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1177173 А (5 )4 В 30 В 1/18

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

J5 %%4 W

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вй

° ы (21) 3671063/25-27 (22) 09,12.83 (46) 07.09.85. Бюл. В 33 (72) А.В. Сафонов и С.А. Горячев (71) МВТУ им. Н.З.Баумана (53) 621.73 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1143613, кл. В 30 В 1/18, 07.07,83, (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 ведущими и ведомыми дисками и дополнительным фрикционным диском, связанным при помощи серег с поршнем муфты, а также силовые цилиндры, причем на поршне муфты выполнены упоры ограничения поворота серег, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен установленными на маховике дополнительными дросселями и пневмоцилиндрами со штоками и связанными с последними упорами, а также подпружиненными штырями, смонтированными с возможностью контакта с упорами, на торцовой поверхности поршня муфты и на упорах выполнены соответствующие один другому скосы, а поршневые полости дополнительных дневмоцилиндров связаны через дроссели с полостью пневмоцилиндра муфты.

1 11771

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции прессов.

Цель изобретения — повышени КПД пресса эа счет снижения работы тре- 5 ния при проскальзывании дисков муфты.

На фиг.i изображен пресс с частичными разрезами, общий вид, на фиг. 2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 положение шарнирных упоров при включенной муфте и при срабатывании муфты; на фиг. 5 — узел I на фиг. 1; на фиг. 6 и 7 — узел II на фиг. 5 (при включенной и вьп;люченной муфте); на фиг. 8 пневматическая схема подключения и управления пневмоцилиндров фрикционной муфты, дополнительных цилиндров и возвратными цилиндрами; на фиг. 9 — графики распределения 20 работ при деформировании заготовки; на фиг.10 — графики изменения давления в верхних полостях уравновешивающих цилиндров.

Винтовой пресс содержит станину 25

1, в направляющих 2 которой установлен полэун 3, в котором смонтирована гайка 4, сопряженная с винтом 5. Винт 5 установлен подвижно в подпятнике 6 и подшипнике 7 на станине 1 пресса. Подшипник 7 установлен на втулке 8, которая жестко связана со станиной 1. На верхней части винта 5 закреплена шлицевая втулка 9, которая связана с винтом, например, шпоночным соединением и закреплена гайкой 10. На втулке 8 на подшипниках 1 1 установлен маховик 12, который клиноременной передачей 13 связан со шкивом 14 элек- 4О тродвигателя 15, который установлен на станине 1. На маховике 12 установлена управляемая фрикционная муфта, состоящая из ведущего фрикционного диска 16 связанного шли- 45 цевым соединением с маховиком 12.

На диске 16 закреплены фрикционные накладки 17 и 18. Фрикционная накладка 19 закреплена на маховике 12.

Со шлицевой втулкой 19 сьяэаны ведомые фрикционные диски 20 и 2 1.

Диски 16,20 и 21 подпружинены пружинами (не показаны) таким образом, чтобы при отключенной муфте фрикционные накладки 17-19 не сопри- 55 касались с дисками 20 и 21.

На маховике 12 установлен пневмоцилиндр 22, пе шень 23 которого имеет на торцовой части скосы 24 и шпицевым соединением связан с маховиком

12 и подпружинен через шпильки 25 пружинами 26. С поршнем 23 посредством серег 27 связан дополнительный фрикционный диск 28 с фрикционной накладкой 29. Серьги 27 связаны с поршнем 23 и диском 28 посредством шарниров 30. Длина серег 27 выполнены таким образом, чтобы при отключенной муфте фрикционная накладка 29 не соприкасалась с диском 20. Серьги

27 подпружинены пружинами 31 к упорам 32. На маховике 12 установлены дополнительные пневмоцилиндры 33 и упоры 34 со скосами 35. Упоры 34 связаны через штоки 36 с поршнями 37 подпружиненными пружинами 38. Упоры

34 взаимодействуют со штырями 39, подпружиненными пружинами 40. На станине 1 установлен пневмоцилиндр

41, шток которого связан с тормозной колодкой 42 для торможения маховика 12.

