ГИДРОВИНТОВОЙ ПРЕСС

Полезная модель относится к кузнечно-штамповочному оборудованию, а именно к устройствам для штамповки осадкой с вращением.
Известен гидравлический пресс, содержащий станину рамного типа, рабочий цилиндр поршневого типа, смонтированный в верхней части пресса, ползун, прикрепленный к штоку рабочего цилиндра с возможностью перемещения по направляющим, закрепленным на стойках станины и стол, установленный на нижней поперечины станины (Воронин В.Г. Гидравлические прессы с безаккумуляторным насосным приводом. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1974, с.8, рис.2).
На данном прессе невозможно осуществление штамповки осадкой с вращением поскольку ползун может совершать только возвратно-поступательное перемещение вдоль своих направляющих.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой полезной модели является пресс гидравлический, содержащий станину рамного типа, смонтированный на станине гидроцилиндр, создающий осевое усилие, ползун с гайкой, винт, верхнюю и нижнюю штамповые плиты (Штамповка поковок тонкостенных дисков осадкой с вращающимся инструментом / В.Н.Субич, О.А.Ганаго, Б.А.Степанов и др. - Кузнечно-штамповочное производство, 1981, №6, с.32, рис.3).
Недостатками данного пресса являются ограниченные энергосиловые параметры из-за отсутствия участка разгона на холостом ходе пресса для ползуна, что не позволяет осуществить им предварительное накопление кинетической энергии вращательного движения и в последствии использовать ее для совершения полезной работы. Более того, выведение ползуна из состояния покоя и его последующий разгон осуществляется в данной конструкции только с момента начала штамповки, на что непроизводительно затрачивается часть вертикальной силы, создаваемой гидроцилиндром, также работа привода затрачивается еще и на преодоление силы тяжести ползуна, направление которой противоположно технологическому усилию. Кроме того, имеет место проскальзывания верхней плиты относительно заготовки при создании начального крутящего момента, для предотвращения которого требуется дополнительно устанавливать тормоз на ползуне. В итоге это приводит снижению к.п.д. гидровинтового пресса.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно, увеличение эффективной энергии гидровинтового пресса и повышение его к.п.д. за счет использования при штамповке дополнительной кинетической энергии накопленной на ходе разгона подвижными частями, совершающими вращательное движение.
Поставленная задача решается тем, что в гидровинтовом прессе, содержащем станину рамного типа, смонтированный на станине гидроцилиндр, создающий осевое усилие, ползун, взаимосвязанный с винтом и с гайкой, верхнюю и нижнюю штамповые плиты, согласно предложению, гидроцилиндр установлен в верхней траверсе станины, опирающейся на промежуточную поперечину, смонтированную на стойках станины и в которой по оси гидроцилиндра жестко закреплена гайка с размещенным в ней винтом, верхний торец которого шарнирно связан со штоком гидроцилиндра, а нижний торец неподвижно соединен с ползуном, установленным с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения.
То, что гидроцилиндр установлен в верхней траверсе станины, опирающейся на промежуточную поперечину, смонтированную на стойках станины и в которой по оси гидроцилиндра жестко закреплена гайка с размещенным в ней винтом, верхний торец которого шарнирно связан со штоком гидроцилиндра, а нижний торец неподвижно соединен с ползуном, установленным с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения, позволяет в гидровинтовом прессе предусмотреть участок разгона для ползуна и тем самым осуществить им предварительное накопление кинетической энергии вращательного движения, которая составляет 0,8…0,9 от суммарной эффективной энергии развиваемой прессом, (остальная доля развиваемой энергии прессом приходится на энергию от поступательного перемещения), к моменту совершения полезной работы по преодолению сил сопротивления деформации при штамповке вращающимся инструментом. Создание начального крутящего момента к моменту выполнения рабочей операции позволяет исключить проскальзывание верхней плиты относительно заготовки, при этом возрастает эффективная энергия гидровинтового пресса без увеличения мощности привода.
Сущность полезной модели поясняется чертежом общего вида гидровинтового пресса в исходном положении.
