Безмуфтовий безшатунний прес

1 Безмуфтовий безшатунний прес, що складається із розміщеного в напрямних станини повзуна з пружними елементами, ексцентрикового вала, який обхоплений встановленим в повзуні коловим шатуном циліндричної форми із зміщеним відносно осі ексцентрикового вала центром, фіксатора пружини та вузла вмикання, який відрізняється тим, що вузол вмикання розташований в середині колового шатуна і ексцентрикової втулки, шарнірно встановленої з можливістю повороту між коловим шатуном та повзуном, і виконаний у вигляді радіального отвору, де рухомо розміщений фіксатор, виконаний у вигляді ступінчастого поршня з ущільненням, який сполучений з пружиною стиснення з одного боку та з отвором для підведення стиснутого повітря з іншого боку, а на циліндричних поверхнях колового шатуна і ексцентрика вала встановлені ущільнення 2 Безмуфтовий безшатунний прес за п 1, який відрізняється тим, що напроти радіального отвору в коловому шатуні та ексцентриковій втулці виконані заглиблення в ексцентриковому валу і в повзуні з можливістю почергового входження в них протилежних КІНЦІВ ступінчастого поршня 3 Безмуфтовий безшатунний прес за п 1, який відрізняється тим, що на циліндричній поверхні ексцентрика вала розташований рівчак, а в його ТІЛІ - радіальний отвір для підведення стиснутого повітря через повітропідвідну головку, яка шарнірно приєднана до торця ексцентрикового вала напроти його поздовжньої осі Винахід відноситься до машинобудування, а саме до конструкції механічних пресів, що широко використовуються в ковальсько-штампувальному виробництві Добре ВІДОМІ механічні безшатунні преси з кривошипно - коловим виконавчим механізмом, які складаються із станини, розміщеного в напрямних станини рамного повзуна з внутрішнім отвором, де вставлений коловий шатун, що обхоплює ексцентриковий вал, встановлений в опірних підшипниках станини, а також з електричного привода та фрикційної муфти вмикання [1] Вони використовуються в штампувальному виробництві для виконання розподільних операцій, переважно для вирубання і пробивання листового матеріалу Недоліком відомих механічних безшатунних пресів є наявність фрикційної муфти вмикання складної конструкції та значної вартості Це зменшує надійність роботи пресів , так як муфта в процесі експлуатації нагрівається, вимагає частої заміни фрикційних елементів і характеризується підвищеним шумом, коли після закінчення робочого ходу відбувається випуск стиснутого повітря в атмосферу Окрім того, продукти спрацювання фрикційних елементів, в склад яких входить екологічно шкідливий азбест, потрапляють в повітря, погіршують умови праці штампувальників та стан навколишнього середовища Відомий безмуфтовий безшатунний прес, прийнятий за прототип, має станину, розміщений в напрямних станини повзун з пружними елементами, ексцентриковий вал, який охоплений вставленим в отвір повзуна циліндричним елементом із зміщеним відносно осі ексцентрикового вата центром, фіксатор, кулісний камінь, упор, важіль, кулачок, пружини та вузол вмикання у вигляді трьох пневматичних циліндрів [2] Недоліками прототипу є складність конструкції і, внаслідок нього, недостатня надійність в роботі Відома безмуфтова система вмикання вміщує велику КІЛЬКІСТЬ спряжених деталей таких як важіль та упор, кулачок та фіксатор з двобічними самогальмівними скосами, які складно виставити один напроти другого при коливальному русі циліндричної куліси, а також три пневматичні циліндри, робота яких повинна відбуватися в строго визначеній ПОСЛІДОВНОСТІ До недоліку відомої конструкції слід віднести також необхідність подачі стисну 1 ю 00 ю 52857 того повітря в один із трьох пневмоциліндрів, а саме в пневматичний циліндр фіксації, для переходу преса на холостий режим роботи Це небезпечно з точки зору охорони праці та техніки безпеки, так як відомо [1, с 169], що системи вмикання механічних пресів повинні вмикати повзун на робочий хід шляхом подачі в них стиснутого повітря, а вимикати і переходити на холостий режим роботи за допомогою пружних елементів при відсутності стиснутого повітря, наприклад, при аварійному припиненні його підведення від компресора та ресивера Характер удосконалення, як виходить із формули винаходу, полягає в розміщенні між повзуном і циліндричним елементом із зміщеним відносно осі ексцентрикового вала центром, який в безмуфтових пресах називається коловим шатуном, додаткової ексцентрикової втулки, ексцентриситет якої дорівнює радіусу кривошипа вала, виконанні вузла вмикання у вигляді ступінчастого, радіального отвору, розташованого в середині колового шатуна і ексцентрикової втулки, в якому рухомо розміщений фіксатор, виконаний у вигляді ступінчастого поршня з ущільненням, встановленні на ЗОВНІШНІХ циліндричних поверхнях колового