На станине 1 пресса установлены пневмоцилиндры 43 (показан один цилиндр), штоки 44 .которых связаны с кронштейнами 45 ползуна 3. Верхнее положение кронштейнов 45 фиксируется упорами 46. Штоки 44 пневмоцилиндров 43 связаны с поршнями 47.

Управление прессом осуществляется пневматической системой, состоящей.иэ двухпозиционных пневмораспределителей 48-52,ресиверов 53 и 54, редукционного клапана 55, дросселей 56 и 57 и манометра 58.

Пресс работает следующим образом.

В исходном положении электромагнит 31 обесточен, пневмораспределитель 48 соединяет нневмоцилиндр

22 муфты с атмосферой, поршень 23 под действием пружин 26 находится в крайнем верхнем положении, а упоры 34, связанные с поршнями 37 через шток 36 находятся в крайнем заднем положении под действием пружин 38. Диск 28 находится в крайнем верхнем положении. Муфта отключена.

Электромагнит 32 включен, пневмораспределитель 51 соединяет ресивер.54 со штоковой полостью пневмоцилиндров 43 и удерживает ползун 3 в верхнем положении. Кронштейны

45 упираются в упоры 46. Электромагниты ЭЗ-35 также обесточены. Включается электродвигатель 15, который з 1177 через шкив 14 и клиноременную передачу 13 разгоняет маховик 12 до заданной угловой скорости 4), Махо- . вик 12 запасает кинетическую энер. гию л 5

При встрече рабочего инструмента с заготовкой (не показаны) осуществляется ход деформирования заготов " ки. При этом работа деформирования осуществляется за счет накопленной кинетической энергии маховика 12 и винта 5. Электродвигатель 15 при рабочем ходе не отключается и про м

™ 2 где ц — момент инерции маховика.

Для совершения хода разгона подвижных частей включается электромаг- 10 нит 33, электромагнит Э2 обесточивается. Штоковые полости пневмоцилиндров 43 соединяются с атмосферой, а в поршневые полости пневмоцилиндров 43 подается воздух из рессиве- 15 ра 54.

Под действием давления сжатого воздуха в пневмоцилиндрах 43 и веса ползуна 3, последний ускоренно перемещается вниз с гайкой 4, которая разгоняет винт 5 и связанные с ним шлицевую втулку 9 и диски 20 и 21,в сторону вращения маховика 12.

Так как суммарный момент инерции винта 5, втулки 9 и дисков 20 и 21 25 существенно меньше момента инерции маховика 12, то разгон винта 5 осуществляется до скорости вращения маховика 12 на меньшей части хода ползуна 3 вниз.

При достижении винтом 5 скорости вращения маховика 12 включается электромагнит 1, который переключает пневмораспределитель 48, и сжатый воздух из рессивера 53 поступает в пневмоцилиндр 22 муфты.

Под действием давления воздуха поршень 23 опускается вниз и через серьги 27 опускает вниз диск 28 с фрикционной накладкой 29. Под дей40 ствием диска 28 и накладок 29 опускаются вниз диски 20,16 и 21. При этом диски 20 и 21, связанные с винтом 5, входят в контакт с маховиком 12 через фрикционные накладки

17 и 18 и диск 16, и накладку 19.

Муфта включена.

Если с момента включения муфты: скорость вращения винта 5 равна ско-. рости вращения маховика 12> то смыка;50 ние накладки 29 и диска 20 происходит беэ проскальзывания, так как линейные скорости накладки 29 (Y ) и диска 20 (Ч ) одинаковы. В случае, если скорость вращения винта 5 боль- 55 ше скорости вращения маховика 12, то в момент смыкания накладки 29 и диска 20 происходит проскальзывание

173 4 между накладкой 29 и диском 20, а при дальнейшем перемещении поршня

23 и дисками 20, 16 и 21 и накладка" ми 17-19 до выравнивания скоростей вращения винта 5 и маховика 12.

При этом серьги 27 прижимаются к упо. рам 32 поршня 23 пружинами 31 и силой трения между накладками 29 и диском 20.

При включении электромагнита 1 пневмораспределитель 48 также связывает поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров 33 через дроссели 57 с источником сжатого воздуха.

