Кривошипный пресс для выполнения разделительных операций

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях кривошипных прессов для выполнения разделительных операций. Пресс содержит станину, с которой жестко связан цилиндр с поршнем. Поршень связан посредством штока с ползуном исполнительного механизма, включающего кривошип и шатун. Пресс оснащен компрессором и внутренней пневмосетью, в которую встроены вентили, обратные клапаны, впускные и выпускные регулируемые клапаны для соединения рабочей полости цилиндра и компрессора между собой, с внешней пневмосетью и с атмосферой. При этом обеспечивается создание в рабочей полости цилиндра давления для воздействия на ползун с постоянным усилием при его перемещении от момента начала пластической деформации до момента прохождения ползуном крайнего рабочего положения. Также обеспечивается снижение усилия, действующего на ползун, до нулевого значения при движении последнего из крайнего рабочего положения в крайнее исходное положение. В результате повышается надежность и долговечность пресса. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении кривошипных прессов для выполнения разделительных операций.

Известно, что для выполнения разделительных операций применяются прессы, исполнительный механизм которых состоит из кривошипа, шатуна, ползуна и станины (см. Свистунов В.Е. Кузнечно-прессовое оборудование. - М.: МГИП, 2008. - 697 с.). При выполнении разделительных операций наблюдается явление скола. При сколе энергия упругой деформации, накопленная в процессе технологической операции, после ее окончания за малый промежуток времени переходит в энергию собственных колебаний, разрушая элементы пресса. К основным способам снижения разрушительных последствий упругой разгрузки в кривошипных прессах относятся недогрузка пресса по усилию при выполнении разделительной операции, повышение жесткости машин и создание статистической равнопрочности конструкции пресса как при приложении к ползуну прямой нагрузки, совпадающей по направлению с технологической, так и обратной, направленной в противоположную сторону. Отмеченные выше способы ослабления отрицательных последствий упругой разгрузки не устраняют основную причину, приводящую к возбуждению колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является выбранный в качестве прототипа пресс (RU 2246405 С2, 20.02.2005, В30В 1/00, 26 с.). У данного пресса силовой привод нагружающего элемента выполнен в виде пружины, либо в виде гравитационной массы, либо в виде пневматического или гидравлического цилиндра, соединенного с пневматическим аккумулятором давления. Привод для установки нагружающего элемента в исходное перед рабочим ходом положение выполнен в виде силового привода элемента противодавления, подключенного к внешнему источнику энергии. При этом элемент противодавления выполнен в виде шатунов кривошипно-ползунного механизма, а маховик кинематически связан с эксцентриковым валом муфтой сцепления, обеспечивая регулирование скорости перемещения элемента противодавления относительно опорного стола в направлении нагружения обрабатываемого материала.

Недостатком прототипа является малая продолжительность снятия нагрузки с элементов пресса в момент скола. Время, в течение которого силовой привод нагружающего элемента и силовой привод противодавления в момент скола не подвергаются нагрузке со стороны обрабатываемой детали из-за большой инерционности последних, оказывается много больше периода собственных колебаний как станины пресса, так и элементов силовых приводов, что и ведет к возбуждению нежелательных колебаний.

Сущность изобретения заключается в том, что кривошипный пресс для выполнения разделительных операций, содержащий станину и исполнительный механизм, включающий кривошип, шатун и ползун, дополнен жестко связанным со станиной цилиндром с размещенным в нем поршнем, который связан посредством штока с ползуном, компрессором и внутренней пневмосетью, вентилями, обратными клапанами, впускными и выпускными регулируемыми клапанами для соединения рабочей полости цилиндра и компрессора между собой, с внешней пневмосетью и с атмосферой. Дополнительное оборудование обеспечивает возможность создания в рабочей полости цилиндра давления, обеспечивающего постоянное усилие воздействия на ползун при его перемещении от момента начала пластической деформации до момента прохождения ползуном крайнего рабочего положения (КРП) и снижение упомянутого усилия до нулевого значения при движении ползуна от КРП в крайнее исходное положение (КИП). Так как процесс снятия нагрузки на ползун произойдет за большой промежуток времени (за время, значительно большее, чем периоды возбуждаемых колебаний), колебания не будут возбуждаться. Энергия, запасенная прессом в начале технологической операции (энергия упругой деформации), будет возвращаться прессу при движении ползуна от КРП в КИП.

Технический результат - повышение надежности и долговечности пресса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг.1 - схема дополнительного устройства пресса; фиг.2 - типовой график нагрузки пресса для операции вырубки.