Гидровинтовой пресс содержит станину рамного типа, в верхней траверсе 1 которой установлен гидроцилиндр 2, содержащий поршень 3 со штоком 4. Верхняя траверса 1 опирается на промежуточную поперечину 5, смонтированную на стойках 6 и 7. В промежуточной поперечине 5 по оси гидроцилиндра 2 жестко закреплена гайка 8 с размещенным в ней винтом 9, верхний торец 10 которого шарнирно через подпятник 11 связан со штоком 4 гидроцилиндра 2, а нижний торец 12 неподвижно соединен с ползуном 13, установленным с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения, на котором смонтирована верхняя штамповая плита 14. На столе 15 размещена нижняя штамповая плита 16 для расположения на ней заготовки 17.
Гидравлический пресс работает следующим образом.
На нижнюю штамповую плиту 16, размещенную на столе 15 помещают заготовку 17, при этом ползун 13 со смонтированной на нем верхней штамповой плитой 14 находится в крайнем верхнем положении. Включается гидропривод (на чертеже условно не показан) и рабочая жидкость поступает в полость, расположенную над поршнем 3 гидроцилиндра 2, установленного в верхней траверсе 1 станины. Под давлением жидкости поршень 3 совместно со штоком 4 начинают перемещаться вниз, и усилие, создаваемое давлением жидкости в гидроцилиндре 2, передается через шток 4 винту 9, с которым он шарнирно связан через подпятник 11, расположенный на верхнем торце 10 винта 9. Винт 9, размещенный в гайке 8, жестко закрепленной в промежуточной поперечине 5, установленной на стойках 6, 7 станины, под воздействием приложенного усилия начинает вращаться и одновременно перемещаться вниз совместно с ползуном 13, который неподвижно связан с нижним торцом 12 винта 9. При контакте ползуна 13 с заготовкой 17 осуществляется ее осадка с одновременным вращением. После завершения осадки рабочая жидкость подается в полость гидроцилиндра 2, расположенную под поршнем 3 и воздействует на его кольцевую площадь. При этом ползун 13 вместе с винтом 9 меняют направление вращения и начинают подниматься вверх. После возвращения ползуна 13 в исходное крайнее верхнее положение заготовка 17 удаляется и рабочий цикл повторяется.
Спроектирован гидровинтовой пресс с усилием 630 кН. Номинальное давление рабочей жидкости создаваемое насосом гидропривода 32 МПа. Диаметр поршня 320 мм, диаметр штока 130 мм. Винт трехзаходный диаметром 250 мм с резьбой прямоугольной формы. Размеры ползуна в плане 500×350, высота ползуна 300 мм, высота стола 460 мм. Открытая высота пресса 530 мм. Опытное опробование пресса подтвердило, что возможно увеличение энергии гидровинтового пресса и повышение его к.п.д. за счет использования при штамповке дополнительной кинетической энергии накопленной на ходе разгона подвижными частями, совершающими вращательное движение.
В сравнении с наиболее близким аналогом в разработанном гидровинтовом прессе направление силы тяжести ползуна совпадает с направлением технологического усилия за счет расположения гидроцилиндра в верхней траверсе станины, что позволит не только сократить затраты гидропривода на преодоление сил сопротивления создаваемые весом ползуна в случае нижнего расположения гидроцилиндра, но и увеличить в сумме эффективную энергию, развиваемую прессом на участке разгона. Связь штока посредством подпятника с винтом, который размещен в гайке жестко смонтированной в промежуточной поперечине по оси гидроцилиндра и неподвижное соединение нижнего торца винта с ползуном, установленным с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения позволяет в цикле работы пресса предусмотреть участок разгона, на котором будет осуществляться предварительное накопление кинетической энергии подвижными частями к моменту начала совершения полезной работы, исключить проскальзывание верхней плиты относительно заготовки при создании начального крутящего момента и связанную с этим необходимость использования тормоза, что в итоге позволит увеличить эффективную энергию пресса и его к.п.д. без увеличения мощности привода.
Предлагаемый гидравлический пресс целесообразно использовать на промышленных предприятиях выпускающих штамповки типа дисков, фланцев, шестерен и т.д. с использованием технологической оснастки для штамповки с вращением.