Винтовой пресс

(9) 51)4 В 30 В 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ТЕТ СССРИ ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У АВТОРСК е(56) Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3633120/25-27,кл. В 30 В 1/318, 1983.(54) (57) ВИНТОВОЙ ПРЕСС, содержащийсмонтированный в направляющих станиныползун с закрепленной в нем гайкой,сочлененной нарезкой с винтом, размещенным с возможностью вращенияв опорах станины, приводной маховики связывающую маховик с винтомфрикционную муфту с ведущим и ведомыми дисками и дополнительным фрионным диском, связанным посредссерег с поршнем муфты, а такжевые цилиндры, причем на поршне уфвыполнены упоры оГраничения поворотасерег, о т л .и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД, он снабжен дросселями, установленными намаховике дополнительными пневмоцилиндрами со штоками и связанными с посл дними поворотными секторами и роликами, смонтированными на серьгах с возможностью контакта с поворотнымисекторами, а поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров связанычерез дроссели с полостью пневмоцилиндра муфты.1172745 ставитель И.Токаревхред М.Гергель Корректор В.Синицкая елинска едакто Заказ 4959/ 15ВНИ сн 130 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная Тираж 634 ИПИ Государственного делам изобретений Москва, Ж, Раушкомите и откр кая на СССРий д. 4. Изобретение относится к областимашиностроения, а именно, к конструкции винтовых прессов.Целью изобретения является повышение КПЛ пресса за счет снижениярасхода сжатого воздуха.На Фиг. 1 показан пресс, общийвид, с частичными разрезами; нафиг. 2 - вид по стрелке А на Фиг. 1;на фиг. 3 - узелна Фиг. 1; на 1 Офиг. 4 - разрез Б-Б на Фиг. 1;на фиг5 и б - разрез В-В на Фиг. 4при различных положениях шарнирныхсерег; на Фиг. 7 - разрез Г-Г наФиг. 5; на фиг. 8 - графики измене 15ния давления в верхних полостях возвратных цилиндров; на фиг. 9 - пнев"матическая схема управления цилиндром муфты, дополнительными и возвратными цилиндрами; на фиг. 10 - графики распределения работ при деформировании заготовки.Винтовой пресс содержит станину 1,в направляющих 2 которой установленползун 3, в котором смонтирована 25гайка 4, сопряженная с винтом 5,Винт 5 установлен подвижно в подпятнике б и подшипнике 7 на станине 1пресса. Подшипник 7 установлен настанине 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 втул 35ке 8 на подшипниках 11 установленмаховик 12, который клиноременнойпередачей 13 связан со шкивом 14электродвигателя 15 закрепленногона станине 1. На маховике 12 установлена управляемая Фрикционная муфта, состоящая из ведущего фрикционного диска 16, связанного шлицевымсоединением с маховиком 12. На диске 16 закреплены Фрикционные накладки 17 и 18. Фрикционная накладка 19закреплена на маховике 12. Со шлицевой втулкой 9 связаны ведомые Фрикционные диски 20 и 21, Диски 16, 20и 2 1 подпружинены пружинами такимобразом, чтобы при отключенной муфтеФрикционные накладки,17 - 19 не соприкасались с дисками 20 и 21 (пружины не показаны).На маховике 12 установлен пневмо цилиндр 22, поршень 23 которого шлицевым соединением связан с маховиком 12 и подпружинен через шпильки 24 745 гпружинами 25. С поршнем 23 посредством серег 26 связан дополнительныйфрикционный диск 27 с Фрикционной накладкой 28. Серьги 26 связаны с поршнем 23 и диском 27 посредствомшарниров 29. Серьги 26 имеют такуюдлину, чтобы при отключенной муфте Фрикционная накладка 28 не соприкасалась с диском 20, На маховике установлены дополнительные пневмоцилиндры 30 и секторы 31, имеющие воэможность 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 Э 1 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 полэун 3 в верхнем положении. Электромагнит Э включен и пневмораспределитель 49 соединяет штоковую полость пневмоцилиндра 42 с атмосферой. Кронштейны 44 упираются в упоры 45. Включается электродвигатель 15, который через шкив 14 и клиноременную передачу 13 разгоняет маховик 12 до заданной угловой скорости Я. Маховик 12 запасает кинетическую энер гию2Т =1фм(1)Эм м 2.фгде 1 - момент инерции маховика.Для совершения хода разгона под вижных частей включается электромагнит Э 1, электромагнит Э 5 обесточен. Электромагнит Э переключает пневмораспределитель 47 и сжатый воздух из ресивера 50 поступает в пневмо 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 с винтом 5, входят в контакт с маховиком 1225 через фрикционные накладки 17 и 18 и диск 16 и накладку 19. 20 В момент срабатывания муфты линейная скорость 71 накладки 28 равна ,линейной скорости маховика 12, а ско- З 0 рость 7 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 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 рические образующие, относительно роликов 37, точки их контактов все время находятся на прямых, связывающих их центры вращения. В это время серьги 26 звнимают строго верти кальное положение. Время контакта секторов 31 и роликов 37 регулируется с помощью лросселей 54. Оно на 1 м=Ра 2 "Р (3) где Ра - усилие деформирования;0 - средний диаметр резьбы винта 5;вс - угол наклона резьбы винта 5,При достижении усилия Р = Рд на ходе Бд, момент в винтовом механизме достигает момента настройки муфты: М =Р(4) При дальнейшем росте усилия деформирования диски 20 и 2 1 винта 5 проскальзывают относительно фрикстраивается таким образом, чтобыобеспечить период выравнивания скоростей вращения винта 5 и маховика 12.