Живов Л.И., Овчинников А.Г., Складчиков Е.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел IL

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

Рис.

11.11.

Гидравлический пресс с вращающимся

штамподержателем

Этот пресс обладает важным достоинством - единым приводом обоих ис-

полнительных механизмов, но в этом заключается и его недостаток - невоз-

можность увеличения угла поворота штампо держателя. Эксперименты между

тем показали, что наилучшее заполнение полостей штампов происходит при

многооборотном вращении штамподержателя, когда углы поворота верхнего

штампа больше 360°. Это можно реализовать только при независимых приводах

исполнительных механизмов. Конструктивно подобное решение было воплоще-

но в схеме гидравлического пресса вертикального типа с нижним ползуном и

верхним штамподержателем.

Гидравлический пресс вертикального типа (рис. 11.11). Ползун 6 в нем

размещен на торце плунжера-штока 5 и движется по направляющим планкам 7

стоек 18 станины. В столе 2 (нижней поперечине) установлен рабочий цилиндр 4,

в котором перемещается упомянутый плунжер с поршнем 3. В отверстии верх-

330

Глава 11. Прессы с вращающимся инструментом

ней поперечины 9 закреплена букса 10, фиксирующая неподвижное положение

штамподержателя 8 по высоте пресса.

В редукторе 12 сверху поперечины размещено зубчатое колесо 14 с боль-

шим моментом инерции, насаженное на вал-хвостовик штамподержателя. Шес-

терни 75, вращающие колесо, приводятся в движение гидромоторами 13: в за-

висимости от мощности пресса их может быть от двух до четырех. Поскольку на

штамподержатель действует сила снизу вверх, то он оперт на упорный подшип-

ник и скольжения или качения. Осевая точность вращения штамподержателя

обеспечена подшипником скольжения, установленном в буксе.

Гидропривод пресса работает так. При нажатии на кнопку «Пуск» сраба-

тывает электромагнит трехпозиционного распределителя 19. Его золотник,

поднимаясь, соединяет полость А цилиндра с напорной магистралью, а над-

поршневую полость В -со сливом. Под действием рабочей жидкости высокого

давления поршень 3 идет вверх, толкая плунжер 5 и ползун 6. Заготовка, уста-

новленная в нижнем штампе, при подъеме доходит до верхнего, укрепленного

в штамподержателе 8. Происходит ее осадка. С ростом сопротивления осадке

повышается давление жидкости в полости А. При достижении заданного дав-

ления электроконтактный управляемый датчик 1 посылает команду двухпози-

ционному распределителю 17. Золотник переходит вправо и соединяет на-

порную магистраль с гидромоторами 13. Их вращение через шестерни 15

передается зубчатому колесу 14, а

от

него - штамподержателю 8. Суммарный

крутящий момент гидромоторов достигает значения, достаточного для преодо-

ления сопротивления момента трения в контакте поверхностей штамп - заго-

товка. Немедленно возникают тангенциальные сдвиги в толще обрабатывае-

мого металла и нормальное сопротивление деформированию при ходе ползуна

вверх падает. Начинается циклическая стадия процесса: за снижением нор-

мального сопротивления следует ускорение врашения штамподержателя, воз-

растают тангенциальные сдвиги, но тогда вновь повышается нормальное со-

противление осадке. Исследователи усматривают в этом авторегулирование

силового режима.

Установленный в напорной магистрали дроссель 16 предназначен для ре-

гулирования объемов рабочей жидкости, поступающей в гидромоторы. Как

только штамп будет заполнен металлом, последует резкое повышение давле-

ния в полости А. Датчик 7, переориентированный датчиком хода на повышен-

ное давление, дает команду распределителю 19 на опускание золотника:

полость А соединяется со сливом, а 5 - с напорной магистралью. Ползун 6

движется вниз до остановки в КПП. Распределителем

7 7

гидромоторы отклю-

чаются от подачи жидкости высокого давления, штамподержатель перестает

вращаться. Машинный цикл закончен. После удаления отштампованной по-

ковки из межштампового пространства и закладки новой заготовки цикл рабо-

ты пресса повторяется.

331

Раздел III. ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

Глава 12. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О ВИНТОВЫХ ПРЕССАХ

12.1.

Принцип действия и классификация

Современные винтовые прессы, не говоря о самых ранних конструкциях,

обладают небольшой линейной скоростью ползуна в начале рабочего хода. Этот

факт явился причиной, обусловившей отнесение их к машинам квазистатическо-

го действия, т. е. к прессам. Еще один отличительный признак, сближающий

винтовые машины с кривошипными и гидравлическими прессами, - замкнутая

силовая конструкция станины и главного исполнительного механизма.

