Винтовой пресс

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ц 4 В 30 В 1/ ЕНИЯ ЬСТВ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭО Н АВТОРСКОМУ СЗИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1143613, кл. В 30 В 1/18, 07.0,83,(54)(57) ВИНТОВОЙ ПРЕСС, содержащийсмонтированный в направляющих станины ползун с закрепленной в нем гайкой, сочлененной нарезкой с винтом,размещенным с возможностью вращенияв опорах станины, приводной маховики связывающую маховик с винтомфрикционную муфту с ведущими и ведомыми дисками и дополнительнымфрщсционным диском, связанным при 901177173 А помощи серег с поршнем муфты, атакже силовые цилиндры, причем напоршне муфты выполнены упоры ограничения поворота серег, о т л и ч а ющ и й с я 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 возможностьконтакта с упорами, на торцовойповерхности поршня муфты и на упорах выполнены соответствующие одиндругому скосы, а поршневые полостидополнительных нневмоцилиндров связаны через дроссели с полостьюпневмоцилиндра муфты.1177173 юг. Ю Составитель И. ТокаревТехред.М,Пароцай КорректорВ. Бутя едактор А. Саб Заказ оми отк г аушскаяТираж 633 ПИ Государствен делам изобретеМосква, И,Подписноеета СССРытийнаб., д. 41 11771Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции прессов.Цель изобретения - повьппенио КПД пресса эа счет снижения работы тре ния при проскальзывании дисков муфты.На фиг.1 изображен пресс с частичными разрезами, общий вид, на фиг.2 - вид А на фиг.1; на Фиг.З положение шарнирных упоров при включенной муфте и при срабатывании муфты; на фиг. 5 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 6 и 7 - узел 11 на фиг. 5 (при включенной и вьи;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 30 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 электродвигателя 15, который установлен на станине 1. На маховике 12 установлена управляемая фрикционная муфта, состоящая из ведущего фрикционного диска 16, связанного шли 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 сьяэацы 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 касались с дисками 20 и 21.На маховике 12 установлен пневмо. цилиндр 22, пе шень 23 которого име. ет на торцовой части скосы 24 и шлицевым 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 иневмоцилиндр 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 Э 2 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-Э 5 также обесточены. Включается электродвигатель 15, которыйз 1177 через шкив 14 и клиноременную передачу 13 разгоняет маховик 12 до заданной угловой скорости Я, Махо- . вик 12 запасает кинетическую энер. гиюл 5 30 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 пром1 эм м 2(1)где 3 ц - момент инерции маховика.Для совершения хода разгона подвижных частей включается электромагнит 33, электромагнит Э 2 обесточивается. Штоковые полости пневмоцилиндров 43 соединяются с атмосферой,а в поршневые полости пневмоцилиндров 43 подается воздух из рессивера 54.Под действием давления сжатоговоздуха в пневмоцилиндрах 43 и весаползуна 3, последний ускоренно перемещается вниз с гайкой 4, которая20разгоняет винт 5 и связанные с нимшлицевую втулку 9 и диски 20 и 21,всторону вращения маховика 12,Так как суммарный момент инерциивинта 5, втулки 9 и дисков 20 и 21 25существенно меньше момента инерциимаховика 12, то разгон винта 5 осуществляется до скорости вращениямаховика 12 на меньшей части ходаползуна 3 вниз.При достижении винтом 5 скоростивращения маховика 12 включаетсяэлектромагнит Э 1, который переключает пневмораспределитель 48, исжатый воздух из рессивера 53поступает в пневмоцилиндр 22 муфты.35Под действием давления воздухапоршень 23 опускается вниз и черезсерьги 27 опускает вниз диск 28 сфрикционной накладкой 29. Под дей 40ствием диска 28 и накладок 29 опускаются вниз диски 20,16 и 21. Приэтом диски 20 и 21, связанные свинтом 5, входят в контакт с маховиком 12 через фрикционные накладки17 и 18 и диск 16, и накладку 19.45Ф 1 уфта 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 ( 7) и диска 20 ( Ч ) одинаковы. В случае, если скорость вращения винта 5 боль ше скорости вращения маховика 12, то в момент смыкания накладки 29 и диска 20 происходит проскальзывание 173 4 между накладкой 29 и диском 20, апри дальнейшем перемещении поршня23 и дисками 20, 16 и 21 и накладка"ми 17-19 до выравнивания скоростейвращения винта 5 и маховика 12.При этом серьги 27 прижимаются к упорам 32 поршня 23 пружинами 31 исилой трения между накладками 29 идиском 20.