К2019 Пресс кривошипный простого действия открытый. Схемы, описание, характеристики

Основные механизмы кривошипных прессов

атегория:

Кузнечные работы

Основные механизмы кривошипных прессов

Далее: Винтовые фрикционные прессы

Кривошипные прессы разнообразны по конструкции, но их основные механизмы и узлы — муфты включения, тормозы, предохранители, выталкиватели и др. — имеют много общего.

Муфты включения. Если бы маховик и вся система передач были жестко закреплены на своих валах и не допускали разрыва кинематической цепи, то кривошипная машина работала бы непрерывно, пока включен электродвигатель. Такими и были первые механические прессы. Недостатки такой системы привода очевидны. Прежде всего обслуживать машину было бы чрезвычайно трудно: непрерывно двигающийся ползун затруднял бы подачу заготовок и снятие готовых изделий. Лишь полностью автоматизированные устройства смогли бы обслуживать такую машину. Для остановки пресса с большим маховиком требовалось бы значительное время, это неудобно и опасно.

Эти соображения диктуют необходимость в таком устройстве, которое соединяло бы рабочий вал с остальной системой привода лишь на время рабочего хода, а остальное время маховик мог бы свободно вращаться на своем валу. Таким устройством является муфта включения.

В современных кривошипных прессах применяются муфты жесткого сцепления и фрикционные. Жесткое сцепление характерно тем, что ведущая и ведомая части муфты соединяются жестким элементом. Муфты жесткого сцепления обеспечивают остановку ползуна только в одном определенном положении (обычно в крайнем верхнем). Фрикционные муфты обеспечивают включение за счет трения, возникающего между прижимающимися дисками муфты, и позволяют останавливать ползун в любом положении, что значительно удобнее для установки штампов, их регулировки и наладки. При жестком сцеплении для этого необходимо поворачивать маховик вручную.

Муфты сцепления должны быть надежны и полностью исключать возможность самопроизвольного включения, а также обеспечивать безударное включение и выключение механизмов на ходу. Для удобства обслуживания муфта располагается на прессе так, чтобы доступ к ней был простым и легким.

Из жестких муфт в кривошипных прессах в настоящее время применяются только муфты с поворотными шпонками.

Муфты включения с поворотными шпонками. При использовании муфт с поворотными шпонками на конце вала (на котором свободно вращается маховик) делается продольная полукруглая канавка. Во втулке маховика тоже имеется одна или несколько таких канавок. В канавку вала входит нижняя часть цилиндрической шпонки. Верхняя часть ее снята заподлицо с валом, т. е. как бы служит продолжением его окружности. При таком положении шпонки маховик свободно вращается относительно вала. На шпонку все время действует пружина, стремящаяся повернуть ее в канавке вала на 90°. Этому препятствует особая защелка, при нажатии педали защелка отходит, и шпонка под действием пружины поворачивается. Она заскакивает в одну из канавок втулки маховика и обеспечивает сцепление.

При опускании педали включения защелка возвращается в исходное положение, плавно поворачивает шпонку и выключает пресс.

Конструкция муфты с поворотной шпонкой показана на рис. 1. Коленчатый вал соединяется с зубчатым колесом через втулку включения с помощью поворотных шпонок. Шпонки устанавливаются в цилиндрических гнездах вала. В средней части на шпонках выполнены лыски таким образом, что их поверхность является продолжением поверхности вала. Благодаря этому, пока шпонки не повернуты, зубчатое колесо может свободно поворачиваться относительно вала.

Рис. 1. Муфта с поворотной шпонкой: 1 — коленчатый вал, 2 — переднее кольцо, 3 — заднее кольцо, 4— пружина, 5 — запорная шпонка, 6 — рабочая шпонка, 7 — зубчатое колесо, 8 — втулка включения, 9 — хвостовик рабочей шпонки, 10 — штыри, 11, 12 — синхронизирующие кулачки

Задний и- передний концы шпонок имеют цилиндрическую форму и находятся в отверстиях, образуемых гнездами вала и выточками заднего и переднего колец, которые застопорены относительно вала. Втулка включения запрессована в зубчатое колесо и заклинена относительно его шпонкой (шпонка видна в сечении Б—Б). Во втулке включения имеется четыре цилиндрических паза, диаметр которых равен диаметру поворотных шпонок. Длина втулки включения меньше длины лысок на 2—4 мм.

Под действием пружин, закрепленных на штырях и концах синхронизирующих кулачков, поворотные шпонки стремятся повернуться и занять рабочее положение, войдя в пазы втулки включения 8. Однако этому препятствует хвостовик, который упирается в подпружиненный упор на станине (на рисунке не показана) и шпонки.

Если отвести этот упор, то в момент, когда при вращении зубчатого колеса со втулкой включения относительно вала оси пазов втулки включения совпадут с осями шпонок, они повернутся и соединят вал и колесо. Шпонки поворачиваются на один и тот же угол (обычно 40—50°) благодаря синхронизирующим кулачкам. Но шпонка не передает крутящего момента, а лишь предотвращает обгон валом колеса, что может произойти в тихоходных машинах с ползунами большой массы. Шпонка же является рабочей, она передает крутящий момент и через нее осуществляется управление.

Муфта выключается после того, как вал совершит один (или несколько в зависимости от выбранного режима) полный оборот. Включение муфты происходит, когда хвостовик наталкивается на упор. При этом силы инерции вала преодолевают усилие пружин, шпонки поворачиваются в нерабочее положение и колесо получает возможность снова свободно вращаться относительно вала, который останавливается тормозом в заданном положении.

Поворотные шпонки должны быть изготовлены очень тщательно, чтобы точно прилегать к валу и втулке 8. При недостаточной точности шпонки и вал работают неправильно и быстро выходят из строя. Благодаря большим поверхностям сцепления муфты с поворотными шпонками работают мягче, чем муфты с жестким сцеплением. Однако при таких муфтах торможение вала и ползуна несколько затруднено. Тормоз может эффективно работать только после того, как шпонка вышла из паза, поэтому паз делают увеличенных размеров.

Муфты с поворотной шпонкой применяются на прессах малых и средних усилий.

