УСТРОЙСТВО СЦЕПЛЕНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕССА, НОЖНИЦ ИЛИ ШТАМПУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
CLUTCH FOR MECHANICAL SCISSORS OR STAMPING DEVICE

Изобретение относится к устройству сцепления для сцепления приводимого во вращение элемента с приводящим во вращение элементом в механическом прессе, ножницах или штампующем устройстве при обработке давлением нелистового и/или листового материала, причем устройство сцепления содержит две параллельно действующие и включаемые независимо друг от друга муфты.
Устройство сцепления, соответствующее вышеуказанному родовому понятию, описано в документе DE-OS 2924834. Из него известна двойная муфта с комбинированным двойным тормозом, предназначенная для приведения в действие работающих в прерывистом режиме машин, таких как прессы, ножницы, штампы и т.д. Двойная муфта состоит из двух муфт, включаемых независимо друг от друга посредством рабочего тела, а также из двух тормозов, включаемых независимо друг от друга посредством силы упругости, причем оба они выключаются с помощью рабочего тела, приводящего в действие муфты. Использование выполненной подобным образом двойной муфты удовлетворяет высоким требованиям к надежности, которые предписаны для машин холодной обработки давлением. Известное выполнение предусматривает две выполненные одинаковым образом муфты, которые в описанном устройстве используются в разных комбинациях,
Совместное применение муфты и тормоза в механически работающих прессах и ножницах для обработки давлением нелистового и листового материала также известно из документа ЕР 0797739 В1. Описанное в этом документе устройство выполнено таким образом, что для раздельного приведения в действие муфты и тормоза муфта снабжена размыкающими ее пружинами муфты и замыкающим ее поршнем муфты, а тормоз снабжен замыкающими его пружинами тормоза и размыкающим его поршнем тормоза. При этом предусмотрены вертикальные каналы для подвода гидравлической жидкости в камеру давления тормоза.
При таком выполнении создается устройство сцепления и торможения, которое обеспечивает раздельное приведение в действие муфты и тормоза и при этом обеспечивает компактное выполнение устройства на одном конце вала.
Однако в известных решениях не учтено следующее обстоятельство.
Эти механические системы сцепления для механических прессов, ножниц или штампов и тому подобного имеют тот недостаток, что их выполнение всегда требует компромисса между условием пуска с одной стороны и передачей момента с другой стороны. При пуске пресса необходима термически стабильная и минимизированная по износу система сцепления. Для этого особенно подходящими являются фрикционные пары с жидкостным охлаждением, которые ограничены конкретным коэффициентом трения и, тем самым, максимально возможным передаваемым вращающим моментом. В противоположность этому, при выработке усилия прессования, по сравнению с процессом пуска, требуется во много раз больший вращающий момент. Для этого целесообразно использовать муфту сухого сцепления с высоким удельным коэффициентом трения.
Поэтому в основе изобретения лежит задача преодолеть недостатки, обусловленные вышеуказанным компромиссом. В частности создать устройство сцепления для механического пресса, ножниц или штампа для обработки давлением нелистового или листового материала, которое отличается как хорошей пусковой характеристикой, так и высоким передаваемым вращающим моментом.
Эта задача в соответствии с изобретением решается тем, что в двойной муфте обе муфты в отношении передаваемых ими вращающих моментов и/или их проскальзывания в процессе сцепления выполнены по-разному. Таким образом, хотя и используется двойная муфта, но при этом обе муфты рассчитаны и выполнены различным образом.
За счет одной муфты должна обеспечиваться хорошая пусковая характеристика, при которой величине передаваемого момента придается меньшее значение в сравнении с тем, что при пуске в муфте может преодолеваться большое проскальзывание. Таким образом, подразумевается, что оба сцепляющиеся элемента, то есть приводимый во вращение элемент и приводящий во вращение элемент сначала сильно различаются по числу оборотов. В начале процесса пуска приводимый во вращение элемент, например, в форме коленчатого вала, имеет число оборотов, равное нулю, в то время как приводящий во вращение элемент, например, в форме маховика, вращается с номинальным значением числа оборотов.
Другая муфта, в противоположность этому, предназначена для того, чтобы передавать высокий номинальный вращающий момент, что должно производиться после пуска посредством устройства сцепления в процессе прессования, резания или штамповки. Проскальзывание при этом практически равно нулю, однако должен передаваться высокий вращающий момент.
Первое усовершенствование изобретения предусматривает, что только одна из муфт оснащена средствами для охлаждения муфты;
другая муфта, которая подвергается лишь незначительной тепловой нагрузке, выполняется без средств охлаждения.
