ВИНТОВОЙ ПРЕСС С МУФТОВЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 2007 года по МПК B30B1/18 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям винтовых прессов.

Известен винтовой пресс с муфтовым приводом содержащий станину, в направляющих которой установлен ползун, гайку, закрепленную в ползуне и свинчивающуюся с винтом, гидроцилиндры для перемещения ползуна вверх, установленный на станине маховик, связанный ременной передачей с электродвигателем, и тормоз для торможения при ходе вверх и удержания подвижных частей пресса. На маховике установлена фрикционная муфта, ведомый диск которой связан с винтом. Для включения и отключения муфта снабжена гидравлическим цилиндром и системой управления. Гидравлические система включения и отключения муфты и привод гидроцилиндров для осуществления возвратного хода предусматривает установку на прессе, помимо электрического привода вращения маховика и пневматической системы тормоза, дополнительно гидравлический привод [1].

Применение в конструкции пресса трех энергоносителей - электрической энергии для вращения маховика, упругосжатой жидкости для включения и отключения муфты и привода возвратного хода и сжатого воздуха для управления тормозом усложняет конструкцию пресса и его обслуживание, снижает надежность его работы и эффективный кпд.

Известен также винтовой пресс с муфтовым приводом, содержащий станину, установленный в направляющих станины ползун, гайку, закрепленную в ползуне и свинчивающуюся с винтом, пневмоцилиндры для перемещения ползуна вверх, установленный на станине маховик, связанный ременной передачей с электродвигателем, и пневматический тормоз для торможения и удержания подвижных частей пресса. На маховике установлена фрикционная муфта, содержащая ведущие, ведомый и нажимной диски, ведомый диск которой связан с винтом. Пресс снабжен электромеханической системой для включения и отключения муфты. Электромеханическая система содержит асинхронный электродвигатель и механизм преобразования крутящего момента электродвигателя в силу включения и отключения муфты. В качестве механизма преобразования крутящего момента в силу применяется кулачково-рычажный механизм, который связан с нажимным диском муфты через толкатели. Возвратный ход подвижных частей пресса осуществляется от пневмоцилиндров, соединенных с винтом роликами через спираль [2].

Данная конструкция винтового пресса позволяет осуществлять его работу без применения гидропривода. Электромеханическая система включения и отключения муфты позволяет повысить надежность работы пресса и существенно уменьшить время включения и отключения муфты, что повышает ресурс работы муфты и условия безопасной работы на прессе.

Однако кулачково-рычажный механизм преобразования крутящего момента в силу имеет сложную конструкцию и трудоемок в изготовлении и обслуживании. Применение кулачкового механизма ограничивает его регулирование по мере износа фрикционных элементов. Механизм возвратного хода имеет сложную конструкцию в изготовлении и эксплуатации.

Предлагаемая конструкция винтового пресса устраняет недостатки известных конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом.

С целью упрощения конструкции и эксплуатации пресса, повышения надежности и эффективности его работы, винтовой пресс с муфтовым приводом содержит станину, в направляющих которой установлен ползун с гайкой, свинчивающейся с винтом, установленным в станине с возможностью вращения, и установленный на станине маховик с установленной на нем муфтой, содержащей ведущие, ведомый и нажимной диски, ведомый диск муфты соединен с винтом, а нажимной диск соединен с механизмом включения и отключения муфты, содержащий механизм преобразования крутящего момента в силу, связанный передачей с электродвигателем управления, а маховик соединен передачей с главным электродвигателем, тормоз и привод возвратного хода, механизм преобразования крутящего момента в силу содержит роликовинтовую передачу, которая состоит из винта, связанного посредством упоров с маховиком и с передачей, соединяющей винт механизма преобразования крутящего момента в силу с электродвигателем управления, роликов, кинематически связанных с винтом и гайкой, связанной с нажимным диском, привод возвратного хода содержит электродвигатель возвратного хода, на валу которого установлена центробежная муфта, через которую электродвигатели возвратного хода передачей связаны с винтом. Привод возвратного хода может содержать два электродвигателя возвратного хода, на валах которых установлены центробежные муфты, через которые электродвигатели возвратного хода передачей связаны с винтом, что позволяет равномерно передавать крутящий момент на винт. В механизме преобразования крутящего момента в силу ролики выполнены с кольцевыми канавками, шаг которых равен шагам резьб винта и гайки. Это позволяет не ограничивать количество роликов в зависимости от шагов резьб винта и гайки. В механизме возвратного хода электродвигатели через центробежные муфты могут соединяться с винтом посредством фрикционной передачи, цепной передачи или ременной передачи.