При включении электромагнита 31пневмораспределитель 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 36перемещаются к центру вращения маховика 12, сжимая пружины 38 и темсамым перемещая упоры 34 до контактаих скосов 35 со скосами 24 поршня23. Время перемещения упоров 34настраивается с помощью дросселей57 таким образом, чтобы они подходили и упирались скосами 35 в скосы 24поршня 23 до момента передачи муфтойкрутящего момента, т.е. до началахода деформирования.При включенной муфте винт 5 и ма-ховик 12 вращаются как одно целое скинетической энергией01 мвэмв мв , (2)где 3: 3, 3 - суммарный моментинерции маховика и винта другихдеталей, связинных с маховиком ивинтом,Положение поршня 23, серег 27,дисков 20 и 28 показано на фиг.7.Электромагнит ЭЗ обесточивается, аэлектромагниты 32 и 35 включаются. Пневмораспределитель 51 соединяетштоковую 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.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)срф -Р - фм(3) где Г - усилие деформирования;12 с- сРеДний ДиаметР Резьбывинта 5;с 6 - угол наклона резьбывинта 5.При достижении усилия= , на ходе 6 момент в винтовом механиз"мме достигает момента настройки муфты(4)ФПри дальнейшем росте усилияде- " 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 71 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 зазорумежду 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 23 перемещается вниз на большее расстояние, чтобы передатьнеобходимое усилие на диски 20, 16и 21 и включить муфту. При этомпосле каждого включения муфты упоры34 вступают в контакт с поршнем 23после его остановки в нижем положении. Скосы 24 поршня 23 выполненытакой длины, чтобы обеспечить надежный контакт со скосами упоров 34 10 независимо от износа фрикционныхнакладок 29, 17, 18 и 19 и дисков 20,16, 21 и положения упоров 34.Упоры 34 подпружинены к верхнимнаправляющим поверхностям пружинами 15 40 через штыри 39 для обеспечениямежду нижними направляющими поверхностями маховика и упоров 34 зазоры 31. Пружины 40 выполнены достаточно жесткими, чтобы не допуститьперемещение упоров 34 под действиемусилия, создаваемого поршнем 37.Диски 20, 16 и 21 под действиемпружин (не показаны) расходятся;обеспечивая свободное вращение дисков 20 и 21 относительно маховика 12.Дальнейшее деформирование поковкиДО УСИЛИЯ Р М , На .ХОДЕ э 4 ОСУществляется кинетической энергиейвинта 5. Часть энергии винта 5 после З 0 окончания хода деформирования расходуется на упругую деформацию прессаи штампа до усилияРабота деформирования А осуществляется кинетической энергией махо вика и винта: 45 55 А . Т 3в (5)И -Ю1 и МЕ .2где Ь)мв - угловая скорость враще 1ния маховика и винтаперед началом хода деформирования,Яу - угловая скорость вращеЕния маховика и винта вмомент срабатывания муфты.Работа деформирования А осуществляется кинетической энергией винта2 2502 З 2 Ь 2где бдв =Ив - угловая скорость1 2вращения винта послеотключения муфты,в - угловая скорость вращения винта в концехода деформирования.Работа упругой деформации пресса и штампа осуществляется оставшейся кинетической энергией винта35 Дэ =вТэ -1 . (7)1Винт 5 останавливается, а махо вик 12 продолжает ускоренно вращаться под действием момента, развиваемого электродвигателем 15.За время хода деформирования скорость вращения маховика уменьшается от Имв до О,в . Скорость врамвгщения электродвигателя 15 также уменьшается от я э =1 я до Яцгвг г1,эв - мвгде 1 - передаточное отношение клиноременной передачи.15Момент инерции 1 рассчитан таким образом, чТобы за ход деформирования скорость вращения электродвигателя 15 при максимальной работе деформирования 1 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 электромаг" нит Э 1 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 31 пневмораспределитель 48 связывает также и поршневые полости до 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.1Электромагнит 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)4 чф ргС Г " где Р, и Р - давление воздуха впоршневых и штоковыхполостях пневмоцилиндров 43;1 и 1 - суммарные поршневая иштоковая площади поршней 47 пневмоцилиндров 43;С - вес ползуна 3 и гайки 4;ЕЙ - сумма приведенных сопротивлений (в направляющих ползуна, ввинтовом 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 Э 4 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 технологическойпаузы и части времени хода вниз электродвигатель 15 разгоняет маховик 12 от скорости Им =И до скорости баммвг= 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.