Фрикционные муфты включения применяют в мощных кривошипных прессах. Стремление повысить производительность машины приводит к увеличению числа ходов в минуту. С ростом рабочих скоростей условия работы механизма включения усложняются, так как он должен обеспечить быстрое приведение в движение массивных деталей пресса без чрезмерных ударов. Резкие удары отрицательно сказываются на работе машины, приводят к быстрому износу контактирующих деталей, а иногда вызывают поломки. Наиболее плавное (мягкое) включение обеспечивают фрикционные муфты сцепления.

Фрикционные муфты соединяют элементы привода за счет сил трения, возникающих между соприкасающимися деталями — обычно дисками. В первые моменты включения происходит некоторое проскальзывание муфты, смягчающее толчки. Однако проскальзывание вызывает износ муфты и некоторые потери энергии на разогрев трущихся частей. Недостатком фрикционных муфт является и то, что усилие для их включения значительно больше, чем у других типов муфт. Тем не менее фрикционные муфты находят все более широкое применение, так как указанные недостатки полностью компенсируются главным их достоинством — плавностью включения.

Рис. 2. Муфта-маховик горизонтально-ковочного пресса усилием 12,5 МН (1250 тс): 1 — маховик, 2 — ведущие диски. 3 — пружина. 4 — шпильки. 5 — крышка, 6 — поршень. 7 — зубчатая ступица, 8 — ведущие диски, 9 — зубчатый венец

Обычно в муфтах используются несколько дисков, соприкасающихся между собой. Диски могут смазываться или погружаться в масляную ванну. В сухой муфте между стальными или чугунными дисками часто устанавливают диски трения с накладками из ферродо. Удельное нажатие в этом случае не превышает 200—350 кПа (2—3,5 кгс/см2).

От трения дисков муфта нагревается. Для улучшения теплоотдачи соприкасающиеся с трущимися поверхностями детали делают массивными. С этой же целью кожух муфты выполняют с большой поверхностью охлаждения, часто предусматривая специальные ребра для улучшения теплоотдачи. Иногда применяют охлаждение муфт обдувом воздухом.

Величина момента, передаваемого муфтой, зависит от силы, с которой сдавливаются диски. Обычно эта сила должна быть достаточно большой, поэтому диски сжимаются давлением воздуха, подаваемого в специальные пневматические цилиндры. При случайном прорыве воздушной магистрали’или остановке электродвигателя компрессора давление в цилиндрах падает, муфты выключаются и пресс останавливается.

Регулируя давление воздуха, можно заставить пневматическую фрикционную муфту служить и предохранителем от перегрузки. При превышении допустимого усилия диски ее начнут проскальзывать и муфта включения сработает как фрикционная предохранительная муфта.

Фрикционная дисковая муфта, показанная на рис. 2, размещена непосредственно в маховике. Ее ведущая часть состоит из маховика, трех ведущих дисков, крышки и поршня. В маховике жестко крепится зубчатый венец, выступы которого входят во впадины на наружной поверхности ведущих дисков, поэтому диски не могут поворачиваться относительно маховика и в то же время имеют возможность несколько перемещаться в осевом направлении. Ведущая часть муфты установлена на двух двухрядных конических роликовых подшипниках и может свободно на них вращаться.

Ведомая часть состоит из зубчатой ступицы и двух ведомых дисков. Зубцы ступицы входят во впадины ведомых дисков, поэтому диски могут вращаться только со ступицей, имея в то же

время возможность перемещаться в осевом направлении. По обе стороны ведомых дисков с помощью медных заклепок с потайными головками укреплены листы прессованного картона, пропитанного латексом. Этот материал обладает высоким коэффициентом трения.

Ступица жестко соединена с приводным валом двумя шпонками и может вращаться только вместе с ним.

Пока муфта не включена, пружины 3 через шпильки 4 оттягивают средний и правый ведущие диски в крайнее правое положение. При этом между ведомыми и ведущими дисками образуется зазор, и маховик вращается вхолостую. Для включения муфты подается сжатый воздух в пространство между крышкой 5 и поршнем 6. Поршень под давлением воздуха сдвигается влево, преодолевая сопротивление пружин 3 и с большой силой сжимает ведущие и ведомые диски. Между ними возникают значительные силы трения и вращение маховика передается ступице и валу.

Для выключения муфты достаточно сбросить давление в цилиндре — пружины немедленно сдвинут ведущие диски вправо.

Между ведомыми и ведущими дисками образуется зазор, и маховик снова будет вращаться вхолостую.

На рис. 3 показана одноди-сковая муфта, у которой фрикционные элементы выполнены не в виде сплошных накладок, а в виде вставок. Муфта встроена в маховик, на котором закрепляются опорный диск и цилиндр со шлицами. По этим шлицам направляется нажимной диск, связанный с диафрагменным упплотнением. Крышка диафрагмы крепится к маховику шпильками.

Маховик свободно вращается относительно вала до тех пор, пока ведомый диск с фрикционными вставками не будет зажат между опорным диском и нажимным диском. Это происходит при подаче сжатого воздуха в пространство между диафрагмой и крышкой. Силы трения, возникающие между дисками 3 и 4 и вставками, передают крутящий момент от маховика валу машины. При выпуске воздуха пружины отводят диск, и муфта выключается.

Работоспособность таких муфт определяется, в основном, конструкцией и качеством фрикционных вставок. Наиболее широкое распространение нашли вставки из гетинакса ФК-16Л и ФК-24А. В последнее время стали использоваться вставки из более эластичного материала 8-45-62.

Форма вставок показана на рис. 4. Наиболее часто применяются вставки, показанные на рис. 4, а, однако вставки по рис. 4, б более технологичны.

Тормоза. Если не применять специальных устройств, то после выключения муфты рабочий вал в течение некоторого времени будет вращаться по инерции. Кривошипный механизм, остановившийся в произвольном положении, может самопроизвольно прийти в движение под действием веса; и то, и другое неудобно и опасно для обслуживающего персонала, поэтому все кривошипные машины снабжают тормозными устройствами.