Предлагаемая конструкция винтового пресса с муфтовым приводом позволяет устранить недостатки известных конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом.

Предлагаемая конструкция пресса поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид пресса; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - механизм преобразования крутящего момента в силу; на фиг.4 - расположение упоров; на фиг.5 - привод возвратного хода пресса с фрикционной передачей; на фиг.6 - центробежная муфта возвратного хода; на фиг.7 - вариант привода возвратного хода пресса с цепной передачей; фиг.8 - вариант привода возвратного хода пресса с ременной передачей.

Винтовой пресс с муфтовым приводом (фиг.1) содержит станину 1, ползун 2, расположенный в направляющих 3 станины 1, установленной в ползуне 2 гайки 4, свинчивающейся с винтом 5, тормозные колодки 6 тормоза пресса, главного электродвигателя 7 (фиг.2), связанного ременной передачей 8 с маховиком 9, установленным на подшипниках 10 (фиг.2) на станине пресса.

Муфта пресса (фиг.2) установлена на маховике 9 и содержит ведущие диски 11 и 12 и ведомый диск 13 с фрикционными накладками. Ведущие диски 11 и 12 связаны с маховиком 9. Ведущий диск 12 подпружинен пружинами 14. Ведомый диск 13 связан через втулку 15, установленную на упорном подшипнике 16, с винтом 5. Нажимной диск 17 муфты связан с гайкой 18 (фиг.3) механизма преобразования крутящего момента в силу. Гайка 18 кинематически связана с роликами 19, которые кинематически связаны с винтом 20 с возможностью вращения в подшипниках 21, 22, установленных в корпусе 23. Корпус 23 установлен на крышке 24 муфты. На крышке 24 установлены упоры 25, которые контактируют с упорами 26 диска 27 (фиг.4), соединенного с винтом 20. Диск 27 связан со шкивом 28 (фиг.1 и 2), который посредством ременной передачи 29 связан с электродвигателем управления 30.

Механизм возвратного хода состоит двух двухскоростных электродвигателей 31 (на фиг.2 показан один электродвигатель, второй электродвигатель расположен симметрично относительно оси винта 5 пресса). На валах 32 электродвигателей 31 (фиг.5 и 6) установлен корпус 33 с фрикционными колодками 34, подпружиненные пружинами 35. На корпусе 33 на подшипниках 36 закреплен корпус 37 с фрикционной втулкой 38 (может быть выполнена из резины), которая связана с диском 39, соединенным через тормозной барабан 40 тормоза пресса и втулку 15 с винтом 5.

На фиг.7 приведен вариант привода возвратного хода, в котором корпус 37 снабжен звездочкой 41, связанной цепью 42 с зубчатым диском 43, соединенным также через тормозной барабан 40 тормоза пресса и втулку 15 с винтом 5.