Дополнительное устройство пресса (фиг.1) состоит из цилиндра 1, закрепленного в станине 2 пресса, поршня 3, связанного с ползуном 4 штоком 5, компрессора 6, состоящего из цилиндра 7, поршня 8, размещенного в цилиндре 7, штока 9, который приводится в движение от привода компрессора 6, воздухосборника 10, обратных клапанов 11, 12, 13, 14, выпускных регулируемых клапанов 15 и 22, впускного регулируемого клапана 19, внутренней пневмосети 16. Выпускной регулируемый клапан 15 соединяет воздухосборник 10 с внешней пневмосетью 17. Воздухосборник 10 компрессора 6 посредством внутренней пневмосети 16, вентиля 18, впускного регулируемого клапана 19 связан с рабочей полостью цилиндра 1. Внутренняя пневмосеть 16 связывает рабочую полость цилиндра 1 с помощью вентиля 20 с атмосферой 21 и с помощью выпускного регулируемого клапана 22, вентиля 23 и обратного клапана 24 с компрессором 6 и внешней пневмосетью 17. Вентили 18, 20 срабатывают от устройства, расположенного на станине 2 и определяющего положение ползуна 4 относительно станины 2.

Пресс работает следующим образом.

Перед началом технологической операции регулируют впускные и выпускные клапаны 15, 19, 22 на необходимые давления срабатывания. Выпускной регулируемый клапан 22 должен открываться, если давление в рабочей полости цилиндра 1 превысит значение p, удовлетворяющее условию

где F_n - номинальное усилие при проведении технологической операции (см. фиг.2), D - внутренний диаметр цилиндра 1, n - число цилиндров 1, p_am - атмосферное давление. Впускной регулируемый клапан 19 должен закрываться при достижения давления в цилиндре 1 значения p₁<p. Разница давлений должна быть как можно меньшей. Выпускной регулируемый клапан 15 должен быть настроен на такое давление р₂, при котором понижение давления в воздухосборнике 10 за время потребления воздуха за один цикл не приводило к значению, меньшему р₁.

Затем открывается вентиль 23. Сжатый воздух из внешней магистрали 17 через обратный клапан 24 поступает в компрессор 6. Включают компрессор. Движущийся поршень 8 с помощью обратных клапанов 11, 12, 13, 14 перебрасывает поступающий сжатый воздух в воздухосборник 10, повышая в нем давление до значения р₂. Если давление в воздухосборнике превышает заданное значение р₂, избыточный воздух будет сбрасываться через выпускной регулируемый клапан 15 во внешнюю пневмосеть 17.

Перед началом технологической операции ползун находится в верхнем исходном положении (ВИП). Вентиль 18 закрыт, а вентиль 20 открыт. В нижней полости цилиндра 1 давление атмосферное. При движении ползуна от ВИП до момента скола давление воздуха в цилиндре 1 остается атмосферным. В момент скола от устройства, связанного с ползуном 4, на вентиль 18 поступает команда на открытие, а на вентиль 20 - на закрытие. Так как давление в цилиндре 1 меньше значения p₁, воздух из воздухосборника 10 через открытый впускной регулируемый клапан 19 поступает в цилиндр 1, поднимая в нем давление до значения p₁. При дальнейшем движении ползуна 4 до КРП выпускной регулируемый клапан 22 поддерживает в цилиндре 1 неизменным значение давления р. В отмеченный промежуток времени впускной регулируемый клапан 19 окажется закрытым, избыточный воздух будет вытесняться через выпускной регулируемый клапан 22 во внутреннюю пневмосеть 16. Так как давление во внутренней пневмосети 16 за выпускным регулируемым клапаном 22 будет выше, чем давление во внешней пневмосети 17, вытесненный из цилиндра 1 воздух перейдет в компрессор 6. В КРП положении ползуна вентиль 18 закрывается. При движении ползуна от КРП к ВИП происходит адиабатическое увеличение объема воздуха, находящегося в рабочей полости цилиндра 1. Так как количество воздуха в указанной полости остается неизменным, то давление и, следовательно, сила воздействия на ползун будут медленно понижаться. Как только давление в рабочей полости цилиндр 1 станет равным атмосферному, вентиль 20 открывается и остается открытым до следующего скола. С помощью вентилей 18 и 20 и регулируемых входного 19 и выходного 22 клапанов компрессора 6 устройство поддерживает в рабочей полости цилиндра 1 такое давление, при котором усилие на ползун от момента скола до момента прохождения ползуном КРП остается неизменным, а при движении ползуна от КРП к КИП на расстояние, примерно равное 0,9 Н (Н - ход ползуна), медленно понижается до нулевого значения (см. фиг.2, на которой усилие на ползун, созданное рассматриваемым устройством, показано пунктирной линией).

Кривошипный пресс для выполнения разделительных операций, содержащий станину и исполнительный механизм, включающий кривошип, шатун и ползун, отличающийся тем, что он снабжен жестко связанным со станиной цилиндром с размещенным в нем поршнем, который связан с ползуном посредством штока, компрессором и внутренней пневмосетью с вентилями, обратными клапанами, впускными и выпускными регулируемыми клапанами для соединения рабочей полости цилиндра и компрессора между собой, с внешней пневмосетью и с атмосферой с обеспечением возможности создания в рабочей полости цилиндра давления, обеспечивающего воздействие на ползун с постоянным усилием при его перемещении от момента начала пластической деформации при осуществлении разделительной операции до момента прохождения ползуном крайнего рабочего положения и снижение упомянутого усилия, действующего на ползун, до нулевого значения при движении последнего из крайнего рабочего положения в крайнее исходное положение.