Винтовой пресс

,И,Кононовтельство СССРВ 1/18, 1983. машиностроение, а и прессов, Сущность кция винтового пресР о и ржит станину 1, в установлен полсвязана гайка 4. становленным по 1, состоящих иэ ика 7. На верхнем иск 8, На станине овлен маховик 10,ГССУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(2) 06.12.90 (4) 23.03.93, Бюл. М 11 (71) Научно-исследовательский институт к нструкционных материалов и техноло ч ких процессов при МГТУ им,Н,Э.Баум Изобретение относится к области машностроения, а именно к конструкции прессов.Цельюизобретения является повышение надежности и упрощение конструкции песса,На фиг.1.изображен общий вид прессас астичными разрезами; на фиг,2 - разрез А+А на фиг,1 (при отключенной системе упр вления пресса; на фиг.3- тоже, в момент в лючения.системы управления пресса; на г.4 - то же, при включенной системе упвления пресса; на фиг.5 - то же, в момент ключения системы управления пресса; на г.6 - то же, при возвратном ходе ползуна есса; на фиг,7 - пневмосхема пресса. Винтовой пресс соден правляющих 2 которой 3 н 3, с которым жестко с пряженнаясвинтом 5,у д ижно в опорах станины и дпятника 6 и подшипн т рце винта 5 закреплен д 1 на подшипниках 9 устан й, винт, приводщим на верхнем маховика и диарнирные рычар ограничения ые на маховике нные по его дианенную ползущую с рычагом с диском, имеет со штоком силонного на диске, ги диска и махо ил. са содержит ползун с гайко ной маховик с винтом, несу торце диск, механизм связи ска. Механизм включает ш ги, силовой цилиндр, упо поворота диска, выполненн направляющие, расположе метру и имеющие подпружи ку, шарнирно связанн маховика, Рычаг, связанный упор, взаимодействующий вого цилиндра, установле при этом шарнирные рыча вика связаны общей осью. который через клиноременную передачу 11 и шкив 12 связан с электродвигателем 13. Диск 8 связан с рычагом диска 14 осью 15. С рычагом диска 14 связан рычаг маховика 16 при помощи оси 17, Рычаг маховика 16 связан с ползушкой 18 осью 19. Полэушка 19 установлена подвижно в направляющей 20, которая жестко закреплена на маховике 10. Для ограничения перемещения полэушки 18 предусмотрен упор 21, Ползушка 18 взаимодействует с маховиком 10 посредством пружины 22, Для управления прессом предусмотрен трубопровод 23, соединенныйчерез пневмораспределитель 24 с воздухопроводящей втулкой 25, установленной на винте 5, В верхней части винта 5 выполнено отверстие, соединяющее воздухоподводящую втулку 25 с силовым цилиндром 26, жестко закрепленным на диске 8,Шток 27 силового цилиндра 26 подпружинен пружиной 28 и имеет возможность взаимодействия с упором 29, установленным на рычаге диска 14. Для ограничения поворота рычага диска 14 предусмотрен ре(2) г =г 1+гг,40 45 50 гулируемый упор, выполненный в виде болта 30 с контргайкой 31, установленного на резьбе в кронштейне 32, который жестко закреплен на диске 8. Для возвратного хода полэуна 3 предусмотрены цилиндры 33, установленные на станине 1. Нижние полости цилиндров 33 соединены с трубопроводом 34, а верхние - с атмосферой. Штоки 35 цилиндров 33 связаны с кронштейнами 36, а последние установлены на ползуне 3, Для ограничения крайнего верхнего положения полэуна 3 на станине 1 установлены упоры 37. Пресс оснащен электропереключателем 38, а также ресивером 39.Пресс работает следующим образом.Нижние полости цилиндров 33 постоянно находятся под давлением Р сжатого воздуха, поступающего из магистрали через ресивер 39 и трубопровод 34.Под действием усилия где Я - площадь поршней цилиндров ЗЗ;Оп - вес полэуна 3 (и других деталей, жестко связанных с полэуном 3),штоки 35 через кронштейны 36 удерживают ползун 3 в крайнем верхнем положении, ограниченном упорами 37. Винт 5 с диском 8 также неподвижны. Пневмораспределитель 24 отключен, полости силового цилиндра 26 соединены с атмосферой, Включается электродвигатель 13, который через шкив 12 и клиноременную передачу 11 разгоняет маховик 10 до заданной угловой скорости аз. Маховик 10 запасает кинетическую энергию: где Зм - момент инерции маховика 10.Ползушка 18 прижата пружиной 22 к упору 21, который установлен таким образом, чтобы. обеспечивать совпадение центра оси 19 с осью вращения маховика 10, Происходит вращение маховика 10 с на. правляющей 20 и ползушкой 18 вокруг неподвижной оси 19 (фиг.2). Ось 15 установлена на неподвижном диске 8. Поэтому рычаг диска 14 и рычаг маховика 16, установленные на осях 15 и 19, также неподвижны.