Винтовой пресс

 

Использование: машиностроение, а именно - конструкции прессов. Сущность изобретения: конструкция винтового пресса содержит ползун с гайкой, винт, приводной маховик с винтом, несущим на верхнем торце диск, механизм связи маховика и диска . Механизм включает шарнирные рычаги , силовой цилиндр, упор ограничения поворота диска, выполненные на маховике направляющие, расположенные по его диаметру и имеющие подпружиненную ползушку, шарнирно связанную с рычагом маховика. Рычаг, связанный с диском, имеет упор, взаимодействующий со штоком силового цилиндра, установленного на диске, при этом шарнирные рычаги диска и маховика связаны общей осью. 7 ил.

„„5U„„1803335 А1 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (sI)s В 30 В 1/18

ГС СУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (гфспАтент сссР) (, )Г1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912831/27 (2 ) 06.12.90 (4 ) 23.03.93, Бюл. М 11 (71) Научно-исследовательский институт к нструкционных материалов и технологич ких процессов при МГТУ им.Н.З.Баума) А.В.Сафонов и В.И.Кононов () Авторское свидетельство СССР

М 1172745, кл. В 30 B 1/18, 1983. (5/i) ВИНТОВОЙ ПРЕСС (57) Использование: машиностроение, а именно — конструкции прессов. Сущность и обретения: конструкция винтового пресИзобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции прессов.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции пресса.

На фиг.1 изображен общий вид пресса с 4астичными разрезами; на фиг,2 — разрез

А+А нэ фиг.1 (при отключенной системе упр вления пресса); на фиг.3- тоже, в момент в лючения.системы управления пресса; на ф г.4 — то же, при включенной системе упр вления пресса; нэ фиг.5- то же, в момент о ключения системы управления пресса; на ф г.6 — то же, при возвратном ходе ползуна и есса; на фиг.7 — пневмосхема пресса.

Винтовой пресс содержит станину 1, в н правляющих 2 которой установлен полз н 3, с которым жестко связана гайка 4. с пряженная с винтом 5, установленным под ижно е опорах станины 1, состоящих иэ и дпятника 6 и подшипника Y. На верхнем т: рце винта 5 закреплен диск 8. На станине

1 на подшипниках 9 установлен маховик 10, са содержит ползун с гайкой, винт, приводной маховик с винтом, несущим на верхнем торце диск, механизм связи маховика и диска. Механизм включает шарнирные рычаги, силовой цилиндр, упор ограничения поворота диска, выполненные на маховике направляющие, расположенные по его диаметру и имеющие подпружиненную ползушку, шарнирно связанную с рычагом маховика. Рычаг, связанный с диском, имеет упор, взаимодействующий со штоком сило вого цилиндра, установленного на диске, при этом шарнирные рычаги диска и маховика связаны общей осью. 7 ил. 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, соединенный через 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 ре1803335

Р„=P S Gn, Т= l во /2 (2) г =г1+ l2, 40

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 иа ползуие 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 P сжатого воздуха, поступающего из магистрали через ресивер 39 и трубопровод 34.

Под действием усилия где S - площадь поршней цилиндров ЗЗ;

Gn — 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 mo. Маховик 10 запасает кинетическую энергию: где 1м — 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, ъоздухоподводящую втулку 25 и отверстие винта

5 поступает в полость цилиндра 26. При этом поршень силового цилиндра 26 сжимает пружину 28 и передает через шток 27 усилие 0 = P S1(ãäå S1 — площадь поршня силового цилиндра 26) упору 29 рычага диска 14, перемещая последний при повороте маховика 10 в положение, показанное на фиг.3, до соприкосновения упора 29 с рычагом маховика 16, Таким образом, управле10 иие работой пресса осуществляется одним малогабаритным силовым цилиндром 26, что снижает расход воздуха. Между рычагом диска 14 и рычагом маховика 16 образуется

"мертвый угол", что обеспечивает невоз15 можность поворота рычага маховика 16 относительно. рычага диска 14 от действия любой силы, направленной от оси 19 к оси

15.

Происходит также перемещение оси 19

20 относительно оси 15 на величину h (фиг.3), при этом ось 19 смещается относительно оси вращения маховика 10 на величину h.

Ось 19 воздействует иа ползушку 18, и последняя смещается вдоль направляющей

20, одновременно сжимая пружину 22 на величину h.