Предпочтительно, одна муфта по сравнению с другой муфтой выполнена для передачи меньшего вращающего момента при большом проскальзывании. Эта муфта предпочтительно выполнена как смазываемая муфта. В частности, эта муфта, по сравнению с другой муфтой, выполнена таким образом, что посредством нее передается максимально третья часть, предпочтительно четвертая часть от максимального вращающего момента.
Другая муфта спроектирована для передачи вращающего момента при незначительном проскальзывании. При этом может быть предусмотрено, что она выполнена как муфта сухого сцепления, или - если не требуется защита от перегрузки - она также может быть выполнена как соединение с геометрическим замыканием.
Обе муфты предпочтительно выполнены как фрикционные муфты. Каждая из муфт может иметь фрикционные элементы, которые независимо друг от друга управляются или регулируются посредством нагружения с приложением заданного усилия прижатия. Нагружение фрикционных элементов может осуществляться пневматически или гидравлически действующим исполнительным органом.
С помощью соответствующего изобретению устройства сцепления отдельные его функции "ускорение или пуск" и "передача вращающего момента при номинальном числе оборотов" в прессах, ножницах или штампах для обработки давлением нелистового или листового материала можно разделить путем использования двух отдельно выполненных и рассчитанных муфт, за счет чего оба отдельных процесса могут проводиться оптимальным способом. Таким образом, возможно различное выполнение обеих муфт в зависимости от индивидуальных требований для осуществления отдельных функций. Нет необходимости принимать компромиссные решения при проектировании муфт.
Пуск или ускорение может проводиться в термически стабильной среде при минимизации возникающего при этом износа. Предпочтительно фрикционная пара с жидкостным охлаждением (смазываемая муфта) обеспечивает преимущества при реализации этой системы. При этом относительно низкий удельный коэффициент трения не создает проблем. Для выработки высоких усилий прижатия, то есть для передачи высокого вращающего момента предпочтительно используется муфта сухого сцепления, что, также вследствие незначительного проскальзывания, имеющего место при передаче высокого вращающего момента, не создает проблем. Таким образом, для каждой отдельной задачи может быть предусмотрена соответственно оптимизированная муфта.
Несмотря на сильно отличающиеся друг от друга и частично противоречащие друг другу требования, соответствующее изобретению устройство сцепления обеспечивает возможность оптимального решения для передачи вращающего момента для всего реализуемого в прерывистом режиме процесса прессования, резания или штамповки.
На чертеже представлен пример осуществления изобретения, который схематично иллюстрирует сечение устройства сцепления для пресса, ножниц или штампа для обработки давлением нелистового или листового материала.
Устройство 1 сцепления, которое используется в прессе, в ножницах или штампе для обработки давлением нелистового или листового материала, передает вращающий момент от приведенного во вращение элемента 3 в форме приводного маховика (привод не показан) на приводимый во вращение элемент 2 в форме коленчатого вала. В начале процесса штамповки или прессования приводимый во вращение элемент 2 вначале находится в состоянии покоя, следовательно, имеет число оборотов, равное нулю, в то время как приводящий во вращение элемент 3 уже вращается с номинальным числом оборотов. Коленчатый вал 2 установлен концентрично в подшипниках 8 в маховике 3.
Передача вращательного движения маховика 3 на коленчатый вал 2 осуществляется посредством двух муфт 4 и 5, которые имеют отличающуюся конструкцию, и передают вращающий момент различным образом.
Первая муфта 5 выполнена, в частности, как смазываемая муфта, то есть она вращается, что детально не показано на чертеже, в жидкости, обеспечивающей теплоотвод. Для передачи вращающего момента фрикционные элементы 9, которые связаны с валом 2 без проворачивания и с возможностью осевого смещения, посредством поршня 7 первой муфты 5 прижимаются 5 к фрикционной поверхности маховика 3. Передаваемый при этом вращающий момент достаточен для того, чтобы обеспечить разгон коленчатого вала 2 из его состояния покоя.
Вторая муфта 4, которая размещена параллельно первой муфте 5, работает по существу аналогично работе первой муфты 5, однако она рассчитана на работу в режиме сухого сцепления. Это означает, что ее фрикционные элементы 10, которые также имеют возможность осевого смещения и связаны с валом 2 без проворачивания, всухую прижимаются к фрикционной поверхности маховика 3 и поэтому имеют высокий коэффициент трения. Эта муфта не очень пригодна для разгона коленчатого вала 2 из его состояния покоя, однако она наилучшим образом подходит для передачи высокого вращающего момента, когда проскальзывание между маховиком 3 и коленчатым валом 2 близко к нулю, то есть обе детали вращаются по существу с одинаковым числом оборотов.