Для включения рабочего хода пресса подается команда на включение пневмораспределителя 24, который осуществляет включение системы управления пресса, Сжатый воздух из ресивера 39 через трубопровод 23, пневмораспределитель 24, воздухоподводящую втулку 25 и отверстие винта 5 поступает в полость цилиндра 26. Приэтом поршень силового цилиндра 26 сжимает пружину 28 и передает через шток 27усилие 0 = Р 31(где 31 - площадь поршня5 силового цилиндра 26) упору 29 рычага диска 14, перемещая последний при поворотемаховика 10 в положение, показанное нафиг,З, до соприкосновения упора 29 с рычагом маховика 16, Таким образом, управле 10 ние работой пресса осуществляется одниммалогабаритным силовым цилиндром 26,что снижает расход воздуха. Между рычагомдиска 14 и рычагом маховика 16 образуется"мертвый угол", что обеспечивает невоз 15 можность поворота рычага маховика 16 относительно рычага диска 14 от действиялюбой силы, направленной от оси 19 к оси15.Происходит также перемещение оси 1920 относительно оси 15 на величину и (фиг.З),при этом ось 19 смещается относительнооси вращения маховика 10 на величину и.Ось 19 воздействует на ползушку 18, и последняя смещается вдоль направляющей20, одновременно сжимая пружину 22 навеличину и,При дальнейшем повороте маховика 10с направляющей 20 и ползушкой 18, ось 19стремится повернуться по окружности ра 30 диусом й, Однако этому препятствует рычагдиска 14 и рычаг маховика 16, находящиесяв неподвижном положении относительнодруг друга и имеющие возможность вращения только вокруг оси 15, закрепленной на35 неподвижном диске 8 Поэтому ось 19 совершает поворот по дуге с центром на оси15 и радиусом где гт - расстояние между центрами осей 15 и 17; .г 2 - осей 17 и 19.При этом происходит увеличение величины смещения осей вращения маховика 10 и оси 19. Ползушка 18 продолжает перемещаться вдоль направляющей 20, увеличивая величину сжатия пружины 22, которая развивает усилие Рп, Через полэушку 18, ось 19, рычаг маховика 16, ось 17, рычаг диска 14 и ось 15, диск 8 воспринимает усилие В = Рп/сов /3 (3) где 3 - угол между осью 001, направляющей 20 и линией, соединяющей центры осей15 и 19.От действия усилия й создается усилие Г, направленное по касательной к радиусу (г-и) вращения центра оси 15(6) Ос19 ( а +р )соз эм Е = Й созф - ср) (4) гдЕ р- угол поворота направляющей 20 (на фиг.4 р =. О). От действия Г на диске 8 воэни 1кафт крутящий момент; М = Г (г - Ь) = Еп (г - Ь) созф - ср)/сов ф(5) Момент М с диска 8 передается на диск 5, который стремится повернуться в гайке 4, В резьбе гайки 4 возникает усилие Р, которое передается на ползун 3 и направлено вниз где Ос, а, р - среднийдиаметр, угол наклонаи угол трения, резьбы винта 5, При возраСт НИИ Гп да ОПрЕдЕЛЕННОГО ЗНаЧЕНИя Гп 1 (фиг,4) усилие Р достигает величины РРц, после чего ползун 3 перемещается вниз, происходит вращение винта 5 в гайке 4, Во 25 вр мя хода вниз ползун 3 через кронштейн 36 перемещает штоки 35, которые вытесня т сжатый воздух из цилиндров 33 через тр бопровод 34 в ресивер 39. Винт 5 и махо ик 10 вращаются как одно целое с углово скоростью в 1 и кинетической энергией: Т =1 мв в 1 /2 2(7) гд 1 мв = м+ 1 в - суммарный момент инерции маховика 10, винта 5 и других деталей, жестк связанных с маховиком 10 и винтом 5. Ползун 3 перемещается вниз до соприкосно 1 вения инструмента с заготовкой (не показаны), При этом корпус ползуна 3 40 вз имодействует с электропереключателем 38, который подает сигнал на отключение пневмораспределителя 24, При этом сжаты воздух из силового цилиндра 26 сбрас вается в атмосферу и пружина 28 45 во вращает шток 27 в исходное положение (фиг,5).