Вертикальний механічний прес

Реферат: UA 98317 U UA 98317 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до конструкції ковальськопресового устаткування. Широко відомі вертикальні механічні преси для гарячого об'ємного штампування, які складаються із станини у вигляді стола, стояків і траверси, змонтованого у напрямних станини повзуна, приводу повзуна з повзунком у вигляді клина та подовженим шатуном, з'єднаним з ексцентриковим валом, розташованим своїми опорними шийками в опорах станини і поєднаним зубчастою та клинопасовою передачами з електричним двигуном [1]. Недоліками відомих вертикальних механічних пресів є значні поперечні розміри приводу і високо розміщений за рахунок цього центр тяжіння усієї конструкції, вібрації та можливе розхитування устаткування під час виконання технологічної операції штампування. Відомий вертикальний механічний прес, прийнятий як найближчий аналог, має станину у вигляді стола, стояків і траверси, змонтований у напрямних станини повзун, привод повзуна з повзунком у вигляді однобічного клина, в якому розміщений циліндричний ексцентричний шатун-шайба, з'єднаний з ексцентриковим валом, розміщеним своїми опорними шийками в опорах станини, вісь симетрії зовнішньої поверхні цього ексцентричного шатуна-шайби суміщена з центром маси клина, а вертикальна площина, що проходить через центри опорних шийок ексцентрикового вала, суміщена з поздовжньою віссю повзуна. При цьому похила поверхня клина обернена вгору до траверси станини або униз до повзуна преса [2]. Недоліками найближчого аналогу є недостатня величина ходу повзуна, так як кут однобічного нахилу клина не може перевищувати, звичайно, 35-40, через можливість виникнення надмірних бокових навантажень на напрямні повзуна. В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення величини ходу повзуна преса і зменшення матеріалоємності клина. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пресі, що складається із станини, у вигляді траверси, стола і стояків, змонтованого у напрямних станини повзуна, привода повзуна з повзунком у вигляді клина, в якому розміщений циліндричний ексцентричний шатун-шайба, з'єднаний з ексцентриковим валом, розміщеним своїми опорними шийками в опорах станини, вісь симетрії зовнішньої поверхні цього ексцентричного шатуна-шайби суміщена з центром маси клина, а вертикальна площина, що проходить через центри опорних шийок ексцентрикового вала, суміщена з поздовжньою віссю повзуна, згідно з корисною моделлю, повзунок виконано у вигляді двобічного клина, верхня похила поверхня якого має кут нахилу 15-40 і спряжена з похилою нижньою поверхнею траверси станини, а нижня похила поверхня клина має кут нахилу 5-30° і спряжена з похилою верхньою поверхнею повзуна преса. Технічним результатом корисної моделі є збільшення величини ходу повзуна або зменшення матеріалоємності клина при однаковій з прототипом величині ходу повзуна преса. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено загальний вигляд запропонованого вертикального механічного преса у поздовжньому перерізі, на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1, на фіг. 3 показано схему двобічного клина для визначення координат його центра маси, на фіг. 4 - схему взаємного розміщення двобічного клина і повзуна, коли останній знаходиться у крайньому верхньому положенні, на фіг. 5 - те саме, при виконанні технологічної операції штампування, коли повзун преса знаходиться у крайньому нижньому положенні. Вертикальний механічний прес (фіг. 1) має станину, що складається з траверси 1, стола 2 та стояків 3, на яких змонтовані напрямні елементи 4 (див. фіг. 2) повзуна 5. На нижній поверхні траверси 1 виконана похила площина 6, з якою спряжений своєю верхньою клиновою поверхнею двобічний клин 7 трапецеїдальної форми. Протилежна похила площина клина 7 знаходиться у контакті з верхньою похилою поверхнею повзуна 5. Для забезпечення постійного контакту між цими спряженими поверхнями клин має заплечики 8, які вставлені у відповідні пази, виконані у траверсі 1 та повзуні 5. Оптимальна величина кута нахилу  верхнього скосу двобічного клина 7 до горизонтальної площини стола 2 преса вибирається у межах 15-40°, а оптимальна величина кута  нижнього скосу складає 5-30°. При величині кутів   15 та   5 занадто зростає зусилля тертя між клином 7 і похилими площинами траверси 1 та повзуна 5, а також зменшується величина ходу останнього при незмінному значенні переміщення клина 