Рис. 3. Однодисковая фрикционная муфта со вставками: 1 — маховик. 2 — шпильки, 3 — опорный диск, 4 — нажимной диск, 5 — диафрагма, 6 — ведомый диск, 7 – вставки, 8— крышка, 9 — цилиндр. 10 пружины

Рис. 4. Формы фрикционных вставок: а — овальная, б — цилиндрическая с лыской, в — сегментная

Назначение их состоит в том, чтобы остановить и удерживать ползун в крайнем верхнем положении после выключения муфты включения. Торможение осуществляется за счет сил трения, возникающих между тормозным барабаном и лентой или колодкой.

Существуют два типа тормозов: непрерывного и периодического действия. В ленточных тормозах непрерывного действия лента и барабан соприкасаются постоянно. Сила торможения регулируется затяжкой пружины; изменяя ее, можно добиться того, что ползун будет останавливаться в нужном положении.

Тормоза непрерывного действия очень просты по конструкции и надежны, но имеют и серьезные недостатки. В связи с тем что они постоянно включены, на преодоление сил трения все время расходуется энергия привода, составляющая до 30 % всей энергии, потребляемой машиной. Кроме того, такие тормоза сильно нагреваются и быстро изнашиваются, поэтому их применяют только на небольших машинах (усилием до 1000 кН), для которых простота конструкции и малые габариты имеют первостепенное значение.

Тормоза периодического действия включаются в работу только в нужный момент. Их работа синхронизируется с работой муфт включения таким образом, что тормоз включается после выключения муфты, а выключается за несколько мгновений до включения муфты. Тормоза периодического действия более практичны, обеспечивают меньший расход энергии, так как включаются только после окончания рабочего хода. В них выделяется меньше теплоты и она успевает рассеяться в окружающее пространство, что предохраняет пресс от неполадок в результате перегрева вала, подшипников и т. д.

Рис. 5. Ленточный тормоз периодического действия: 1 — пружина, 2— тормозная лента, 3 — ролик, 4 — барабан, 5 — вал, 6 — кулачок, 7 — рычаг, 8 — регулировочная гайка

Включение и выключение тормоза периодического действия осуществляется кулачками или пневматическими цилиндрами. Тормоз периодического действия, показанный на рис. 5, управляется кулачком. Он состоит из барабана, закрепленного на валу с помощью шпонки, и тормозной ленты с накладкой из ферродо. Рычаг через пружину может натягивать ленту, прижимая ее к тормозному барабану. Вращая регулировочную рейку, можно менять натяжение пружины, а значит, и силу, с которой прижимается лента к барабану. При этом будет меняться и сила торможения.

Когда под ролик попадает выступ кулачка, рычаг поворачивается влево, сжимает пружину и натягивает тормозную ленту. При этом она прижимается к барабану, и тормоз включается. При попадании под ролик нижней части кулачка рычаг поворачивается вправо, освобождает пружину и тормоз выключается. Поворачивая кулачок на валу, можно устанавливать время включения и выключения тормоза.

Тормоз, показанный на рис. 6, выключается не кулачком, а пневматическим цилиндров, поршень которого связан со стержнем. Пока давления под поршнем нет, пружина растяжения увлекает стержень вниз, натягивая ленту и прижимая ее к барабану. Тормоз включен. При подаче воздуха под поршень давление воздуха преодолевает силу пружины. Поршень поднимается вверх вместе со стержнем, лента отходит от барабана, тормоз выключается. При случайном падении давления в сети тормоз включается, обеспечивая безопасность работы на прессе.

На рис. 7 показана конструкция очень надежного в работе дискового тормоза. Он устанавливается на приводном валу. Корпус тормоза болтами крепится к станине. Нажимной диск болтами связан с поршнем. Для улучшения теплоотдачи диск 8 выполнен пустотелым и снабжен внутренними ребрами. Тормозной диск со вставками из гетинакса крепится на валу клиновой шпонкой. Усилие прижатия дисков создается тормозными пружинами и регулируется с помощью диска, подтягиваемого болтами к крыше 6. Уплотнение пневматического цилиндра обеспечивается мембраной, установленной в крышке.

Консольное расположение тормоза позволяет легко его регулировать, а также заменять вставки по мере их износа.

Предохранители. Для защиты передаточных механизмов кривошипных прессов от внезапных перегрузок, которые могут быть вызваны низкой температурой заготовки, отклонением ее размеров от заданных технологией и другими причинами, устанавливаются предохранительные устройства. Они могут ограничивать наибольшее усилие, передаваемое на ползун, или наибольший крутящий момент в элементах привода. Предохранительные устройства должны быть очень чувствительными к перегрузкам: размыкать привод машины при строго заданном усилии или моменте.

Рис. 6. Тормоз горизонтально-ковочного пресса усилием 8 МН (800 тс): 1— барабан, 2— лента, 3 — гайка, 4 — стержень. 5 — пружина, 6 — цилиндр, 7 — поршень

Предохранитель устанавливается на приводном валу или на ползуне. В первом варианте пресс защищается от перегрузок, обусловливаемых крутящим моментом, а во втором — от перегрузок, возникающих на ползуне.

Предохранители бывают разового действия (разрушающиеся при перегрузке пресса) и многоразовые (автоматически восстанавливающиеся после срабатывания).

В конструкции разрушающихся предохранителей имеется жесткая деталь, которая при перегрузке выходит из строя. Для дальнейшей работы машины эта деталь должна быть заменена новой. Наиболее часто предохранители выполняются в виде ломающегося стержня.

При нормальной работе пресса напряжение в предохранителе близко к пределу прочности, но его не превышает. При соблюдении указанного условия достаточно небольшой перегрузки (около 30%), чтобы напряжение в материале предохранителя превысило предел прочности и он разрушился, при этом нагрузки в рабочих звеньях машины не превзойдут допустимых.

Рис. 7. Однодисковый тормоз со вставками: 1 — приводной вал, 2 — корпус, 3 — встав ка, 4 — пружина, 5 — болты, 6 — крышка, 7 тормозной диск, 8 — нажимной диск, 9 поршень, 10 — мембрана, 11—регулировочный диск, 12 — болты, 13 — станина

Рис. 9. Предохранитель с ломающейся пластинкой

В течение каждого хода нагрузка на предохранительный стержень резко возрастает от нуля до почти предельного значения, поэтому их изготавливают из материалов с высоким пределом усталости, близким к пределу прочности при срезе. Однако несущая способность стержня постепенно понижается (металл устает) и примерно через 5000—15 000 ходов падает на 30—40 %. Это необходимо иметь в виду при эксплуатации кривошипных прессов.