При дальнейшем повороте маховика 10 с направляющей 20 и ползушкой 18, ось 19 стремится повернуться по окружности ра30 диусом h, Однако этому препятствует рычаг диска 14 и рычаг маховика 16, находящиеся в неподвижном положении относительно друг друга и имеющие возможность вращения только вокруг оси 15, закрепленной на

35 неподвижном диске 8..Поэтому ось 19 совершает поворот по дуге с центром иа оси

15 и радиусом где r1 — расстояние между центрами осей 15 и17; . г2 — 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 Fn, Через полэушку 18, ось 19, рычаг маховика 16, ось 17, рычаг диска 14 и ось 15, диск 8 воспринимает усилие

R = Fn/ñ0ç /3 (3) где p — угол между осью 001, направляющей 20 и линией, соединяющей центры осей

15 и 19.

От действия усилия R создается усилие F, направленное по касательной к радиусу (r-h) вращения центра оси 15

1803335

F = Й созф — y) (4) гдЕ р- угол поворота направляющей 20 (на фиг.4 р =. О). От действия F на диске 8 возни1 кафт крутящий момент:

M = F . (r — h) = Fï, (г h) созф — р)/cos р (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

2М

О . т9 (а+р) (6) Ос 19 (a +p) cos где О,, а, р — средний диаметр, угол наклона и угол трения, резьбы винта 5, При возраст нии F> до определенного значения F>< (фиг.4) усилие P достигает величины P > Рц, после чего ползун 3 перемещается вниз, происходит вращение винта 5 в гайке 4. Во 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 N> и кинетической энергией:

Тэм = 1мв О)) /2

2 (7) гдЕ 1мв =! м+ 1в — суммарный момент инерции маховика 10, винта 5 и других деталей, жестк связанных с маховиком 10 и винтом 5.

Пдлзун 3 перемещается вниз до соприкосновения инструмента с заготовкой (не показаны), При этом корпус ползуна 3 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 во вращает шток 27 в исходное положение (фиг.5).

Во время соприкосновения инструмента с заготовкой и ее деформировэнии ползун 3 с гайкой 4 затормаживаются, что приводит также к затормаживанию винта 5 с иском 8 до угловой скорости в2. 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 центре 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

5 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 вели10 чину, что создает усилие Епд, соответствующее заданному усилию Рд на ползуне 3, необходимому для деформирования заготовки р 2 F,„r h cos (8) О, tg (а+р) . cos/3

A1 = ЛТэ1 = 1мв(СО1 — М3 )/2 (9) Дальнейшее деформирование заготовки до

"О. смыкания матриц инструмента происходит за счет энергии винта 5:

А2 = ЬТэ2 = в(в в1 ®в2 )/2

2 2 (10) 45 гдже а в = а2 — угловая скорость вращения винта 5 в момент отключения системы упРаВЛЕНИЯ ПРЕССа, а в2 — 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:

55 Аз = ЬТээ = 1в слв2 /2 (11)

Винт 5 останавливается, Маховик 10 продолжает ускоренно вращаться под действием момента, развиваемого электродвигателем 13.

Происходит поворот рычага маховика 16 и рычага диска 14 в положение, показанное

20 на фиг.6. Усилие R не передается нэ ось 15, а следовательно и момент М вЂ” на винт 5, Система управления пресса отключена.

Ползушка 18 под действием усилия Гпд возвращается в исходное положение — до со25 прикосновения 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, 30 B процессе деформирования заготовки с момента соприкосновения ее с инструментом до момента отключения системы управления пресса работа деформирования осуществляется кинетической энергией ма35 ховика 10 и винта 5. 1803335

t2

У

За время хода деформирования скорость вращения маховика 10 уменьшается от о) до og. Скорость вращения электродвигателя 13 также уменьшается от аъд = 1 в до иьин - i ñà, где! — передаточное отношение 5 клиноременной передачи 11.

Момент инерции IMs рассчитывается таким образом, чтобы за ход деформирования скорость вращения электродвигателя 13 при максимальной работе деформирования 10, A) не выходила .за пределы установленнаго режима работы электродвигателя 13.

После окончания хода деформирования ползун 3 с гайкой 4, вращая винт 5 с диском

8, возвращается в исходное положение пад 15 действием силы Рц до соприкосновения с упорами 37.

Пресс готов к следующему ходу.

3а время движения ползуна 3 вверх, за время технологической паузы и части вре- 20 мени хода вниз электродвигатель 13 разгоняет маховик 10 до номинальной скорости вращения, обеспечивая заданную кинетиче- скую энергию, необходимую для деформи-рования следующей заготовки. 25

Предложенная конструкция содержит систему управления, обеспечивающую . включение пресса при помощи одного малогабаритного силового пневмоцилиндра, а отключение при помощи механической си- 30 стемы, что снижает расход сжатого воздуха, М 2б 22Я)8212737 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 юшийся 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

180Ш5

1803335

И 28 27

Фиг,7

Составитель В.Кононов

ТехРед М.МоРгентал КоРРектоР 3 Салко

Рецактор Е.Полионова

Заказ 1028 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101