После выравнивания скоростей последних цилиндрические образующие секторов 31 дальнейшим их вращениемвокруг осей 32 под действием усилийдополнительных пневмоцилиндров 30 выходят из взаимодействия с роликамими 37, а серьги 26 передают толькоосевое усилие от поршня 23 пневмоцилиндра 22.Муфта включена. При включенноймуфте винт 5 и маховик 12 вращаютсякак одно целое с кинематической энергиейф мвТ =1 (2)ма мв 2 фгде 1 =1 +1 - суммарный моментмв м 8инерции маховика ивинта 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 деформированиязаготовки. При этом работа деформирования производится и за счет накопленной кинетической энергии маховика 12 и винта 5. Электродвигатель 15 на рабочем ходу не отключается и продолжает передавать энергиюмаховику 12,Во .время рабочего хода усилиедеформирования 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:55 ционных накладок 17 - 19 и относительно маховика 12 и поршня 23.Скорость вращения винта 5 относительно скорости вращения маховика 12 уменьшается, поэтому линейнаяскорость 7 перемещения шарниров 29,установленных в поршне 23, становится больше линейной скорости шарниров 29, установленных в диске 27,связанном фрикционной накладкой 28с диском 20.Серьги 26 отклоняются, что обеспечивает перемещение вниз поршня 23до полной выборки зазора о. 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 Рна ходе Я есуществляется кинетической энергиейвинта 5. Часть энергии винта 5 послеокончания хода деформирования расходуется на упругую деформацию пресса и штампа, до усилия Р.Таким образом деформирование поковки осуществляется кинетическойэнергией маховика и винта. Работа дефоркирования А осуществляется кинетической энергией маховика и винта2мв, - мвА =ЬТ =1 (5)Э 1 мв где Я мв - угловая скорость вращениямаховика и винта передначалом хода деформирования;бмв - угловая скорость вращениямаховика и винта в моментсрабатывания муфты.Работа деформирования А осуществляется кинетической энергией винта2 2Ыв, - вгА =вТ =1 (6)2 э 2 в 2 ф где бдв, = ив - угловая скорость вращения винта после отключения муфты;Яв, - угловая скорость вращения винта в концехода деформирования.Работа упругой деформации пресса и штампа осуществляется оставшейся кинетической энергией винта 5ф в,гА =ьТ =1 (7)эв вВинт 5 останавливается, а махо,вик 12 продолжает ускоренно вращаться под действием момента, развиваемого электродвигателем 15.. За время хода деформирования скорость вращения маховика уменьшиласьот Яюв до ввв . Скорость вращения1 гэлектродвигателя 15 также уменьшила.сь от Яэд 1 дав до Яэ,д - 1 О)мвв(где- передаточное отношение клино 1 О ременной передачи).Момент инерции 1рассчитантаким образом, чтобы за ход деформирования скорость вращения электродвигателя 15 при максимальной рабо 15 те деформирования А 1 не выходилаза пределы установившегося режимаработы электродвигателя 15,После окончания хода деформирования и остановки винта 5 ползун 3 под20 действием силы давления воздухав поршневой полости цилиндра 42 начинает ускоренно перемещаться вверх.В этот момент электромагнит Э 1 обесточивается и пневмораспределитель 4725 соединяет цилиндр 22 с атмосФерой.Поршень 23 под действием пружин 25перемещается в крайнее верхнее положение, серьги 26 под действием пружин 30 занимают вертикальное полоЗО жение и затем поднимают вверхдиск 27, отводя фрикционные накладки 28 от диска 20.При обесточивании электромагнита31 пневмораспределитель 47 связываеттакже и поршневые полости дополнительных пневмоцилиндров 30 черездроссель 54 с атмосферой. Под действием пружин 36, действующих на поршни 35, штоки 34 с рычагами 33 пере 4 О мещают секторы 31, которые, вращаясьвокруг. 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 исерьги 26 занимают вертикальное положение, Электромагнит Э также обесточивается и пневмораспределитепь 49перекрывает связь штоковых полостейпневмоцилиндров 42 с атмосферой. При 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 1 О 7линдров 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:ш - =Г Р -й Р -С-ЕК,дч(8)Дг 1 4 2 21где Р и Р - давления воздухав поршневых и .штоковыхполостях пневмоцнлиндров 42;Й и Г - суммарные поршневая и 15штоковая площадки поршней 46 пневмоцилиндров 42;- вес ползуна 3 и гайки 4; 20й К - сумма приведенных сопротивлений (в направляющих ползуна, в винтовом механизме, подпятнике и подшипнике 25винта) .Изменение давления в поршневых полостях на ходе вверх при закрытых . 45 8поршневых полостях показано на фиг. 8 сплошной линией. При включенном электромагните Э и открытом пневмораспределителе 48 часть воздуха стравливается в атмосферу черездроссель 53 и давление Р возрастает менее интенсивно (пуйктирная линия). Таким образом, дросселем 53 можно отрегулировать систему так, чтобытнолзун 3 подходил к упорам 45 с минимальной скоростью без удара.За время движения ползуна 3 вверх, за время технологической паузы и ча . - ти времени хода вниз электродвигатель 15 разгоняет маховик 12 от скорости Я,И до скорости ыц Иц , обеспечивая заданную кинетини зческую энергию, .необходимую для деформирования следующей заготовки.За указанное время происходит также наполнение ресивера 50 через редукционный клапан 52 сжатым воздухом заданного давления. Происходит также наполнение ресивера 51. Цикл работы пресса закончен.Таким образом, снижается расход сжатого воздуха, необходимого для работы. системы включения пресса.