Результат интеллектуальной деятельности: ВИНТОВОЙ ПРЕСС

Изобретение относится к обработке металлов давлением, точнее к прессам с винтовым исполнительным механизмом, и может быть использовано в кузнечно-штамповочном производстве.

Известен винтовой пресс, содержащий станину, в направляющих которой установлен ползун со встроенной в нем гайкой, образующей винтовую несамотормозящуюся пару с винтом, на свободном конце которого укреплен рабочий маховик, являющийся ротором асинхронного электродвигателя, статор которого установлен на станине пресса (см. Ю.А. Бочаров. Кузнечно-штамповочное оборудование. М., Издательский центр «Академия». 2008 г., стр.342, рис.30.6).

Недостатком данного пресса являются большие пусковые токи при включении привода, которые вызывают сильные толчки тока в электрической сети, а также большие установочные мощности привода, в несколько раз превышающие мощности привода аналогичных кривошипных прессов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является винтовой пресс с двухмаховичным приводом, содержащий маховик-накопитель, который приводится в движение от рабочего электродвигателя, а также рабочий маховик, установленный внутри маховика-накопителя, в котором смонтированы электромагнитные катушки (см. Патент №2193970, МПК B30B1/18, опубл. 10.12.2002, бюл. №34). При включении пресса на электромагнитные катушки подается постоянный ток, что вызывает возникновение вращающего момента, который тормозит маховик-накопитель и разгоняет рабочий маховик. Маховик-накопитель отдает свою энергию рабочему маховику, при этом рабочий электродвигатель работает в режиме номинальной нагрузки в течение всего цикла работы пресса.

Недостатком данного пресса является низкий кпд хода разгона рабочего маховика вследствие большого скольжения, а также необходимость дополнительных устройств для возврата ползуна в исходное положение после завершения рабочего хода.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в снижении установочной мощности и повышении кпд пресса, а также в упрощении его конструкции.

Технический результат достигается тем, что в винтовом прессе, содержащем станину, в направляющих которой установлен ползун со встроенной в нем гайкой, образующей винтовую несамотормозящуюся пару с винтом, на свободном конце которого укреплен рабочий маховик, а также маховик-накопитель, соединенный ременной передачей с рабочим электродвигателем, рабочий маховик связан с дополнительным электродвигателем, образующим электрическую цепь с генератором, который соединен с маховиком-накопителем, при этом электрические машины управляются посредством блока управления, который обеспечивает также реверс дополнительного электродвигателя.

Передача энергии между маховиками может быть осуществлена как с помощью электрических машин переменного тока, так и с помощью электрических машин постоянного тока. В первом случае используются синхронный генератор и дополнительный асинхронный электродвигатель. С целью исключения при разгоне рабочего маховика больших пусковых токов в электрической цепи генератор-электродвигатель и большого скольжения дополнительного асинхронного электродвигателя может быть использован принцип частотного управления, однако это приведет к сильному удорожанию пресса. Отмеченные недостатки могут быть значительно уменьшены, если передачу энергии между маховиками осуществлять при помощи машин постоянного тока. В этом случае применяются генератор постоянного тока и дополнительный электродвигатель постоянного тока. В процессе разгона рабочего маховика блок управления постепенно увеличивает ток возбуждения генератора постоянного тока от нуля до определенного значения, что позволяет избежать появления в цепи больших токов.

Изобретение поясняется чертежом (фиг.1), на котором показана конструкция пресса. Пресс включает в себя станину 1, в направляющих 2 которой установлен ползун 3 со встроенной в нем гайкой 4, образующей винтовую несамотормозящуюся пару с винтом 5. На верхнем конце винта 5 закреплен рабочий маховик 6, соединенный с дополнительным электродвигателем 7. Подача электроэнергии к дополнительному электродвигателю 7 осуществляется от генератора 8. Ротор этого генератора приводится во вращение от маховика-накопителя 9, получающего вращение посредством ременной передачи 10 от асинхронного электродвигателя 11. Пресс содержит также блок управления 13, который получает сигналы от датчика угловых скоростей 14 рабочего маховика 6 и датчика 15 положения ползуна 3 и осуществляет управление электромашинами, а также реверс дополнительного электродвигателя.

Пресс работает следующим образом. В исходном состоянии ползун 3 находится в крайнем верхнем положении, рабочий маховик 6 заторможен (тормозное устройство на фиг. 1 не показано), маховик-накопитель 9 вращается с постоянной угловой скоростью от асинхронного электродвигателя 11. При включении пресса рабочий маховик 6 растормаживается, а блок управления 13 подает на обмотки генератора 8 ток возбуждения, в результате чего в электрической цепи генератор 8 -дополнительный электродвигатель 7 возникает ток, который передается от генератора 8 к дополнительному электродвигателю 7 посредством проводов 12. Под действием этого тока происходит вращение ротора дополнительного электродвигателя 7 и соединенного с ним рабочего маховика 6 с винтом 5. С винта 5 начинает свинчиваться гайка 4, что приводит к перемещению ползуна 3 вниз. В процессе вращения скорость рабочего маховика 6 и его кинетическая энергия увеличиваются, а скорость маховика-накопителя 9 уменьшается, так как часть его энергии передается генератору 8. При достижении рабочим маховиком 6 технологически необходимой кинетической энергии блок управления 13 по сигналу от датчика угловых скоростей 14 вращения рабочего маховика 6 отключает генератор 8, в результате чего подача тока в дополнительный электродвигатель 7 прекращается. В дальнейшем вращение рабочего маховика 6 происходит по инерции. Во время рабочего хода накопленная рабочим маховиком 6 кинетическая энергия переходит в энергию формоизменения заготовки. После окончания штамповки блок управления 13 осуществляет реверс дополнительного электродвигателя 7, вследствие чего ползун 3 начинает движение вверх. В заданном положении ползуна 3 по сигналу датчика 15 положения ползуна 3 блок управления 13 отключает генератор 8, дальнейшее вращение рабочего маховика 6 и движение ползуна 3 вверх происходит по инерции, после чего срабатывает тормоз, и ползун 3 занимает крайнее верхнее положение. Асинхронный электродвигатель 11 восстанавливает первоначальную скорость вращения маховика-накопителя 9. Цикл закончен.

Благодаря двухмаховичному приводу асинхронный электродвигатель работает в номинальном режиме в течение всего цикла штамповки, в связи с чем его установочная мощность имеет минимальное значение. Вращение рабочего маховика осуществляется дополнительным электродвигателем, пусковые токи которого могут быть снижены до минимального значения. Реверсирование рабочего маховика электрическим способом упрощает конструкцию пресса, так как отсутствует необходимость механизма возврата ползуна в исходное положение. Таким образом, предлагаемый пресс обеспечивает снижение установочной мощности и повышение кпд пресса, а также упрощение его конструкции.