7. Коли значення кутів   40 та   30 різко зростає горизонтальна складова зусилля, прикладена до напрямних елементів преса, що приводить до швидкого зношення і, навіть, руйнування їх задовго до закінчення терміну експлуатації устаткування. Усередині клина 7 встановлений циліндричний ексцентричний (круговий) шатун-шайба 9, геометричний центр Б зовнішньої поверхні якого (див. фіг. 4) суміщений з центром мас клина 7, а ексцентрично виконана внутрішня циліндрична поверхня меншого діаметра охоплює шатунну шийку (ексцентрик) 10 вала 11 (див. фіг. 2), який з'єднаний опорними шийками 12 з 1 UA 98317 U 5 10 15 20 25 30 підшипниками 13 ковзання, закріпленими у стояках 3. Вісь кривошипно-кругового механізму, розміщеного у клині 7, має нахил до горизонтальної площини стола преса під кутом  , який дорівнює куту нахилу площини 6 траверси 1. На цій осі розміщені центри зовнішньої Б і внутрішньої В поверхонь кругового шатуна-шайби 9 та центр Г опорних шийок 12 ексцентрикового вала 11, коли клин 7 знаходиться у вихідному (крайньому задньому чи передньому) положенні. Крім того, для рівномірного навантаження ексцентрикового вала 11 при нецентральному прикладенні технологічного навантаження вісі, Г його обертання розташована строго напроти поздовжньої осі Д повзуна 5. Для зменшення питомих напружень у місцях контакту спряжених деталей ширина ексцентрика 10 і кругового шатуна-шайби 9 приймається рівною ширині клина 7 (див. фіг. 2), яка, у свою чергу, трохи менша ширини повзуна 5 у напрямку, перпендикулярному до напряму переміщення клина 7, на величину заплечиків 8, виконаних на останньому. Привод вертикального преса вміщує електричний двигун 14, встановлений на траверсі 1, клинопасову передачу 15 та маховик 16 з вмонтованою в нього муфтою вмикання. Маховик 16 розміщений на правому конці ексцентрикового вала 11, а на лівому конці змонтовано гальмо 17. Вісь симетрії зовнішньої поверхні кругового шатуна-шайби 9 суміщена з центром мас клина 7, що приводить до рівномірного переміщення останнього уперед - назад без биття виступаючих консольних частин і без виникнення шкідливих резонансних коливань у ходових частинах приводу. Бокова (торцева) поверхня клина 7, яка має вигляд трапеції, умовно розбивається на три прості фігури: прямокутник І й два трикутника - верхній ІІ та нижній III (фіг. 3), положення центрів мас яких відоме із курсу геометрії. Координата Xc центра мас клина 7 у напрямку, паралельному площині стола 2, рівна: F  X  F  X  F3  X3 ; Xc  1 1 2 2 F1  F2  F3 L L  H  h  h3  2  L h 2L Lh   L 3  2 2 3 2 3  L  2  H  h , Xc  H  h  h3   L  h3 3  H  h Lh L 2 2 де L - довжина клина, мм; H - висота задньої крайньої (високої) частини двобічного клина, мм; h - висота передньої крайньої (вузької) частини двобічного клина, мм. Координата Yc центра мас клина 7 у напрямку, перпендикулярному площині стола 2, знаходиться за виразом F  Y  F  Y  F3  Y3 , Yc  1 1 2 2 F  F2  F3 1 L h Yc  L H  h  h3  H  h  h3  h  h  L  h    L  3   3  2 2 3 2  3     H  h  h3   L  h3 Lh L 2 2 H2  h2  H  h  2  H  h3  h  h3 H  H  h  2  h3   h  h  h3  .  3  H  h 3  H  h Заявлений прес працює наступним чином. При обертанні електричного двигуна 14 крутний момент через клинопасову передачу 15 та маховик 16 при включеній муфті вмикання передається на ексцентриковий вал 11 з ексцентриком 10. Ексцентрик 10, який спряжений із внутрішнім циліндричним отвором у круговому шатуні-шайбі 9, приводить останній у коливальний рух. У вихідному положенні клин 7 (фіг. 4) знаходиться у крайньому задньому положенні, а повзун 5 - у крайньому верхньому положенні. Круговий шатун-шайба 9 здійснює відносно клина 7 коливальний рух, завдяки чому останній, що має один ступень вільності, переміщується зворотно-поступально паралельно похилій поверхні 6, виконаній па траверсі 1. При цьому повзун 5, встановлений у напрямних елементах 4, також має один ступень вільності і здійснює зворотно-поступальний рух у вертикальному напрямку. Коли клин 7 знаходиться у крайньому передньому положенні, а повзун 5 - у крайньому нижньому положенні (фіг. 5), останній виконує технологічну операцію штампування заготовки (штамп і заготовка на кресленнях умовно не зображені). У цей час низька частина (загострений кінець) двобічного клина 7 співпадає з правою боковою поверхнею повзуна 5. Завдяки цьому технологічне зусилля прикладене до усієї нижньої похилої площини клина 7, що зменшує напруження у місці контакту клина 7 та повзуна 5, а