Под действием давления сжатого воздуха поршни 37 вместе со штоками 36 перемещаются к центру вращения маховика 12, сжимая пружины 38 и тем самым перемещая упоры 34 до контакта их скосов 35 со скосами 24 поршня

23. Время перемещения упоров 34 настраивается с помощью дросселей

57 таким образом, чтобы они подходили и упирались скосами 35 в скосы 24 поршня 23 до момента передачи муфтой крутящего момента, т.е. до начала хода деформирования.

При включенной муфте винт 5 и ма- ховик 12 вращаются как одно целое с кинетической энергией

r мь

ЭМЬ МВ 2 . (2) где 3„= 3 3g — суммарный момент инерции маховика и винта других деталей, связинных с маховиком и винтом, Положение поршня 23, серег 27, дисков 20 и 28 показано на фиг.7.

Электромагнит ЭЗ обесточивается, а электромагниты 32 и 35 включаются.

Пневмораспределитель 51 соединяет штоковую полость пневмоцилиндров 43 с ресивером 54, а пневмораспределитель 52 соединяет поршневые полости пневмоцилиндров 43 с атмосферой.

Тем самым пневмоцилиндры 4 1 подготавливаются для возвратного хода ползуна 3. Перемещение вниз ползуна 3 продолжается только от маховика 12.

1177 173

М,„, — P) —

55 должает 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 ñð

=Р— ф м (3) где Р— усилие деформирования;

2 — средний диаметр резьбы винта 5;

ОС вЂ” угол наклона резьбы винта 5.

При достижении усилия P = Ig, на ходе 6 момент в винтовом механиз91 ме достигает момента настройки муфты

Ф

При дальнейшем росте усилия де- " формирования диски 20 и 21 винта 5 проскальзывают относительно фрикционных 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 30, установленных в поршне 23 становится больше линейной скорости шарниров

30, установленных в диске 28, связанном фрикционной накладкой 29 с диском 20. Серьги 27 отклоняются от вертикального положения, обеспечивая проскальзывание фрикционных накладок относительно дисков. С целью свести к минимуму время срабатывания муфты применены упоры 34, которые уменьшают перемещение поршня

23 в момент срабатывания муфты.

Величина перемещения поршня 23 остается постоянной величиной, равной зазору б между нижней поверхностью упоров 34 и направляющими упоров в маховике 12. Величина зазора О и, следовательно, перемещение поршня

23 не зависят от износа фрикционных накладок муфты. В случае износа фрикционных накладок и дисков поршень ?3 перемещается вниз на большее расстояние, чтобы передать необходимое усилие на диски 20, 16 и 21 и включить муфту. При этом после каждого включения муфты упоры

34 вступают в контакт с поршнем 23 после его остановки в нижем положении. Скосы 24 поршня 23 выполнены такой длины, чтобы обеспечить надежный контакт со скосами упоров 34 независимо от износа фрикционных накладок 29, 17, 18 и 19 и дисков 20, 16, 21 и положения упоров 34.

Упоры 34 подпружинены к верхним направляющим поверхностям пружинами

40 через штыри 39 для обеспечения между нижними направляющими поверхностями маховика и упоров 34 зазоры 31. Пружины 40 выполнены достаточно жесткими, чтобы не допустить перемещение упоров 34 под действием усилия, создаваемого поршнем 37.

Диски 20, 16 и 21 под действием пружин (не показаны) расходятся; обеспечивая свободное вращение дисков 20 и 21 относительно маховика 12.

Дальнейшее деформирование поковки

ДО УсилиЯ Р м „, на .ХОДе 5 > осуществляется кинетической энергией винта 5. Часть энергии винта 5 после

ЗО окончания хода деформирования расходуется на упругую деформацию пресса и штампа до усилия

Работа деформирования А осуществляется кинетической энергией махо35 вика и винта: мь мьг (5)

И -Ю м мЬ .2 т где бам — угловая скорость враще1 ния маховика и винта перед началом хода деформирования, Я В вЂ” угловая скорость вращеЕ ния маховика и винта в момент срабатывания муфты.

Работа деформирования А2 осуществляется кинетической энергией винта

2 2

2 З2 Ь где бд = Я вЂ” угловая скорость

1 2 вращения винта после отключения муфты, в2 — угловая скорость вращения винта в конце хода деформирования.