На фиг.8 приведен вариант привода возвратного хода, в котором корпус 37 имеет шкив 44, связанный ремнем 45 со шкивом 46, соединенным также через тормозной барабан 40 тормоза пресса и втулку 15 с винтом 5. Винтовой пресс с муфтовым приводом работает следующим образом. В исходном положении ползун 2 пресса находится в крайне верхнем положении. Подвижные части заторможены колодками 6 тормоза пресса. Электродвигатель главный 7 включен и через ременную передачу 8 вращает маховик 9. Электродвигатель управления 30 выключен. Ротор электродвигателя управления 30 вращается принудительно от маховика 9 через упоры 25 и 26, диск 27 и ременную передачу 29. Передаточное отношение ременной передачи 29 рассчитано таким образом, чтобы ротор электродвигателя управления 30 вращался со скоростью, близкой к критической, для данного электродвигателя.

Под действием пружин 14 ведущие 11 и 12 и ведомый 13 диски разведены. Двухскоростные электродвигатели возвратного хода 31 включены на пониженную скорость, при которой центробежные силы фрикционных колодок 34 недостаточны для преодоления сил затяжки пружин 35. Центробежные муфты отключены и электродвигатели 31 возвратного хода не передают крутящий момент на винт 5.

Для совершения машинного цикла с целью осуществления технологической операции тормозные колодки 6 тормоза пресса растормаживаются, включается электродвигатель управления 30, на валу которого возникает крутящий момент, который передается через ременную передачу 29 на шкив 28, диск 27 и винт 20. Под действием крутящего момента скорость вращения винта 20 увеличивается и винт 20 поворачивается относительно маховика 9 и гайки 18. Гайка 18 перемещается вниз, перемещает вниз нажимной диск 17, сжимает диски 11, 12 и 13 и включает муфту. Винт 5 вращается с угловой скоростью маховика 9 и перемещает гайку 4 и ползун 2 вниз. В конце хода вниз осуществляется процесс штамповки. Деформирование заготовки (на фиг.1 штамп и заготовка не показаны) осуществляется кинетической энергией маховика 9, винта 5, ползуна 2 и связанных с ними элементов конструкции пресса.

В конце хода деформирования при помощи сигнала с конечного выключателя (на фиг.1 не показан), электродвигатель управления 30 отключается. Момент на валу электродвигателя управления 30 становится равным нулю. Под действием возвратных пружин 14 происходит размыкание ведущих 12 и ведомых 13 дисков муфты. Гайка 18 вместе с роликами 19 возвращаются в исходное положение по отношению к винту 20. Муфта отключается. Ведомые части пресса резко затормаживаются, расходуя оставшуюся у них кинетическую энергию на деформирование заготовки и упругую деформацию пресса и инструмента.

После полного израсходования ведомыми частями пресса кинетической энергии электродвигатели возвратного хода 31 переключаются на второй режим угловой скорости, при котором центробежные силы фрикционных колодок 34 преодолевают силу затяжки пружин 35, центробежные муфты включаются. Электродвигатели возвратного хода 31 фрикционными втулками 38 через диск 39, жестко связанный с винтом пресса, передают винту 5 крутящий момент. Ползун 2 под действием упругой разгрузки пресса и крутящего момента со стороны электродвигателей возвратного хода разгоняется в обратном направлении. По достижении ползуном 2 верхнего положения включается тормоз 6, электродвигатели возвратного хода 31 переключаются на первый режим угловой скорости и ведомые части затормаживаются. Во время возвратного хода ползуна 2 и технологической паузы маховик 9 разгоняется главным электродвигателем 7 до первоначальной угловой скорости. Машинный цикл закончен.

При работе пресса с цепной передачей (фиг.7) момент от центробежной муфты передается звездочкой 41, цепью 42 на зубчатый диск 43, связанный с винтом 5.

При работе пресса с ременной передачей (фиг.7) момент от центробежной муфты передается через шкив 44 ремнем 45 на шкив 46, связанный с винтом 5.

Благодаря применению в муфте включения винтового пресса в качестве механизма преобразования крутящего момента в силу включения муфты роликовинтовой передачи повышается надежность работы машины, упрощается изготовление и обслуживание. Благодаря применению данной конструкции муфты и механизма возвратного хода пресс позволяет работать на одном виде энергоносителя, избавляя от необходимости применения сжатого воздуха либо гидравлики, что значительно повышает КПД пресса, приводит к повышению надежности и долговечности оборудования.