Некоторые инженеры усматривают в фактах полного расходования кинетичес-

кой энергии, аккумулированной в маховике, его остановке и отсутствии связи

между ним и двигателем в период рабочего хода признаки машины ударного

действия. По этой причине рабочий ход винтового пресса принято называть

ударом. Но из-за увеличенной длительности рабочего хода динамическое воз-

действие винтового пресса на фундамент более схоже с таковым у кривошипно-

го пресса. Поэтому нет необходимости в такой характерной детали обычного

молота, как шабот, или во встречном движении соударяющихся масс, как у бес-

шаботных или высокоскоростных молотов.

Главный признак конструктивного устройства, определяющий схему глав-

ного исполнительного механизма винтового пресса, - способ крепления гайки

винтовой пары (в ползуне, маховике или станине). В прессах с исполнительным

механизмом по схеме Ml (рис. 12.1, а) гайка, установленная в ползуне без про-

ворота, навинчивается на вращающийся винт (шпиндель) или свинчивается

с него - происходит возвратно-поступательное прямолинейное перемещение

ползуна. В прессах с механизмом по схеме М2 (рис. 12.1, б) гайка установлена

в маховике, размещенном на упорных подшипниках между верхней и промежу-

332

Глава 12.

Общие сведения

винтовых прессах

М2

мз

Рис. 12.1. Схемы главного исполнительного механизма вин-

тового пресса

точной траверсами станины пресса. При вращении маховика с гайкой винт

ввинчивается или вывинчивается из нее. В результате происходит необходимое

перемещение ползуна с закрепленным на нем винтом. Наконец, в прессах с ме-

ханизмом по схеме МЗ (рис. 12.1, в) гайка установлена неподвижно в верхней

траверсе станины пресса, а винт, вращающийся вместе с маховиком, ввинчива-

ясь или вывинчиваясь из нее, перемещает ползун.

Привод главного исполнительного механизма винтовых прессов может быть

механическим, гидравлическим или электрическим.

В механическом приводе крутящий момент подается на маховик при помо-

щи дисковой конической - тип П1 (рис. 12.2, а), дисковой цилиндрической - тип

П2 (рис. 12.2, б) или роликовой - тип ПЗ (рис. 12.2, в) фрикционных передач.

Прессы с таким приводом называют винтовыми фрикционными.

В гидравлическом приводе движущей является равнодействующая давления

жидкости в цилиндре, воздействующая на маховик с зубчатым ободом через

рейку, соединенную со штоком - тип П4 (рис. 12.2, г), на винт через шток - тип

П5 (рис. 12.2, д) или на ползун через штоки - тип П6 (рис. 12.2, е). Прессы с та-

ким приводом называют гидровинтовыми.

В электрическом приводе электродинамический момент статора, размещен-

ного в корпусе станины, воздействует на маховик (ротор) - тип П7 (рис. 12.2, эю).

Прессы с таким приводом называют электровинтовыми.

В практике применяют сочленения приводов различных типов (П1-П7)

с разными схемами главных исполнительных механизмов (М1-МЗ), например:

винтовые фрикционные прессы - П1М1; П1М2; П2МЗ; ПЗМ1; ПЗМ2; гидровин-

товые - П4М1; П4М2; П5М2; П5МЗ; П6М2; П6МЗ; электровинтовые - П7М1;

П7М2;

П7МЗ.

333

Раздел III. ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

Винтовые прессы конструктивно подразделяют по следующим признакам:

расположению оси движения ползуна - вертикальные и горизонтальные;

расположению привода - прессы с верхним и нижним приводом;

числу точек подвески - одно- и двухвинтовые прессы.

Винтовые прессы по технологическому назначению являются универсаль-

ными машинами. Их применяют для выполнения различных операций холодной

и горячей объемной штамповки, в производстве крупных метизов, а также для

брикетирования металлической стружки и прессования металлопорошков.

12.2.

Определение силовых параметров пресса

в связи с двойственным принципом действия винтового пресса необходимо

задать его основные параметры. С одной стороны, в качестве машины, кинети-

ческая энергия подвижных частей которой полностью расходуется в процессе

удара - рабочего хода, - пресс должен характеризоваться эффективной энерги-

ей.

Этот параметр абсолютный, он зависит только от массы (момента инерции) и

квадрата скорости подвижных частей (как у молотов). С другой стороны, как

П2

пз

h (h

cF>

П4

<—•--

А—>--\

П5

"^ .11^

П(

—' '—

—'

h^^—^

\—4-

П7

сЪ

Рис. 12.2. Схемы привода винтового пресса:

а-в- механический; г-е- гидравлический;

сие

- электрический

334

ава 12,

Общие сведения

винтовых прессах

машина с замкнутой силовой схемой конструкции,

пресс должен характеризоваться силой Р^ на пол-

зуне.

