Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

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 штамподержателя. 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 надпоршневую 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 двухпозиционному 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

ОВИНТОВЫХ 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 бесшаботных 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-

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 о винтовых прессах

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.

Вмеханическом 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.

Вгидравлическом 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.

Вэлектрическом 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

всвязи 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

334

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):

Аупр ' ^^max^D max / ^ ^D max / ^ ^ Л мех^э

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

^D max ~ л/ - ^ ^ м е х ^ 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, клиноременную 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 несамотормозящая 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 заводизготовитель 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 в 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