§ 41. Винтовые прессы с гидравлическим

(ИЛИ ПНЕВМАТИЧЕСКИМ) ПРИВОДОМ, РАБОТАЮЩИЕ ТОЛЬКО ЗА СЧЕТ НАКОПЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В связи с большими габаритами и несовершенством фрикци­онного привода были предложены и осуществлены винтовые прессы с гидравлическим (или пневматическим) приводом. Ра­бочий ход у этих прессов принципиально не отличается от рабо­чего хода у фрикционных винтовых прессов —-работа деформа­ции обрабатываемого материала осуществляется за счет запаса кинетической энергии подвижными частями пресса и в основном запаса кинетической энергии вращательного движения махови­ка. В настоящее время такие прессы выпускаются в ЧССР, ГДР, Польше, Франции, ФРГ, Бельгии, Англии, Японии и Италии. Из этого следует, что винтовые прессы этого типа получили доста­точное распространение. Они строятся по различным конструк­тивным схемам (рис. 98), но по принципу действия однозначны. Различие состоит лишь в расположении гидравлических (рис. 98, а, б и г) и пневматических (рис. 98, в) цилиндров, расположе­нии маховых масс и вращении винта (рис. 98, а, б и г) или гай­ки с маховиком (рис. 98, в).

Наибольший интерес представляет схема, показанная на рис 98, г, по которой строят винтовые прессы в ЧССР (серия LVН). Маховик расположен в нижней части пресса под уровнем пола, что создает большую устойчивость пресса. Подвижная

§ 42. Отечественные гидровинтовые пресс-молоты *

рама 2, на которую действует шток гидравлического (вода или масло) цилиндра 1 имеет большую базу направления в стани­не 3 коробчатого типа, отчего эти прессы позволяют получать достаточно точные поковки. Управляется двухклапанной короб­кой только верхняя полость цилиндра /, нижняя его полость на­ходится все время под напором жидкости из аккумулятора. Жидкость используется давлением 20—25 Мн/м² (200—250 ат). Пуск пресса — кнопочный электрогидравлический. При на­жатии кнопки пуска электромагнит переключает двухклапанную коробку на впуск напорной жидкости в пространство над поршнем гидравлического цилиндра. Величину хода можно из­менять при помощи имеющейся системы программного управле­ния. -В нижней части подвижной рамы имеется гайка 5, в кото­рую проходит винт 6. На шлицах последнего посажен маховик 7, зафиксированный от сползания при помощи фланца. Винт имеет пяту в поперечине — столе 4 пресса, закрепленном клиньями в стойках станины 3. На столе устанавливают нижний неподвижный штамп. Число ходов пресса составляет 25—16 в минуту, в зависимости от размера пресса (табл. 8).

При передвижении рамы вниз гидравлическим цилиндром гайка 5 приводит во вращательное движение силовой винт 6 с маховиком 7, накапливающих к моменту удара кинетическую энергию вращательного движения Jw²/2. Обратный ход (подъем рамы) производится путем выпуска жидкости на слив из верх­ней части цилиндра. Автоматически при подходе к верхнему по­ложению включается торможение рамы (винта) и остановка ее в верхнем положении вследствие уравновешивания подъемной силы гидравлического цилиндра силами сопротивления, Для извлечения поковки из штампа пресс снабжен выталкивателем.

В СССР проф. А. И. Зиминым предложена конструкция гидровинтового пресса с двумя гидравлическими цилиндрами дву­стороннего действия, воздействующих на систему подвижных частей через хомут и шарикоподшипники (см. рис. 98, а), одна­ко такие прессы не были построены.

При штамповке силовой график характеризуется двумя ярко выраженными стадиями — сравнительно небольшим усилием на большей части рабочего хода и резким возрастанием усилия в конце процесса штамповки (рис. 99). В гидровинтовом пресс-молоте первая стадия деформирования заготовки при почти по­стоянном усилии покрывается энергией давления жидкости, как и у гидравлических прессов, а на последнем этапе, когда уси­лия от давления жидкости не хватает для преодоления со­противления обрабатываемого материала, вступает в работу запасенная энергия вращатель­ного движения.

Схема гидровинтового

пресс-молота состоит в следующем (рис. 100). Цилиндр 3, имеющий на внешней поверх­ности цилиндрическую не самотормозную силовую винто­вую нарезку, разделен порш­нем 5 на две полости: 4 и 6. Канал 1 в штоке поршня соеди­нен с полостью 6, а канал 2— с полостью 4. Цилиндр имеет пяту в ползуне 7.