В процессе эксплуатации, когда кривошипная машина используется на своей предельной мощности, обслуживающий персонал для предотвращения частой замены ломающегося стержня иногда увеличивает его диаметр и, следовательно, прочность. Однако делать это запрещается, так как в результате возможны значительные перегрузки машины, которые могут привести к тяжелым авариям.

Предохранители в виде срезающихся стержней ограничивают предельный момент, передаваемый приводом. Для ограничения усилия, действующего на ползун, используют предохранители с ломающейся пластинкой. В этом случае рабочее усилие передается на инструмент через пластинку, которая разрушается при перегрузке. Пластинки обычно изготавливают из стали 45, закаленной до твердости НВ 250—280. При замене разрушившейся пластинки новой пята удерживается от выпадания фиксатором.

Рис. 8. Предохранитель с ломающимся стержнем: 1, 4 — зубчатые колеса, 2 — полумуфта, 3 — стержень

При длительной работе вследствие усталости металла предельное усилие будет несколько понижаться. Если это нежелательно,, заменяют пластинку новой с теми же размерами. Ни в коем случае нельзя увеличивать диаметры d и D и толщину h срезаемого слоя, так как это может привести к перегрузке и аварии машины.

К разрушающимся предохранителям относятся и гидропневматические, имеющие в своей системе ломающуюся пластинку. Такой предохранитель для многокривошипных прессов ограничивает нагрузку на каждом шатуне.

Под пятой каждого шатуна в ползуне устроен гидравлический цилиндр, поршнем его служит подпятник. Все цилиндры соединены с насосом высокого давления и между собой. Давление от насоса передается и на плунжер пневматического цилиндра. Насос приводится в действие электродвигателем и обеспечивает давление до 20 МПа. Электродвигатель включается только на время рабочего хода ползуна. Общее усилие всех цилиндров-подпятников при этом давлении точно равно номинальному усилию пресса. В трубопроводе насоса установлен обратный клапан, который пропускает масло только в одну сторону — от насоса к цилиндру.

В пневматическом цилиндре имеется поршень, связанный с плунжером, на который действует давление от насоса. Левая полость цилиндра имеет атмосферное давление. Полость справа от поршня находится под определенным давлением воздуха, поступающего в цилиндр по трубопроводу. Усилие от давления воздуха несколько превышает силу от давления масла на плунжер, поэтому поршень в нормальных условиях занимает крайнее левое положение, прижимаясь к выступу на днище пневмоцилиндра.

Если усилие на ползуне (или хотя бы на одном из шатунов) достигает недопустимой величины, давление масла в цилиндрах.

Рис. 10. Схема гидропневматического предохранителя многокривошипного пресса: 1 — гидроцилиндр, 2 — подпятник, 3 — шатун, 4 — электродвигатель, 5—корпус, 6 — насос. 7 обратный клапан, в — плунжер, 9 — пневмоцнлиндр, 10 — поршень, II — стержень, 12 — контакт, 13 — пластинка, 14 — предохранительный кожух

Трубопроводах возрастает. Обратный клапан не пропускает масло к насосу. Вследствие роста давления усилие, действующее на плунжер, превысит усилие, действующее на поршень, и поршень сдвинется в крайнее правое положение. При этом центральный стержень поршня проломит чугунную пластинку, и сжатый воздух из правой полости цилиндра выйдет в атмосферу (предохранительный кожух имеет отверстия для прохода воздуха). Одновременно стержень замкнет электрический контакт, который дает команду на выключение муфты пресса и включение тормоза.

Масло высокого давления через отверстие в плунжере 8 попадает в левую полость цилиндра, и давление во всех гидроцилиндрах-подпятниках снизится.

До того как предохранитель сработает, наиболее нагруженный подпятник успевает сделать лишь небольшой ход. Он настолько мал (0,2 мм), что перекоса ползуна практически не возникает.

Для того чтобы снова подготовить предохранитель к работе, необходимо поставить новую пластинку, спустить масло из левой полости цилиндра и подать давление в правую его полость. Несмотря на некоторую сложность, такие предохранители работают достаточно надежно.

Восстанавливающиеся предохранители делятся на три типа: фрикционные, проскальзывающие при перегрузке машины; гидравлические, у которых при перегрузке жидкость выходит через клапаны; пружинно-рычажные, у которых звенья при перегрузке пресса изменяют свое положение, восстанавливая его вновь при повторном ходе.

Простейшая предохранительная фрикционная муфта показана на рис. 11. Она расположена в маховике, который не закреплен жестко на валу, а может проворачиваться относительно его. Диск фрикционной муфты посажен на шпонку и прижимается к маховику болтами через кольцо. Для увеличения коэффициента трения на диске муфты с обеих сторон крепятся накладки из ферродо.

В некоторых случаях в фрикционных муфтах используют трение между деталями, соприкасающимися не по плоскостям, а по конической поверхности.

Рис. 11. Предохранительная муфта: 1 — маховик, 2 — вал, 3 — муфта, 4 — накладки, 5 — кольцо, 6 — болт

Устройство гидропневматического восстанавливающегося предохранителя показано на рис. 12. На винт шатуна навинчена регулировочная гайка, опирающаяся нижним торцом на поршень цилиндра. Цилиндр крепится к опорной плите ползуна. Масло в цилиндр подается насосом из резервуара. В гидросистеме имеется запорный клапан, плунжер которого препятствует перетеканию масла из цилиндра в резервуар. Запорный клапан удерживается в закрытом положении давлением воздуха, действующего на поршень. Давление воздуха в ресивере можно регулировать, изменяя тем самым значение максимального усилия на шатуне.

Когда фактическое усилие превысит это значение, давление воздуха на поршень уже не сможет удержать плунжер в крайнем верхнем положении. Плунжер опустится вниз и начнет пропускать масло из цилиндра в резервуар. Одновременно штырь, связанный с поршнем, замкнет конечный выключатель и включит звуковой сигнал. После открытия запорного клапана винт вместе с гайкой может пройти расстояние, равное высоте гидравлической подушки, при неподвижном ползуне. Это предохраняет пресс от поломки.