Сила на ползуне пресса не является абсолют-

ным параметром, а зависит от конструкции пресса

и, что самое главное, от характера технологическо-

го процесса. Дело в том, что энергия (работа) L^,

затрачиваемая на совершение рабочего хода, - ин-

тегральная двумерная величина:

"р.х

\PDdS,

PD{

-Ч^тах

Рт

P"DI

Д*тах

•* *•

^ /

-//

О S

Рис.

12.3. Изменение дефор-

мирующей силы в процессе

рабочего хода винтового прес-

са при заданной эффективной

энергии

где S - ход ползуна.

Поэтому расходу одной и той же по величине

энергии могут соответствовать: увеличенный рабо-

чий ход 5"^ (рис. 12.3) при деформировании метал-

ла и уменьшенное значение силы Р^ или умень-

шенное значение рабочего хода S' и увеличенное

значение силы Р^. Кривая 1 соответствует «мяг-

кому» технологическому процессу, например горя-

чей объемной штамповке без элементов выдавливания; кривая 2 - «жесткому»

процессу, например калибровке или чеканке. Наконец, жесткий удар штампа по

штампу (кривая 3) приведет к максимальной силе

PD^S^X

на ползуне при минималь-

ном рабочем ходе, равном упругой деформации

A/max

деталей пресса.

Можно установить зависимость между максимальной силой /^£>тах и эффек-

тивной энергией L^ жесткого удара. Примем, что график жесткости Р^ =/(А/)

является линейным. Тогда работу упругой деформации пресса можно опреде-

лить как площадь под графиком Р^ ==/(А/) и одновременно через механический

КПД винтового пресса (обычно

Г!^^,,

= 0,8...0,85):

упр

' ^^max^D max /^ ^D max /^^ Л мех^э

где A/j^ax ~ максимальная упругая деформация пресса; с - коэффициент жесткости.

Следовательно,

^D max ~ л/ -^^мех^э

Силу

Ротах^

ХОТЯ

И опрсдсляют непосрсдственно через независимый пара-

метр

L3,

в стандарты на винтовые прессы не вносят. Она должна быть ограниче-

на, чтобы не разрушить детали пресса, в частности тяговые предохранители.

В качестве ограничения введена допустимая сила на ползуне пресса

где

A2i

- коэффициент запаса прочности, обычно

п^

= \,15... 1,25.

335

Раздел

III.

ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

В стандартах на винтовые прессы в качестве главного размерного параметра

принимают номинальное усилие

/^ном?

связывая его через нормируемый коэффи-

циент запаса прочности

П2=

1,6 с допустимой силой:

Расчетное значение Р^^^ округляют до значений, предусмотренных рядом

R 5 предпочтительных чисел от 400 кН до 100 МН.

Глава 13. ВИНТОВЫЕ ФРИКЦИОННЫЕ ПРЕССЫ

13.1.

Двухдисковые прессы

Двухдисковые прессы вследствие простоты устройства и эксплуатации на-

шли более широкое применение в промышленности по сравнению с другими

типами винтовых фрикционных прессов. Они относятся к прессам типа П2, вы-

полнены по схеме МЗ и представляют собой вертикальные машины закрытого

типа с открытым верхним приводом (рис. 13.1).

Литая станина состоит из двух частей: основания (стола) с боковыми стой-

ками 76 и верхней траверсы 77. Замкнутость рамы станины и ее жесткость обес-

печиваются стяжкой двумя болтами 12. К траверсе прикреплены два крон-

штейна 9 под опоры приводного вала 7. Ведущая гайка 10 винтовой пары

установлена на прессовой посадке и законтрена специальными клиньями в от-

верстии по центру траверсы. Гайки выполняют из бронзы БрАЖ 9-4, антифрик-

ционного чугуна или биметаллическими.

Узел привода пресса включает индивидуальный электродвигатель 2, кли-

ноременную передачу 3 и приводной вал 7 со шкивом 4 и двумя плоскими дис-

ками 5 W 8. Положение дисков на валу регулируют установочными гайками.

Опоры вала - роликовые подшипники.

Главный исполнительный механизм пресса содержит маховик 6, винт 7

и ползун 15. Маховик изготовлен из стального литья. На внешней цилиндричес-

кой поверхности маховика укреплена лента из ферродо или колодки из других

фрикционных материалов. Ступица маховика соединена с винтом тремя цилинд-

рическими шпонками, выполняющими одновременно роль предохранителей

от перегрузки.

Заготовки для винтов отковывают из стали 40ХН или 40ХНМА с после-

дующей термообработкой на твердость 235...274 НВ. Резьба на винте несамо-

тормозящая с углом подъема а

13...

17° и тремя-четырьмя заходами. В нижней

части винта установлен колодочный тормоз 14 для остановки механизма.