Перед работой ползун и связанный с ним цилиндр находятся в нижнем положении (штампы сомкнуты). Для подъема под­вижных частей жидкость под давлением 20 Мн/м² (200 ат) по­дается через канал 2 в полость 4. Из полости 6, управляемой двухклапанной распределительной коробкой, жидкость выпус­кают через канал 1 на слив. Действием жидкости высокого дав­ления на верхнюю кольцевую площадь полости 4 цилиндр пере­мещается вверх и поднимает за собой ползун. При подходе подвижных частей к верхнему положению на желаемом уровне выход жидкости из полости 6 закрывают, поэтому система оста­навливается и удерживается в верхнем положения. Для движе­ния вниз и совершения удара в рабочую полость 6 впускают жидкость высокого давления, и винтовая нарезка цилиндра при­жимается к нижней полке (рис. 100, б) и начинает скользить по ней, создавая вращательное движение цилиндру, одновременно получающему поступательное движение вниз.

• Конструкция гидровинтовых пресс-молотов, строящихся в СССР, разра­ботана заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, докт. техн. наук, проф. А. И. Зиминым.

Происходит быст­рый разгон подвижных частей пресс-молота, и к моменту соприкосно­вения верхнего штампа с заготовкой поступа­тельная скорость под­вижных частей дости­гает 1—1,5 м/сек.

Накопленная к это­му моменту кинетиче­ская энергия посту­пательного движения (mv²/2) имеет неболь­шую величину ввиду относительно неболь­шой массы т я скоро­сти с. Деформация про­исходит за счет энер­гии жидкости высокого давления, непрерывно поступающей в рабочий цилиндр, т. е. ра­бота пресса происходит так же, как в обычном гидравлическом

прессе при усилии, составляющем не более 0,7—0,8 Рст* на большей части рабочего хода на участке Н1 (см. рис 99). Когда усилие в конце хода Н1 достигает величины Р_ст, поступательное движение ползуна затухнет, но так как цилиндр имеет запас кинетической энергии вращательного движения Jw^2/2 и продол­жает вращение, то винтовая нарезка на внешней стороне ци­линдра отойдет от нижней полки гайки и прижмется к ее верх­ней полке (см. рис. 100, б). Проскальзывая по верхней полке за счет накопленной энергии Jw²/2, цилиндр ввинчивается в гайку и начнет опять передвигать ползун вниз. С этого момента дефор­мация обрабатываемого металла совершается на пути Н₂ (см. рис. 99) за счет энергии жидкости, поступающей в цилиндр, и накопленной энергии вращательного движения.

По мере расходования кинетической энергии вращательного движения' скорость деформирования постепенно падает. Когда запасенная кинетическая энергия в процессе хода Н₂ израсхо­дуется, система подвижных частей пресс-молота остановится. Однако за счет упругой деформации системы самого пресса (при рабочем ходе станина упруго растягивается, ползун упруго

* Рст соответствует статическому усилию гидропресса, когда давление жидкости на соответствующую площадь цилиндра уравновешивается сопротив­лением деформируемого металла и пресс останавливается (см. гл IX).

сжимается и т. п.) подвижные части получают импульс в обрат­ную сторону (энергия отскока). В этот момент цилиндр, пере­ключенный на обратный ход, должен подхватить ползун, исполь­зуя энергию отскока. Чем больше возникающее рабочее усилие Рр, зависящее от сопротивления поковки, тем больше упругая деформация деталей пресса и в соответствии с этим большая энергия отскока, в результате чего подъем подвижных частей пресса завершится быстрей. Как видно из рис. 99, наибольшая часть работы деформации обрабатываемого металла осущест­вляется за счет энергии жидкости, поступающей в рабочий цилиндр.

Работа, осуществляемая за счет накопленной кинетической энергии вращательного движения, сравнительно небольшая (составляет не более 1/3 от полной работы деформации), но вследствие малого пути, на котором она расходуется, развивает­ся весьма большое усилие (Р_Р—Р_Ст), значительно превосходя­щее усилие, развиваемое гидравликой (Р_ст).

В пресс-молотах предусмотрены нижние выталкиватели. В СССР разработан размерный ряд гидровинтовых пресс-моло­тов (табл. 9).