Давление в цилиндре во время хода поршня вниз и при остановке пресса поддерживается на том уровне, на которое настроен ресивер. Но при ходе ползуна вверх после перегрузки давление в гидравлической подушке упадет. Вследствие этого реле давления выключит привод пресса и включит насос, который будет закачивать масло из резервуара в цилиндр до тех пор, пока давление в цилиндре не достигает заданной величины. После этого реле давления выключит насос и даст разрешение на включение пресса.

Рис. 12. Гидропневматический предохранитель: 1 — винт, 2 — гайка, 3 — поршень, 4 — цилиндр, 5 – ползун, 6 — поршень, 7 — плунжер, 8 — конечный выключатель, 9 — резервуар, 10— реле давления, 11 — насос, 12 — ресивер

Рис. 13. Выталкиватели: а — для верхнего штампа: 1 — штнфт, 2 — упор, 3 — подвижная поперечина. б — для нижнего штампа: 1 — штифт. 2 — ползун, 3 — верхний штамп, 4 — поковка, 5 — нижний штамп, 6 — корпус, 7 — пружина

Таким образом, после перегрузки не требуется замена каких-ли-бо деталей и пресс автоматически готов к продолжению работы. В этом большое преимущество гидропневматических предохранителей перед гидравлическими предохранителями с ломающейся пластинкой.

Выталкиватели. Для удаления готовых изделий из штампов применяются выталкиватели различных конструкций. Выталкиватель для верхней половины штампа (верхнего штампа) показан на рис. 13, а. В сквозную прорезь ползуна вставляется подвижная поперечина. Ее движение вверх ограничивается регулируемыми упорами. Сквозь ползун и верхнюю половину штампа проходит подвижный штифт. Если после окончания рабочего хода изделие осталось в верхней половине штампа, то при движении ползуна вверх оно будет вытолкнуто штифтом. Произойдет это потому, что поперечина, дойдя до упора, остановится, остановится и штифт, а ползун будет продолжать движение вверх. Вследствие этого штифт выйдет из углубления в верхней половине штампа и вытолкнет поковку.

Выталкиватель для нижней половины штампа приведен на рис. 13,6. Пока штампы сомкнуты, штифты смещены вниз и сжимают пружины. Когда ползун и верхняя половина штампа (верхний штамп) поднимаются вверх, пружины, стремясь разжаться, толкают штифты вверх. Упираясь в поковку, штифты выталкивают ее из нижней половины штампа.

В некоторых конструкциях выталкивателей штифты приводятся в движение пневматическими цилиндрами, постоянно находящимися под давлением.

Подушки. В настоящее время в целях расширения технологических возможностей практически на всех прессах усилием свыше 1 —1,6 МН устанавливаются подушки, которые служат для выталкивания изделий из нижней части штампа, прижима фланца вытягиваемой детали и осуществления других операций, не требующих больших усилий.

Наиболее широкое распространение получили простые пневматические подушки. Подушка, показанная на рис. 14, а, устанавливается под столом на прессах открытого типа малых усилии. Воздух в цилиндр подушки подается через шток поршня. Усилие, создаваемое подушкой, определяется давлением воздуха и площадью поршня. Если размеры стола не позволяют разместить подушку с поршнем нужного диаметра, используют подушки из нескольких секций, установленных последовательно. В этом случае усилие, действующее на ползун подушки, является суммой усилий, действующих на три поршня.

Рис. 14. Пневматические подушки: а — однопоршневая, б — трехпоршневая; 1 — ползун, 2 — поршень

Рис. 15. Клиновые механизмы регулирования величины штампового пространства: a — помощью клина стола, б — с помощью клина над верхним шарниром: 1 – клин, 2 – клиновая подушка, 3, 4 — рычаги, 5 — вкладыш, 6 — щека, 7 — ось

Для регулировки положения подушки по высоте служит червячный редуктор с электроприводом, расположенный на нижнем конце штока.

Для регулировки величины штампового пространства обычно используются клиновые механизмы. У кривошипных горячештамповочных прессов с этой целью передвигаются клинья стола, в чеканочных кривошипно-коленных прессах смещается клиновая подушка над верхним шарниром.

Сведения о производителе однокривошипного пресса К2019

Пресс К2019 выпускал Курский завод кузнечно-прессового оборудования, основанный в 1943 году.

В настоящее время пресс К2019 производят:

Долина, ПАО Кувандыкский завод КПО г. Кувандык Оренбургская обл.
ПрессМаш, ООО Станкостроительное Объединение, г. Москва

Станки, выпускаемые Курским заводом кузнечно-прессового оборудования

К2019
пресс однокривошипный простого действия открытый для листовой штамповки 80 кН
КД2114
пресс однокривошипный простого действия открытый для листовой штамповки 25 кН
КД2118
пресс однокривошипный простого действия открытый для листовой штамповки 63 кН
КД2318
пресс однокривошипный простого действия открытый для листовой штамповки 63 кН

Разновидности штамповочных технологий

Штамповочный процесс обработки заготовок может осуществляться горячим или холодным методом. Эти технологические разновидности предполагают использование специального оборудования и применение определённых условий обработки металла.

Холодная штамповка является одним из разновидностей штампования

Методом горячей штамповки обрабатываются заготовки, предварительно нагретые в специальных устройствах до заданной температуры. Горячая штамповка необходима, когда для обработки холодного сплава не хватает мощности оборудования. Нагревательными устройствами могут служить электрические или плазменные печи. Такой метод требует точного расчёта параметров готовой детали с учётом усадки металла в процессе остывания.

При холодной штамповке детали формируются за счёт механического давления элементов штамповочного пресса. Холодный вариант штамповки считается более распространённым методом обработки металла. Он не требует дополнительного оборудования, сложных расчётов и механической доработки деталей. Благодаря этому методу увеличиваются прочностные показатели материала. Полученные изделия отличаются высоким качеством поверхности и точностью.

К2019 Размеры подштамповой плиты кривошипного пресса

Размеры подштамповой плиты кривошипного пресса к2019

Диаграмма допускаемых усилий однокривошипного пресса к2019

Разновидности технологических операций

Технологические операции с металлическим листом бывают разделительные и формоизменяющие.