також допускає  35 40 45 2 UA 98317 U 5 10 позацентрове навантаженим повзуна по усій його нижній робочій поверхні. Крім того, так як центр мас клина 7 співпадає з геометричним центром Б кругового шатуна-шайби 9, динамічні зусилля від маси клина 7, який не має неврівноважених частин, під час його зворотнопоступального руху не виникають. Після цього двобічний клин 7 під дією ексцентрика 10 та кругового шатуна-шайби 9 повертається у крайнє заднє положення, а повзун 5, з'єднаний з клином заплечиками 8, піднімається у крайнє верхнє положення. Далі технологічний цикл штампування повторюється. Повний хід H повзуна 5 після переміщення двобічного клина 7 із крайнього заднього у крайнє переднє положення дорівнює дв   Sп  Sп  Sп  Sкл  tg  tg  , дв де S п - величина повного ходу повзуна, мм;  Sп - величина переміщення повзуна за рахунок верхнього скосу під кутом ф двобічного клина, мм; 15 20  S п - величина переміщення повзуна за рахунок нижнього скосу під кутом 8 двобічного клина, мм; Sкл - величина переміщення двобічного клина, мм;  - кут нахилу верхнього скосу двобічного клина до горизонтальної площини стола преса, град.;  - кут нахилу нижнього скосу двобічного клина до горизонтальної площини стола преса, град. Після перетворення суми тангенсів tg  tg формула має вигляд sin   . cos  cos Збільшення величини ходу повзуна у порівнянні з найближчим аналогом, коли скіс однобічного клина направлений вгору в бік траверси 1, складає: дв Sп  Sкл  25 дв  tg  Sп 1 ,   1  Sп cos   tg    а збільшення величини ходу повзуна, коли скіс однобічного клина направлений униз до повзуна 5, дорівнює дв Sп sin    .  Sп sin   cos  Таким чином, застосування двобічного клина, наприклад, з кутами нахилу верхнього скосу 30 35 40 45 50 дв   30 та нижнього скосу   15 дозволяє збільшити величину ходу Sп , повзуна в 1,691 рази, тобто майже на 70 %, у порівнянні з величиною ходу S п , при використанні однобічного клина із скосом тільки вгору до траверси і в 1,464 рази, тобто на 46,4 %, у порівнянні з величиною ходу S 1 при використанні однобічного клина із скосом тільки униз до повзуна при інших однакових п умовах: рівному ексцентриситеті R вала 11 і, відповідно, однаковому переміщенні Sкл клина 7 та рівних кутах нахилу скосів клинів до горизонтальної площини стола 2 преса. Використання заявленого вертикального механічного преса забезпечує наступні переваги: - збільшення величини ходу повзуна завдяки застосуванню двобічного клина з двома скосами вгору та униз при інших рівних умовах; - зменшення матеріалоємності двобічного клина при однаковій величині ходу у порівнянні з клинами з одним скосом угору чи униз; - підвищення стабільності роботи преса і поліпшення умов роботи штампувальників за рахунок врівноваженої конструкції клина з круговим шатуном-шайбою, зменшення вібрації та струсів при штампуванні. Заявлена корисна модель може знайти використання в ковальсько-штампувальному устаткуванні як новий вертикальний механічний прес для гарячого об'ємного штампування. Техніко-економічні переваги запропонованого вертикального механічного преса полягають в удосконаленні його конструкції та поліпшенні умов роботи в цеху біля такого устаткування. Джерела інформації: 1. Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для вузов / Ю.А. Бочаров. - М: Машиностроение, 2008. - с. 140, рис. 14.2, е. 3 UA 98317 U 2. Авторское свидетельство СССР № 1636250. Вертикальный механический пресс. МПК В30В 1/26, 1991. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Вертикальний механічний прес, що складається із станини, у вигляді траверси, стола і стояків, змонтованого у напрямних станини повзуна, привода повзуна з повзунком у вигляді клина, в якому розміщений циліндричний ексцентричний шатун-шайба, з'єднаний з ексцентриковим валом, розміщеним своїми опорними шийками в опорах станини, вісь симетрії зовнішньої поверхні цього ексцентричного шатуна-шайби суміщена з центром маси клина, а вертикальна площина, що проходить через центри опорних шийок ексцентрикового вала, суміщена з поздовжньою віссю повзуна, який відрізняється тим, що повзунок виконано у вигляді двобічного клина, верхня похила поверхня якого має кут нахилу 15-40° і спряжена з похилою нижньою поверхнею траверси станини, а нижня похила поверхня клина має кут нахилу 5-30 і спряжена з похилою верхньою поверхнею повзуна преса. 4 UA 98317 U 5 UA 98317 U 6 UA 98317 U 7 UA 98317 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8