шатуна та ексцентрика вала ущільнень, розміщений напроти вищезгаданого радіального отвору поглиблень в ексцентриковому валу і в повзуні, виконанні на циліндричній поверхні ексцентрика вала рівчака, а в його тіла - радіального отвору для підведення стиснутого повітря через повітропідводну головку, яка шарнірно приєднана до торця ексцентрикового вала напроти його поздовжньої осі Сполука ознак, що пропонується в формулі винаходу, забезпечує отримання нового, невідомого раніше ефекту у вигляді нової конструкції механічного безмуфтового безшатунного преса Таким чином, відомий прес, вибраний в якості прототипу, має складну і недостатньо надійну конструкцію системи вмикання, що не відповідає правилам охорони праці та техніки безпеки при штампувальних роботах В основу винаходу поставлено задачу спрощення конструкції і підвищення надійності в роботі шляхом удосконалення безмуфтової системи вмикання механічного преса з коловим шатуном Поставлена задача досягається тим, що у відомому пресі, що складається із розміщеного в напрямних станини повзуна з пружними елементами, ексцентрикового вала, який охоплений встановленим в повзуні коловим шатуном циліндричної форми із зміщеним відносно осі ексцентрикового вала центром, фіксатора, пружини та вузла вмикання, вузол вмикання розташований в середині колового шатуна і ексцентрикової втулки, шарнірно вставленої з можливістю повороту між коловим шатуном та повзуном, і виконаний у вигляді радіального отвору, де рухомо розміщений фіксатор, виконаний у вигляді ступінчастого поршня з ущільненням, який сполучений з пружиною стиснення з одного боку та з отвором для підведення стиснутого повітря з іншого боку, а на ЗОВНІШНІХ циліндричних поверхнях колового шатуна і ексцентрикового вала встановлені звільнення Шпроти радіального отвору в коловому шатуні та ексцентриковій втулці виконані поглиблення в ексцентриковому валу і в повзуні з можливістю почергового заходження в них протилежних КІНЦІВ ступінчастого поршня Окрім того, на циліндричній поверхні ексцентрика вала розташований рівчак, а в його ТІЛІ - радіальний отвір для підведення стиснугого повітря через повітропідводну головку, яка шарнірно приєднана до торця ексцентрикового вала напроти його поздовжньої осі Технічним результатом винаходу є підвищення надійності преса за рахунок спрощення конструкції безмуфтової системи вмикання повзуна на робочий хід, зменшення КІЛЬКОСТІ складових деталей та пневматичних циліндрів Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг 1 зображено запропонований прес при холостому обертанні ексцентрикового вала і нерухомому повзуні, а на фіг 2 - при робочому ході повзуна преса На фіг 3 наведено поздовжній переріз А - А на фіг 1 Безмуфтовий безшатунний прес складається із станини 1, в напрямних елементах 2 якої встановлено повзун 3 рамного типу з внутрішнім отвором, ексцентрикового вала 4, колового шатуна 5, ексцентрикової втулки 6 і пружних елементів 7, розміщених між станиною 1 та повзуном 3 Ексцентрикова втулки 6 розташована з можливістю повороту між повзуном 3 і коловим шатуном 5, її зовнішня циліндрична поверхня шарнірно спряжена з отвором в повзуні, а внутрішня поверхня - із зовнішньою поверхнею колового шатуна При крайньому верхньому положенні повзуна 3 центр зовнішньої поверхні ексцентрикової втулки 6 співпадає з поздовжньою віссю обертання ексцентрикового вала 4, при цьому її ексцентриситет Е дорівнює радіусу кривошипа R вала 4 при умовній довжині шатуна L (див фіг 1) В середині колового шатуна 5 та ексцентрикової втулки 6 виконаний радіальний отвір 8 ступінчастої форми, напроти якого в повзуні 3 розміщене поглиблення 9, в ТІЛІ вала 4 - поглиблення 10, а на циліндричній поверхні його ексцентрика - рівчак 11 Поглиблення мають фаски або напрямні конуси для полегшення почергового заходження в них протилежних КІНЦІВ ступінчастого поршня 12, який рухомо вставлений в радіальному отворі 8 з можливістю переміщення уздовж його поздовжньої осі, сполучено з пружиною стиснення 13 і має на боковій поверхні одно або декілька ущільнень 14 Торці ступінчастого поршня 12 виконані з фаскою, конічної або сферичної форми Окрім того, на ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні колового шатуна 5 встановлене ущільнення 15, а на циліндричній поверхні ексцентрика вала 4 - ущільнення 16 для ізолювання порожнини радіального отвору 8 від навколишньої атмосфери СПІВВІСНО радіальному отвору 8 в ТІЛІ ексцентрикового вала 4 виконаний отвір 17 для підведення стиснутого повітря до торцевої поверхні ступеня більшого діаметра поршня 12 через осьовий отвір 18 та повітропідводну головку 19, яка шарнірно приєднана до торця ексцентрикового вала 4 напроти його поздовжньої осі До повітропідводної головки підведений повітропровід 