Источники информации

1. Сафонов А.В., Федоркевич В.Ф. Винтовые прессы горячей объемной штамповки с муфтовым приводом. - М:. 1988. - С.52 / ВНИИТЭМР. Технология и оборудование кузнечно-штамповочного производства. Стр.16, рис.6.

2. Сафонов А.В., Крук А.Т., Аюпов Т.Х. и др. Модернизация винтового пресса с электрическим дугостаторным приводом номинальной силой 6300 кН. «Кузнечно-щтамповочное производство. Обработка металлов давлением.», 2002, №3, С.14-19.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям винтовых прессов. Пресс содержит станину, в направляющих которой установлен ползун с гайкой, свинчивающейся с винтом, установленным в станине с возможностью вращения, установленный на станине маховик с муфтой, главный электродвигатель, тормоз и привод возвратного хода. Муфта содержит ведущие, ведомый и нажимной диски. Ведущие диски муфты соединены с маховиком. Ведомый диск муфты соединен с винтом. Нажимной диск соединен с механизмом включения и отключения муфты, содержащим механизм преобразования крутящего момента в силу и связанным передачей с электродвигателем управления. Маховик соединен передачей с главным электродвигателем. Механизм преобразования крутящего момента в силу содержит роликовинтовую передачу. Упомянутая передача состоит из винта, связанного посредством упоров с маховиком и с передачей, соединяющей винт механизма преобразования крутящего момента в силу с электродвигателем управления, роликов, кинематически связанных с винтом и гайкой, связанной с нажимным диском. Привод возвратного хода содержит электродвигатель возвратного хода, на валу которого установлена центробежная муфта, через которую электродвигатель возвратного хода передачей связан с винтом. В результате обеспечивается упрощение конструкции и условий эксплуатации пресса, а также повышение надежности и эффективности его работы. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Винтовой пресс с муфтовым приводом, содержащий станину, в направляющих которой установлен ползун с гайкой, свинчивающейся с винтом, установленным в станине с возможностью вращения, установленный на станине маховик с муфтой, содержащей ведущие, ведомый и нажимной диски, главный электродвигатель, тормоз и привод возвратного хода, ведущие диски муфты соединены с маховиком, соединенным передачей с главным электродвигателем, ведомый диск муфты соединен с винтом, а нажимной диск соединен с механизмом включения и отключения муфты, содержащим механизм преобразования крутящего момента в силу, который связан передачей с электродвигателем управления, отличающийся тем, что механизм преобразования крутящего момента в силу содержит роликовинтовую передачу, которая состоит из роликов, кинематически связанных с винтом и гайкой, гайка механизма преобразования крутящего момента в силу связана с нажимным диском, а винт механизма преобразования крутящего момента в силу связан посредством упоров с маховиком и соединен передачей с электродвигателем управления, при этом привод возвратного хода содержит электродвигатель возвратного хода, на валу которого установлена центробежная муфта, через которую электродвигатель возвратного хода передачей связан с винтом.2. Пресс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым электродвигателем возвратного хода, на валу которого установлена центробежная муфта, через которую электродвигатель возвратного хода передачей связан с винтом.4. Пресс по любому из пп.1 и 3, отличающийся тем, что передача, связывающая центробежные муфты с винтом, содержит фрикционные втулки, установленные на корпусах центробежных муфт и связанные с диском, соединенным с винтом.5. Пресс по п.1, отличающийся тем, что передача, связывающая центробежные муфты с винтом, содержит установленные на корпусах центробежных муфт звездочки, связанные цепью с зубчатым диском, соединенным с винтом.6. Пресс по п.1, отличающийся тем, что передача, связывающая центробежные муфты с винтом, содержит установленные на корпусах центробежных муфт шкивы, связанные ремнем с другим шкивом, соединенным с винтом.