Разделительные штамповочные операции выполняются на оборудовании, которое оснащено специальным инструментом. В результате от заготовки отделяется определённая часть по прямой линии или заданному контуру. Отделение части листа происходит в следующих процессах:

Отрезка. Для выполнения этого действия оборудование оснащено дисковыми, вибрационными устройствами или гильотинными ножницами.
Обрезка. Эта операция отделяет крайние части полученного изделия.
Пробивка. В металлическом листе с помощью штампа создаются отверстия различной конфигурации.
Вырубка. Из заготовки получают фигурную деталь с замкнутым контуром.

Формоизменяющие операции предназначены для создания изделия с иными параметрами и размерами без механического разрушения. Различают следующие виды этих операций:

Отбортовка. Контур заготовки или внутренние отверстия подвергаются воздействию штампа для формирования бортов определённых размеров.
Вытяжка. Эта операция является разновидностью объёмной штамповки, при которой из плоского материала получают пространственный элемент.
Обжим. Для сужения торцов полой заготовки применяется штамп с матрицей конического типа, имеющей сужающую рабочую область.
Гибка. В результате операции изменяется кривизна поверхности путём гибки металла и деформирования заготовки.
Формовка – это изменение формы отдельных участков за счёт уменьшения толщины детали без нарушения внешнего контура изделия.
Пуклёвка. Соединение штампом двух пластинок без использования дополнительных элементов.

К2019 изображение однокривошипного пресса

Фото однокривошипного пресса к2019

Предназначение

Пресс горячештамповочный — оборудование, применяемое для ковки. В результате процесса получают сложные детали, имеющие выступы и впадины. На оборудование удается изготавливать:

стержни с фланцами;
стопорные кольца;
стаканы со сложным профилем;
высадку окончаний труб.

Применяется для прессования металлического лома в пакеты, удобные при складировании и дальнейшей переработки. При упаковке лома используют металл с низкой пластичностью. На крупных промышленных предприятиях штамповочные пресса применяют для изготовления серийной и крупносерийной продукции. При обработке материал разогревают.

Расположение основных узлов однокривошипного пресса К2019

Расположение основных узлов однокривошипного пресса к2019

Станина К2019-11-001
Привод К2019-21-001
Вал эксцентриковый К2019-23-001
Командоаппарат — К2019-24-001
Установка муфты-тормоза К2019-26-001
Ползун К2019-31-001
Воздухопровод КЕ2118.01-41-001
Ограждение привода К2019-71-001
Ограждение командоаппарата — КЕ2114.01-72-001
Ограждение рабочей зоны —
Электрооборудование К2019-91-001
Пост управления кнопочный КЕ2114.01-92-00
Маховик —
Сдуватель пневматический

Конструктивные особенности

Все агрегаты для обработки металлических заготовок имеют примерно одинаковое строение. Можно выделить три основных узла. К ним относятся:

двигатель оборудования;
передача крутящего момента;
исполнительный механизм.

Первые узлы формируют приводную систему, от которой зависит функционирование исполнительного механизма. Каждый орган отвечает за определённый результат. Поэтому следует разобраться в том, какие бывают разновидности машин.

Расположение органов управления однокривошипным прессом К2019

Педаль
Вводной выключатель
Переключатель режимов работы
Счетчик
Световая сигнализация
Выключатель местного освещения
Кнопка «Стоп непрерывных ходов»
Кнопка «Общий стоп»
Кнопка «Пуск электродвигателя»
Кнопки «Ход ползуна» (Двуручное включение)

Принципы выбора

При покупке кривошипных горячештамповочных прессов учитывают:

максимальное усилие, которое достигается рабочим механизмом;
количество движений ползуна в минуту;
максимальные размеры заготовки;
мощность электродвигателя;
размеры станка, которые должны соответствовать помещению.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

повышенная точность готовых изделий;
увеличение производительности относительно аналогичных молотов на 35%;
применение сборных конструкций в результате особенностей технологии обработки;
высокая надежность всех узлов;
снижение затрат на изготовление одного изделия.

Пресса помимо преимуществ имеют и недостатки:

отсутствие перераспределения металла вдоль оси детали;
увеличение количества ручьев;
сложность конструкции оборудования;
детали после обработки нуждаются в дополнительной очистке от окалины;
высокая цена.

Схема кинематическая однокривошипного пресса К2019

Кинематическая схема однокривошипного пресса К2019

Перечень элементов кинематической схемы

Электродвигатель
Шкив привода
Маховик привода
Муфта-тормоз
Вал эксцентриковый
Гайка
Втулка эксцентриковая
Шатун
Винт регулировочный
Ползун
Упор выталкивателя
Планка выталкивателя
Головка воздухоподводящая
Подшипник
Подшипник
Подшипник

Релейная логика

Как я уже говорил, любой схеме на реле соответствует схема на логических элементах. И, ИЛИ, НЕ, Линия задержки, Триггер (ячейка памяти) – всё это реализуется на реле.

Вот интересное видео, где об этом подробно рассказано:

Рекомендую сайт pro-rza.ru для тех, кто занимается схемами на реле (а также алгоритмами программ) профессионально, а не только на основе интуиции). Также можно найти много интересного по теме, если ввести в Яндексе запрос “схемы на релейной логике”.

Описание работы пресса К2019

Станина

Станина пресса рис. 10 чугунная коробчатой формы, воспринимает все усилия, возникающие при штамповке, крепится на двух стойках 8 и 10 посредством четырех пальцев.

В верхней части станины 2 в стаканах 11 и 12 расположены подшипники качения 13, служащие опорой для эксцентрикового вала.

Сверху, на скосе станины 2, имеется платик для подмоторной плиты, на которой устанавливается электродвигатель.

Спереди, на специально обработанных местах станины, крепятся призматические регулируемые направляющие 17 для ползуна.

Регулировка направляющих осуществляется винтами с помощью резьбового соединения 14, 15 и 16.

Передняя часть станины закрыта дверкой 3.

На рабочей плоскости стола закреплена подштамповая плита 6.

Для работы на провал на столе и плите предусмотрены отверстия.

В нижней части станины крепится наклонный склиз 7 для удаления штампованных деталей или отходов.

Привод

Привод (см. кинематическую схему на рис. 9).