20, що з'єднаний з ресивером та компресором (останні на кресленнях умовно не зображені) Ексцентриковий вал 4 встановлений в опорному під 52857 шипнику 21 і жорстко з'єднаний з маховиком 22, наприклад, за допомогою шпонки Запропонований механічний безшатунний прес з безмуфтовою системою вмикання повзуна на робочий хід працює таким чином При відсутності підведення енергоносія (стиснутого повітря, рідини високого тиску, тощо) до радіального отвору 17 ступінчастий поршень 12 під дією пружини стиснення 13 знаходиться в нижньому положенні як найближче до осі обертання О ексцентрикового вала 4 і з'єднує останній з коловим шатуном 5 та ексцентриковою втулкою 6 ( див фіг 1 та 3) При вмиканні електричного двигуна і передачі обертання від приводу (на кресленнях умовно не зображений) до маховика 22 та жорстко з'єднаного з ним ексцентрикового вала 4 разом з останнім починають обертатися коловий шатун 5 і ексцентрикова втулка 6 Ці три деталі, з'єднані разом ступінчастим поршнем 12, утворюють єдине циліндричне тіло, що обертається усередині циліндричного отвору в повзуні 3 навколо центра О, який співпадає з віссю обертання ексцентрикового вала 4 Повзун 3 при цьому залишається нерухомим і утримується в крайньому верхньому положенні за допомогою пружних елементів 7 або пневматичного урівноважувача При необхідності переходу до робочого режиму через повітропідводну головку 19, осьовий 18 та радіальний 17 отвори подається стиснуте повітря або інший енергоносій Ступінчастий поршень 12 під дією енергоносія підіймається вгору, стискає пружину 13 і виходить із контакту з ексцентриковим валом 4 та коловим шатуном 5, а його ступінь меншого діаметра входить в поглиблення 9, виконане в повзуні 3 (див фіг 2) При цьому ексцентрикова втулка 6 з'єднується з повзуном, гальмується, стає нерухомою і при виготовленні, наприклад, із бронзи відіграє роль підшипника ковзання За умови подальшого обертання ексцентрикового вала 4 коловий шатун 5 починає здійснювати хитний рух вліво - вправо навколо середнього положення , а повзун 3 рухається униз, виконує технологічну операцію штампування і повертається у вихідне верхнє положення Так як при обертанні ексцентрикового вала радіальний отвір 17, виконаний в його ТІЛІ, також повертається на 360° і далі, то стиснуте повітря в цей час підводиться до порожнини радіального отвору 8 через рівчак 11, виконаний по периметру ексцентрика вала 4 При вимиканні енергоносія для переходу на холостий режим роботи або при аварійному припиненні його підведення до повітропідводної головки 19 ступінчастий поршень 12 під дією попере дньо стиснутої пружини 13 опускається униз, виходить із поглиблення 9 в повзуні 3, входить в поглиблення 10 в ексцентриковому валу 4 і з'єднує його з коловим шатуном 5 та ексцентриковою втулкою 6, Це приводить до їх спільного холостого обертання навколо центра О усередині порожнистого повзуна 3, який зупиняється і утримується, у верхньому положенні пружними елементами 7 Прес переходить до холостого режиму робота, коли привод разом з маховиком та ексцентриковим валом безперервно обертаються, а повзун залишається в нерухомому стані Використання заявленого безмуфтового безшатунного преса забезпечує наступні переваги - підвищення надійності роботи завдяки спрощенню конструкції преса, зменшенню КІЛЬКОСТІ деталей і пневматичних циліндрів у запропонованій безмуфтовій системі вмикання, - зменшення витрат енергії на вмикання та вимикання ведених деталей преса, - збільшення терміну роботи преса, зменшення затрат на його експлуатацію, обслуговування і ремонт Запропонована в формулі винаходу сполука основних ознак забезпечує якісно нову конструкцію механічного безшатунного преса з безмуфтовою системою вмикання, яка є недосяжною при традиційному рішенні Конструкція преса не є очевидною для спеціалістів і вносить нові можливості в процес проектування сучасного кривошипного обладнання Перелічені ВІДМІННІ суттєві ознаки характеризують новизну заявленого технічного рішення і забезпечують позитивний ефект у вигляді спрощення конструкції та підвищення надійності в робті Заявлений винахід може знайти використання в ковальсько-пресовому машинобудуванні в якості нової безмуфтової конструкції спеціалізованих вирубних пресів підвищеної жорсткості з коловим шатуном Техніко-економічні переваги запропонованого безмуфтового преса полягають в спрощенні конструкції та підвищенні надійності Джерела інформації 1 Кривошипные кузнечно-прессовые машины Теория и проектирование / В И Власов, А Я Борзыкин, И К Букин-Батырев и др / Под редакцией В И Власова - М Машиностроение, 1982, стр 400, рис 15 4 2 Авторское свидетельство № 1400 892 Бесшатунный пресс - М Кл В30В1/26, 1986 52857 іг. 1 Hr 3 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24