Работа упругой деформации пресса и штампа осуществляется оставшейся кинетической энергией винта

1177173

Аэ = aT»-ЗВ ° (71

Винт 5 останавливается, а махо- . 5 вик 12 продолжает ускоренно вращаться под действием момента, развиваемого электродвигателем 15.

3а время хода деформирования скорость вращения маховика уменьшамв Ао ямв Скорост вра

1 мвг щения электродвигателя 15 также умень(3э" = я до Яр г 4г г

°, эз " ми где 1 — передаточное отношение клиноременной передачи.

Момент инерции -I рассчитан таким образом, чТобы за ход деформирования скорость вращения электродвигателя 15 при максимальной работе деформирования А,,не выходила за пределы установившегося режима работы электродвигателя 15.

После окончания хода деформирования и остановки винта 5 ползун

3 под действием силы давления воздуха в штоковой полости цилиндра 43 начинает ускоренно перемещаться вверх. В этот момент электромагнит Э1 обесточивается, и пневмораспределитель 48 соединяет цилиндр ЗО

22 с атмосферой. Поршень 23 под действием пружин 26 перемещается в крайнее верхнее положение, серьги

27 под действием пружин 31 занимают вертикальное положение и под" нимают вверх диск 28, отводя фрикционные накладки 29 от диска 20.

После обесточивания электромагнита

Я1 пневмораспределитель 48 связывает также и поршневые полости до- 40 полнительных пневмоцилиндров-33 через дроссели 57 с атмосферой.

Под действием пружин 38, действующих на поршень 37, штоки 36 вместе с упорами 34 возвращаются в исходное 45 положение.

Электромагнит 35 также обесточивается, и пневмораспределитель

52 перекрывает связь поршневых полостей пневмоцилиндров 43 с атмосферой.

При движении ползуна 3 вверх под действием силы от пневмоцилиндров

43 винт 5 и диски 20 и 21 вращаются в противоположную относительно вращения маховика 12 сторону. Так как поршневые полости пневмоцилиндров

43 закрыты, то при подъеме поршня

47 вверх происходит сжатие объема воздуха в поршневых полостях. Таким образом, при движении ползуна

3 вверх давление воздуха в поршневых полостях возрастает. Движение подвижных частей определяется но зависимости (8)

dv = дарг и е" где Р, и P — давление воздуха в поршневых и штоковых полостях пневмоци— линдров 43;

1 и f — суммарные поршневая и

1 штоковая площади поршней 47 пневмоцилиндров 43;

G — вес ползуна 3 и гайки 4;

ER — сумма приведенных сопротивлений (в направляющих ползуна, в винтовом механизме, подпятнике и подшипнике винта).

Изменение давления в поршневых полостях на ходе 5 вверх при закрытых поршневых полостях показано на фиг.10 (сплошная кривая). При включенном электромагните Э4 и открытом пневмораспределителе 49 часть воздуха стравливается через дроссель 56 в атмосферу и давление возрастает менее интенсивно (пунктирная кривая). Таким образом, дросселем 56 можно так отрегулировать систему, чтобы ползун 3 подходил к упорам 46 с минимальной скоростью без удара. .За время движения ползуна 3 вверх, за время технологической..паузы и части времени хода вниз электродвигатель 15 разгоняет маховик 12 от сКоРосТН м =03 Po cKQPocTH (4@< мвг

= Я мв, обеспечивая заданную кинетическую энергию, необходимую для деформирования следующей заготовки.

За указанное время происходит также наполнение ресивера 53 через редукционный клапан 55 сжатым воздухом заданного давления. Происходит также наполнение ресивера 54.

Экономический эффект при внедрении предлагаемого изобретения получается за счет снижения потерь энергии, расходуемой в муфте в процессе проскальзывания ее дисков при срабатывании.

1177173 з

Фиг. E

Vr г=6 (Риг. У

11п з у/

Фиг. 4

117i 3 73

1177173

1177173

Составитель И. Токарев

Текред .N.Пароцай Корректор В. Бутяга

Редактор А. Сабо

Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6985

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