Когда перед пуском пресса, ножниц или штампа приводной вал неподвижен, маховик 3 вращается с номинальным числом оборотов. Затем приводится в действие первая (меньшая) муфта 5, то есть ее фрикционные элементы 9 с помощью поршня 7, который может работать гидравлически или пневматически, прижимаются к фрикционной поверхности маховика 3. За счет этого приводной вал 2 запускается, и его число оборотов приближается к числу оборотов маховика 3.
Для подачи рабочего тела в устройство 1 сцепления, в особенности к муфтам 4, 5, предусмотрено вращающееся сочленение 11 для подачи рабочего тела (сжатого воздуха, рабочей жидкости гидравлической системы).
Как только вал 2 достигнет достаточного числа оборотов, приводится в действие вторая (большая) муфта 4, при этом ее фрикционные элементы 10 приводятся в действие аналогично фрикционным элементам 9. За счет этого возможно передать высокий вращающий момент от маховика 3 на приводной вал 2.
Таким образом, этот специальный принцип существенно отличается от известных двойных муфт для названных случаев применения. Все управляющие движением или определяющие движение функции отделены друг от друга. Первая муфта 5 связана с динамическим процессом ускорения системы, в то время как вторая муфта 4 по существу служит для передачи высокого вращающего момента.
До достижения синхронного числа оборотов маховика 3 и вала 2 в первой муфте 5 вырабатывается теплота трения, а именно, в зависимости от времени трения и частоты процессов ускорения на единицу времени. Эта теплота трения эффективно отводится за счет того, что первая муфта 5 выполнена, как правило, как смазываемая муфта, то есть смазка муфты может эффективно отводить теплоту трения.
В случае быстродействующих прессов с высоким числом включений тепловая стабильность является критическим параметром проектирования для системы охлаждения. Для обеспечения отвода тепла элементы выполняются с косвенным воздушным или водяным охлаждением или как смазываемые включаемые элементы, как это имеет место в случае первой муфты 5.
Эксцентриковые или кривошипные прессы для обработки нелистового материала давлением часто работают в повторно-кратковременном режиме переключения (коммутационном режиме), то есть постоянно вращающийся маховик циклически сцепляется с кривошипным механизмом для обеспечения подъема. Поэтому такие прессы имеют тормоз и муфту, которые приводятся в действие при каждом подъеме. Муфты 4, 5 наряду с вышеописанной функцией ускорения выполняют также задачу поддержания фрикционного соединения между маховиком и кривошипным механизмом в течение процесса прессования, для чего в рассматриваемом варианте осуществления по существу служит вторая муфта 4. Только в случае перегрузки пресса или при превышении граничного вращающего момента здесь осуществляется относительное движение между маховиком 3 и коленчатым валом 2 в форме проскальзывания. Требуемый для этого вращающий момент составляет, как правило, трех- или четырехкратное значение пускового вращающего момента. Это означает в предлагаемом варианте осуществления, что вторая муфта 4 может передавать по меньшей мере трех- или четырехкратный вращающий момент относительно вращающего момента, передаваемого первой муфтой 5.
Параметром проектирования для этого рабочего режима является не тепловая нагрузка, а номинальный вращающий момент, так как проскальзывания, как правило, не происходит. Поэтому для второй муфты 4 рекомендуется выполнение в качестве муфты сухого сцепления.
Преимущества состоят в основном в разделении обеих задач "пуска" и "передачи вращающего момента" в системе сцепления, причем рассчитанная из термических требований первая муфта 5 (муфта ускорения) выполняется как смазываемая муфта, а вторая муфта 4, используемая для реализации второй функции передачи вращающего момента, выполнена как муфта сухого сцепления. Обе муфты 4,5 могут приводиться в действие по отдельности. За счет этого также можно функции настройки пресса осуществлять только с использованием первой муфты 5.
Список ссылочных позиций
1 - устройство сцепления
2 - приводимый во вращение элемент (коленчатый вал)
3 - приводящий во вращение элемент (маховик)
4 - первая муфта (носитель фрикционной накладки)
5 - вторая муфта (носитель фрикционной накладки)
6 - поршень
7 - поршень
8 - подшипник
9 - фрикционная накладка
10 - фрикционная накладка
11 - вращающееся сочленение для подвода рабочего тела