RU2555733C1

RU2555733C1 - Screw press

Info

Publication number: RU2555733C1
Application number: RU2014110660/02A
Authority: RU
Inventors: Павел Викторович Спиридонов; Борис Алексеевич Степанов; Вадим Николаевич Субич; Николай Александрович Шестаков
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-07-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: press contains bedplate, in its guides a slider with nut is installed. The nut creates a helical non-locking pair with screw, at its free end a work flywheel is secured. In press the accumulating flywheel is provided, it is connected by belt gear with the work motor. The work flywheel is connected with additional motor. The motor creates an electric circuit with generator, connected with the accumulating flywheel. The generator is controlled by means of the control box, it also ensures reverse of the additional motor.

EFFECT: reduced installed power and increased efficiency factor of the press, simplified design.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, точнее к прессам с винтовым исполнительным механизмом, и может быть использовано в кузнечно-штамповочном производстве.The invention relates to the processing of metals by pressure, more specifically to presses with a screw actuator, and can be used in forging and stamping.

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).A screw press is known that contains a bed, in the guides of which there is a slider with a nut built in it, forming a non-self-locking screw pair with a screw, on the free end of which a working flywheel is mounted, which is the rotor of an asynchronous electric motor, the stator of which is mounted on the press bed (see Yu.A. Bocharov. Forging and stamping equipment. M., Publishing Center "Academy". 2008, p. 342, Fig. 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.The disadvantage of this press is the high starting currents when the drive is turned on, which cause strong current surges in the electrical network, as well as the large installation power of the drive, several times higher than the drive power of similar crank presses.

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.Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved effect is a screw press with a two-wheel drive, containing a flywheel drive, which is driven by a working electric motor, as well as a working flywheel installed inside the flywheel drive, in which electromagnetic coils are mounted (see Patent No. 2193970, IPC B30B1 / 18, publ. 10.12.2002, bull. No. 34). When the press is turned on, a direct current is supplied to the electromagnetic coils, which causes a torque to occur that brakes the flywheel drive and accelerates the working flywheel. The flywheel-drive gives its energy to the working flywheel, while the working electric motor operates in the nominal load mode during the entire cycle of the press.

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.The disadvantage of this press is the low efficiency of the acceleration of the working flywheel due to the large slip, as well as the need for additional devices to return the slider to its original position after the completion of the working stroke.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в снижении установочной мощности и повышении кпд пресса, а также в упрощении его конструкции.The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce the installation capacity and increase the efficiency of the press, as well as to simplify its design.

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.The technical result is achieved in that in a screw press containing a bed, in the guides of which there is a slider with a nut built in it, forming a non-self-locking screw pair with a screw, on the free end of which a working flywheel is fastened, as well as a flywheel drive connected by a belt drive to a working one by an electric motor, the working flywheel is connected with an additional electric motor forming an electric circuit with a generator that is connected to the flywheel-drive, while the electric machines are controlled by redstvom control unit, which also provides an additional reversing motor.

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.The energy transfer between the flywheels can be carried out both with the help of electric machines of alternating current, and with the help of electric machines of direct current. In the first case, a synchronous generator and an additional asynchronous electric motor are used. In order to exclude large starting currents in the electric circuit of the generator-electric motor and the large slip of the additional asynchronous electric motor during acceleration of the working flywheel, the principle of frequency control can be used, however, this will lead to a high rise in price of the press. The noted disadvantages can be significantly reduced if the energy transfer between the flywheels is carried out using DC machines. In this case, a direct current generator and an additional DC motor are used. During acceleration of the working flywheel, the control unit gradually increases the excitation current of the DC generator from zero to a certain value, which avoids the appearance of large currents in the circuit.

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.The invention is illustrated in the drawing (figure 1), which shows the design of the press. The press includes a frame 1, in the guides 2 of which a slider 3 is installed with a nut 4 integrated therein, forming a non-self-locking screw pair with a screw 5. At the upper end of the screw 5 there is a working flywheel 6 connected to an additional electric motor 7. Power supply to the additional electric motor 7 is carried out from a generator 8. The rotor of this generator is driven by a flywheel-drive 9, which is rotated by a belt drive 10 from an induction motor 11. The press also contains a unit board 13 which receives signals from the angular velocity sensor 14 of the working of the flywheel 6 and the position sensor 15 of the slider 3 and controls the electrical machines, as well as additional reversed motor.

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.Press works as follows. In the initial state, the slider 3 is in its highest position, the working flywheel 6 is inhibited (the brake device in Fig. 1 is not shown), the flywheel drive 9 rotates at a constant angular speed from the asynchronous electric motor 11. When the press is turned on, the working flywheel 6 is released, and the block control 13 delivers the excitation current to the windings of the generator 8, as a result of which a current arises in the electric circuit of the generator 8 - additional electric motor 7, which is transmitted from the generator 8 to the additional electric motor 7 Twomey wire 12. Under the action of this electric current is the additional rotation of the rotor 7, and connected thereto a flywheel 6 to the working screw 5. Screw 5 starts screwed nut 4 that moves the slider 3 downward. During rotation, the speed of the working flywheel 6 and its kinetic energy increase, and the speed of the flywheel-accumulator 9 decreases, since part of its energy is transmitted to the generator 8. When the working flywheel 6 reaches the technologically necessary kinetic energy, the control unit 13 is activated by a signal from the angular velocity sensor 14 the working flywheel 6 turns off the generator 8, as a result of which the current supply to the additional electric motor 7 is stopped. Subsequently, the rotation of the working flywheel 6 occurs by inertia. During the working stroke, the kinetic energy accumulated by the working flywheel 6 passes into the energy of forming the workpiece. After stamping, the control unit 13 reverses the additional electric motor 7, as a result of which the slider 3 starts to move up. In the set position of the slider 3 by the signal of the sensor 15 of the position of the slider 3, the control unit 13 turns off the generator 8, the further rotation of the working flywheel 6 and the movement of the slider 3 upward occurs by inertia, after which the brake is applied, and the slider 3 occupies its highest position. The asynchronous motor 11 restores the original rotation speed of the flywheel-drive 9. The cycle is completed.

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.Thanks to the dual-swing drive, the asynchronous electric motor operates in the nominal mode during the entire stamping cycle, and therefore its installation power has a minimum value. The rotation of the working flywheel is carried out by an additional electric motor, the starting currents of which can be reduced to a minimum value. Reversing the working flywheel electrically simplifies the design of the press, since there is no need for a mechanism to return the slide to its original position. Thus, the proposed press reduces the installation capacity and increase the efficiency of the press, as well as simplifying its design.

Claims

1. A screw press containing a frame, in the guides of which there is a slider with a nut built into it, forming a non-self-locking screw pair with a screw, on the free end of which a working flywheel is mounted, and a flywheel drive connected by a belt drive with an asynchronous electric motor, characterized in that it is equipped with an additional electric motor associated with the working flywheel, a generator forming an electric circuit with an additional electric motor and connected to the flywheel drive, and a control unit a generator and an additional electric motor for reversing it.

2. Press according to claim 1, characterized in that the additional electric motor is made in the form of an asynchronous electric motor forming an electric circuit with a synchronous generator.

3. Press according to claim 1, characterized in that the additional electric motor is made in the form of a direct current electric motor forming an electric circuit with a direct current generator.