Регулировка величины хода ползуна осуществляется вращением эксцентриковой втулки 2, которая соединена с валом 1 через зубчатое зацепление и выводится из зацепления вращением гайки 3.

После установки необходимой величины хода ползуна эксцентриковая втулка вводится в зацепление с эксцентриковым валом вращением гайки 3, которая стопорится винтом 6.

Необходимая величина хода ползуна устанавливается по шкале 4 с помощью указателя 5.

Установка муфты-тормоза (рис. 12)

Установка муфты-тормоза состоит из маховика 1-3 и муфты-тормоза 5-14, закрепленных на эксцентриковом валу 4 пресса, воздухоподводящей головки 15-18, закрепленной на муфте-тормозе и кронштейна 21, соединенного пальцами 20 с муфтой-тормозом и закрепленного на станине пресса.

Опорами маховика 1 являются радиальные шарикоподшипники 2, посаженные на втулку 3, установленную в свою очередь на эксцентриковый вал 4.

Муфта-тормоз жестко сблокированная многодисковая фрикционная с пневматическим включением состоит из следующих частей:

ведущей — ведущих дисков 5 муфты с фрикционными накладками;
ведомой — ступицы 6 с неподвижно присоединенным поршнем 7, цилиндра 8, перемещающегося вдоль оси, промежуточных дисков 9, опорных гаек 10, установленных по резьбе ступицы 6 и поршня 7, нажимного диска 11, установленного жестко на цилиндре 8;
тормозной — тормозного диска 12 с фрикционными накладками.

По мере износа фрикционных накладок 5 и 12 увеличивается зазор «а», что вызывает повышенный стук при включении муфты и увеличивается расход воздуха. Для регулировки этого зазора служит разрезные гайки 10, которые фиксируются от отвинчивания гайками 13.

Унифицированная воздухоподводящая головка состоит из корпуса 15, штуцера 16, расположенных между ними резиновых уплотнений 17 и радиальных шарикоподшипников 18.

Работа муфты-тормоза происходит следующим образом:

Сжатый воздух через воздухоподводящую головку 15-18, поршень 7, ступицу 6 поступает в пневмокамеру «Б» и перемещает цилиндр 8 вдоль оси вала эксцентрикового в сторону муфты, который зажимает ведущие диски 5 муфты, связанные постоянно с маховиком через пальцы 19, обеспечивая передачу крутящего момента через ступицу б на вал эксцентриковый 4.

В момент торможения вала эксцентрикового 4 сжатый воздух из пневмокамеры выпускается в атмосферу через воздухоподводящую головку 15-18, при этом цилиндр 8 под воздействием пружин 14 возвращается в сторону тормоза и зажимает тормозной диск 18, сидящий на пальцах 20, закрепленных в кронштейне 21, который жестко связан со станиной.

Ползун (рис. 13)

Ползун является рабочим органом пресса, к которому крепится верхняя часть штампа.

Ползун 13 пресса имеет коробчатую форму с призматическими двусторонними направляющими. Ползун крепится к валу эксцентриковому посредством винта регулировочного 5 и разъемного шатуна 4 в корпусе и крышке которого расположены бронзовые вкладыши 2 и 3 подшипника скольжения, охватывающие эксцентриковую втулку.

Суммарный зазор между направляющими ползуна и станины должен быть в пределах 0,04-0,08 мм. Зазор в шаровом соединении должен быть не более 0,015 мм. Зазор между бронзовыми втулками шатуна и эксцентриковой втулкой не более 0,1 мм.

Шаровая головка винта регулировочного 5, нижняя опора 10 и плавающий вкладыш 8 помещены в ползуне 12. После регулировки зазора в шаровом соединении гайка 8, ввернутая в ползун 12, стопорится винтом 17.

Опорой шарового соединения является срезная предохранительная шайба 13, рассчитанная на разрушение при перегрузке пресса. При срезании предохранительной шайбы необходимо винтом 17 расстопорить гайку 18, вывернуты ее на 1,5-2 оборота приподнять шатун с регулировочным винтом, вращая за маховик пресса в режиме «Ручной проворот», заменить предохранительную шайбу 13, сняв крышку на окне в передней части ползуна, затянуть гайку 18 и застопорить ее винтом 17.

Регулировка величины штампового пространства производится вращением регулировочного винта за его шестигранник, установленная величина штампового пространства фиксируется стопорными втулками 20, которые стягиваются винтом с контргайкой 19.

Нижний предел регулировки штампового пространства ограничивается фиксатором 23.

Величина регулировки определяется по линейке 6.

В нижней части ползуна расположено отверстие под хвостовик верхней плиты штампа.

Крепление хвостовика осуществляется прижимом 17 посредством двух шпилек с гайками. Стопорный винт 15 служит для дополнительной фиксации хвостовика штампа, а также для отталкивании прижима при снятии штампа.

В пазу ползуна расположено коромысло выталкивателя, подпружиненное двумя прижимами.

Командоаппарат. (рис. 14)

Командоаппарат предназначен для коммутации тока в электрических цепях управления прессом и управления работой пневмосдувателя.

Командоаппарат устанавливается на левый конец вала эксцентрикового. На втулке 4 закреплены алюминевые диски 1, 2, 3. Бесконтактные выключатели 8, 9 и 10 типа БВК 201-24 установлены на кронштейне 7, закрепленном на станине.

БВК (SQ1), переключаемый диском 2, управляет электромагнитным вентилем пневмораспределителя У7122А;
БВК (SQ2), переключаемый диском 1, управляет другим электромагнитным вентилем пневмораспределителя сдвоенного трехлинейного (остановка ползуна ВМТ);
БВK (SQ3) осуществляет блокировку хода ползуна вниз при двуручном включении (при недоходе ползуна до НМТ, отпускание кнопок двуручного включения вызывает останов ползуна).