Во время соприкосновения инструмента с заготовкой и ее деформировэнии полэун 3 с гайкой 4 затормаживаются, что приводит также к затормаживанию винта 5 с иском 8 до угловой скорости в 2. При этом происходит дальнейшее перемещение полки 18 вдоль направляющей 20 и сжатие пру-ы 22. Происходит также поворот рычага диска 14 с рычагом маховика 16 относительно центрв оси 15 до соприкосновения рычага диска 14 с регулируемым упором - болтом 30, после чего рычаг диска 14 с осью 17 вращаются кэк одно целое с диском 8, Ползушка 18 продолжает перемещаться вдоль направляющей 20, а рычаг маховика 16 поворачивается относительно центра оси 17, после чего рычаг диска 14 и рычаг маховика 16 выходят из "мертвого угла" (фиг.5). Регулируемый упор - болт 30 настраивается таким образом, что в момент выхода из "мертвого угла" пружина 22 сжимается на такую величину, что создает усилие Гпд, соответствующее заданному усилию Рд на ползуне 3, необходимому для деформирования заго- товки 2 Ед г -соз - (8) О, сц (а+р) сояПроисходит поворот рычага маховика 16 и рычага диска 14 в положение, показанное на фиг.6, Усилие й не передается нэ ось 15, а следовательно и момент М - на винт 5,Система управления пресса отключена, Ползушка 18 под действием усилия Гпд возвращается в исходное положение - до соприкосновения с упором 21 (фиг,2). Центр оси 19 совпадает с осью вращения маховика 10; происходит свободное вращение маховика 10 и ползушки 18 относительно оси 19, а значит - и относительно винта 5,В процессе деформирования заготовки с момента соприкосновения ее с инструментом до момента отключения системы управления пресса работа деформирования осуществляется кинетической энергией маховика 10 и винта 5- ЬТэ 1 = 1 мв(В 1 - Щ )/2 (9) Дальнейшее деформирование заготовки досмыкания матриц инструмента происходитза счет энергии винта 5: А 2 = ЬТэ 2 = 1 в(аЪ 1 - аЪ 2 )/2 (1 гдже аЫ = в 2 - угловая скорость вращения винта 5 в момент отключения системы уп- РаВЛЕНИЯ ПРЕССа, Вв 2 - УГЛОВаЯ СКОРОСТЬ вращения винта 5 в конце хода деформирован ия.Работа упругого деформировэния пресса и инструмента Аз после смыкания матриц инструмента осуществляется оставшейся кинетической энергией винта 5:АЗ = ЬТээ = 1 в Вв 2 /2 (11) Винт 5 останавливается, Маховик 10 продолжает ускоренно вращаться под действием момента, развиваемого электродвигателем 13.1803335 г д За время хода деформирования скорость вращения маховика 10 уменьшается оте до иа, Скорость вращения электродвигателя 13 также уменьшается от йъд =в 1 дойьд 2 -са, где - передаточное отношение 5. клиноременной передачи 11,Момент инерции ив рассчитывается таким образом, чтобы за ход деформированияскорость вращения электродвигателя 13при максимальной работе деформирования 10, А не выходила,за пределы установленногорежима работы электродвигателя 13.. После окончания хода деформированияползун 3 с гайкой 4, вращая винт 5 с диском8, возвращается в исходное положение под 15действием силы Рц до соприкосновения супорами 37.Пресс готов к следующему ходу.За время движения ползуна 3 вверх, завремя технологической паузы и части времени хода вниз электродвигатель 13 разгоняет маховик 10 до номинальной скоростивращения, обеспечивая заданную кинетиче-скую энергию, необходимую для деформирования следующей заготовки. 25Предложенная конструкция содержитсистему управления, обеспечивающуювключение пресса при помощи одного малогабаритного силового пневмоцилиндра, аотключение при помощи механической системы, что снижает расход сжатого воздуха,о гю ггяагга а также не содержит элементов, подверженных сильному нагреву и износу в процессе работы, что повышает надежность пресса.Управление работой пресса не требует применения. сЛожных пневмо- и электро- и механических систем, что повышает надежность работы пресса и упрощает его конструкцию. Формула изобретения Винтовой пресс, содержащий станину, в направляющих которой установлен ползун с гайкой, сочлененной нарезкой с винтом, размещенным с возможностью вращения в опорах станины, приводной маховик с винтом, несущим на верхнем торце диск, механизм, включающий рычаги, шарнирно связанные соответственно с маховиком и диском, силовой цилиндр и упор ограничения поворота диска, о т л и ч а ющ и й с я тем, что. с целью повышения надежности и упрощения конструкции, на маховике выполнены направляющие, расположенные по его диаметру и имеющие подпружиненную ползушку, шарнирно связанную с рычагом маховика, а рычаг, связанный с диском, имеет упор, взаимодействующий со штоком силового цилиндра, установленного на диске, при этом шарнирные рычаги диска и маховика связаны общей осью, 1803335,цактор Е.Полионо Корректор З.Са роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Гагарина,аказ 1028 ВНИИП И 88 27,ц ставитель В.Кононхред М.Моргентал Тираж Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5