Ползун пресса - коробчатого типа с литым корпусом. Нижняя опора пяты вин-

та плоская и сменная, верхняя выполнена в виде упорного шарикового подшипника.

336

Глава 13. Винтовые фрикционные прессы

Рис.

13.1.

Вертикальный двухдисковый пресс

337

Раздел IIL

ВИНТОВЫЕ ПРЕССЫ

Пресс оснащен нижним выталкивателем

7 7

механического типа: поперечина

выталкивателя связана тягами с ползуном, и при его подъеме осуществляется

цикл выталкивания отштампованного изделия. По требованию заказчика завод-

изготовитель может установить на прессе верхний планочный выталкиватель

в ползуне и прижимную подушку в столе пресса.

Смазка пресса осуществляется централизованно от ручной маслостанции 18

и индивидуально масленками. Гайку шпинделя смазывают через специальную

масленку в траверсе пресса. Пята винта в ползуне работает с полным погруже-

нием в масляную ванну.

Управление двухдисковыми прессами может быть механическим (рычажным),

электрогидравлическим, гидромеханическим или пневмомеханическим, допус-

кающим работу одиночными и непрерывными последовательными ходами.

Электрогидравлическое управление осуществляется следующим образом

(рис.

13.2). К правому концу приводного вала 20 присоединен через упорный ша-

риковый подшипник поршень 18 гидроцилиндра 17 переключения ходов. Движе-

нием поршня управляет трехпозиционный золотник 5. Лопастной насос 2 с инди-

Рис.

13.2.

Схема электрогидравлического управления двухдисковым прессом

338

Глава 13. Винтовые фрикционные прессы

видуальным электродвигателем подает жидкость высокого давления в левую или

правую полости цилиндра 17. Попеременное движение поршня обеспечивает под-

вод к маховику 21 то левого 22, то правого 19 приводных дисков. Поэтому винт 23

то ввинчивается в гайку 12 - ход ползуна 32 вниз, то вывинчивается из нее - ход

ползуна вверх.

При включенном главном электродвигателе, но ненажатых кнопках «Пуск»

поршень 18 цилиндра 17 под действием пружины 16 занимает среднее положение,

такое же положение занимает и золотник 5. Обе полости цилиндра 17 при этом со-

единены со сливным баком 1. На схеме видно, что в этом случае на слив работает и

насос 2, поэтому давления жидкости в рабочей полости тормозного цилиндра 27 нет

и поршень 25 отжат пружиной 24 в крайнее левое положение. При этом рычаг 28

отклонен влево и прижимает тормозные колодки 30 к барабану 31, закрепленному

на винте 2i; последний оказывается заторможенным, чтобы удерживать ползун не-

подвижным в крайнем верхнем положении, как показано на

рис.

13.2.

При нажатии кнопки «Пуск» золотник 5 под действием своего левого элект-

ромагнита смещается вправо и соединяет левую полость цилиндра /7с насосом,

а правую - со сливным баком. Под давлением рабочей жидкости поршень 18,

сжимая пружину 16, смещается вправо и прижимает с заданной силой левый

диск 22 к маховику 21, Для начала движения ползуна 32 вниз должен быть от-

ключен тормоз - это происходит в результате одновременного поступления

жидкости высокого давления в рабочую полость цилиндра 27, смещения его

поршня 25 вправо и отвода тормозных колодок 30 от барабана 31.

При некотором недоходе до крайнего нижнего положения кулачная планка 7,

укрепленная на ползуне, нажимает на конечный выключатель (KB) 4 и выклю-

чает левый электромагнит золотника 5: последний под действием собственной

пружины возвращается в среднее положение, переключая обе полости цилиндра 17

на слив. Освобожденная пружина 16 также возвращает поршень 18 в среднее

положение. Приводной вал устанавливается так, что диски не касаются махови-

ка. Главный исполнительный механизм продолжает движение по инерции за

счет накопленной кинетической энергии. Давление в рабочей полости цилиндра 27

падает, но тормоз не включается, так как при ходе ползуна вниз ролик 26 на ле-

вом штоке поршня 25 набегает на кулачную планку 29, что и удерживает тор-

мозные колодки отжатыми.

Затем следует удар. В этот момент кулачная планка 6 нажимает на KB 3,

включающий правый электромагнит золотника 5. Последний смещается влево,

соединяя правую полость цилиндра 77 с насосом, а левую - со сливным баком.

В результате к маховику подводится правый диск 19 и происходит ход вверх.

Тормоз при этом выключен, так как жидкость высокого давления поступает

рабочую полость цилиндра 27. При подходе ползуна к КВП кулачная планка 10

нажимает на KB 8, отключая правый электромагнит золотника 5. В результате

сам золотник и поршень 18 цилиндра 77 занимают среднее положение, отводя

диски от маховика. Маховик продолжает вращаться, а ползун двигается вверх по

339