Скачать файлы

Если хотите узнать, как составляются релейные схемы по науке – скачайте интересную книжку:
• Логические приемы составления и анализа релейно-контактных и бесконтактных схем / Методические указания (пособие) к практическим занятиям по курсу «Системы автоматизированного управления» Направление 220300 — Автоматизированные технологии и производства, pdf, 304.8 kB, скачан: 917 раз./
Файл Splan, в котором я делал схемы к этой статье:
• Пресс КД / Схемы в формате SPlan., zip, 16.7 kB, скачан: 1170 раз./

Электрооборудование. Общие сведения

Электрическая схема однокривошипного пресса К2019

Применяемое на прессе электрооборудование имеет следующий состав и характеристики:

электродвигатель главного привода — асинхронный трехфазный переменного тока напряжением питания 380 В;
электропневматические клапаны УV1, УV2 в пневмораспределителе У7122А на 24 В постоянного тока;
шкаф управления.

Описание действия электрооборудования указано в паспорте на шкаф управления.

Блокировки

Электросхемами пресса и шкафа управления предусмотрены следующие блокировки:

Нулевая блокировка;
блокировка пневматических клапанов;
блокировка дверок станины;
блокировка окна ограждения маховика;
реле давления воздуха;
двуручного управления;
угла торможения;
клапанов управления.

Подача напряжения в схему пресса не вызывает самопроизвольного включения электроаппаратов. Достигается это путем заведения замыкающего контакта магнитного пускателя КМ в цепь собственной катушки.

Блокировка пневматических клапанов

При залегании одного из пневматических клапанов пневмораспределителя У7122А срабатывает микропереключатель SQ11 или SQ12 и отключает электродвигатель и муфту пресса.

Блокировка защитного экрана

При работе педалью включение муфты пресса возможно только при закрытом экране (нажат конечный выключатель в режиме «Одиночный ход»).

При работе кнопками SB3 и SB4 в режиме «Непрерывные ходы» включение муфты возможно только при закрытом экране (нажат конечный выключатель в режиме «Непрерывные ходы»).

Блокировка дверки станины

При открывании дверки станины освобождается конечный выключатель SQ15 и замыкающим контактом отключается электродвигатель и муфта пресса.

Блокировка окна ограждения маховика

При открывании окна ограждения маховика освобождается конечный выключатель и замыкающим контактом отключает электродвигатель и муфту пресса.

Блокировка реле давления воздуха

При падении давления воздуха в системе, реле SP срабатывает и своим замыкающим контактом отключает электродвигатель привода и муфту пресса, при этом загорается сигнальная лампа красного цвета на шкафу управления

Блокировка каналов управления и отказа командоаппарата

Управление каждым клапаном сдвоенного пневмораспределителя осуществляется от самостоятельного управляющего элемента командоаппарата по независимой цепи. При отказе одного из каналов управления или командоаппарата не происходи срабатывание одного из пневматических клапанов пневмораспределителя У7122А. срабатывает микропереключатель SQ11 или SQ12 и отключает электродвигатель и муфту пресса.

Нулевая защита

Про нулевую защиту я уже писал в статье про аварийные цепи в промышленном оборудовании. Основной смысл таков, что станок не должен начать вращаться при включении питания. Нужно сначала привести все механизмы в исходное состояние, нажать на кнопку готовности, и только потом можно запускать двигатели.

Например, такой принцип заложен в нулевой защите токарных станков – при подаче питания двигатель невозможно будет включить, пока коробка передач не будет приведена в нейтральное положение.

Предлагаю схему, которая при подаче питания проверяет, что педаль в ненажатом состоянии, о чем будет говорить включенное реле КА3:

Схема с нулевой защитой

При кратковременном нажатии педали SB реле КА3 продолжает оставаться включенным на самоподхвате, и на самоподхват становится КА1. Через контакты реле КА1 и КА3 включается ЭМ. При деактивации датчика (конец цикла) оба реле сбрасываются. За счет инерции датчик опять становится активным, и КА3 включается. Схема вновь готова к работе.

Такая схема исключает самопроизвольное включение пресса при проблемах с педалью – застревание, нажатие произвольным предметом.

Технические характеристики пресса К2019

Технические характеристики однокривошипного пресса К2019

Построение КПМ

Построение эффективно работающих кривошипно- ползунных устройств, несмотря кажущуюся простоту их конструкции, требует большой расчетной и конструкторской работы.

В ее ходе учитывают такие моменты, как:

эффективность и коэффициент полезного действия;
рациональное использование материалов, оптимальные весогабаритные характеристики;
финансовые параметры производства и использования устройства;
надежность и периодичность технического обслуживания;
точность работы и виброактивность;
безопасность и охрана труда.

Поскольку перечисленные аспекты взаимосвязаны и влияют друг на друга, проектирование ползунного четырехзвенного механизма представляет собой многоэтапный итеративный процесс. Зачатую конструктору приходится возвращаться на более ранний этап проектирования рычажного механизма и уточнять параметры схемы по результатам расчетов на более поздних стадиях процесса.

Иногда даже приходится менять вид кривошипно- ползунного механизма. В высокооборотных дизелях требуется снизить скорость движения поршня на некоторых фазах рабочего цикла. Как правило, это требуется при прохождении верхней части цилиндра, чтобы обеспечить более полное сгорание топливной смеси. Для этого применяют дезаксиальную схему кривошипно-ползунного устройства. В ней оси цилиндров расположены со смещением смещена относительно оси коленвала на некоторое расстояние по ходу вращения.

Для лучшего уравновешивания многоцилиндровых V-образных двигателей используют схему двигателя с прицепным шатуном.

В ней прицепного шатун бокового цилиндра сопряжен с шатуном главного цилиндра. Это позволяет снизить вес, размеры и момент инерции части подвижных звеньев.

Построение включает в себя такие расчетно- модельные процедуры, как:

кинематический расчет, оптимизация числа кинематических пар;
силовое моделирование;
статический расчет, включая уравновешивание.

Обязательным этапом является проверка на соответствие нормам безопасности и охраны труда.

Традиционный расчет и построение такого сложного механизма, как кривошипный, представляет собой трудоемкий процесс, требующий от конструктора внимательности и достаточного опыта. Современные элементы программных продуктов семейства CAD — CAE позволяют избавиться от большей части рутинных и однообразных ручных операций, графических построений и расчетов. Конструктору достаточно выбрать из библиотеки трехмерную модель того или иного типа кривошипно- ползунной пары и провести параметрическое моделирование, задав необходимые размеры. Модуль графической симуляции проведет и статическое уравновешивание, и кинематический расчет, и выдаст рекомендации по оптимизации звеньев.