RU2817027C1

RU2817027C1 - Press gear mechanism

Info

Publication number: RU2817027C1
Application number: RU2023121639A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Приходько; Мгер Нверович Мовсисян
Filing date: 2023-08-18
Publication date: 2024-04-09

Abstract

FIELD: various technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to forging equipment and can be used in mechanical presses. Press gear mechanism comprises slide, press table and tool arranged on slide and table. There is a housing in which the input and output shafts are installed. Fixed elliptical gear wheel is rigidly fixed coaxially to the input shaft. Another elliptical gear wheel is installed on the output shaft. On the input shaft there is a carrier connected through a rotary kinematic pair to the satellite shaft consisting of an elliptical gear wheel and an elliptical gear turned 180° relative to each other and connected by shaft. Elliptical gear wheel of the satellite is connected to a fixed elliptical gear wheel of the same size. Elliptical gear of the satellite is in gearing with an elliptical gear wheel of the same size. Counterweight is fitted on the carrier opposite the satellite shaft, its weight being equal to that of the satellite.

EFFECT: higher compactness of mechanism and reduced wear of guide.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к кузнечно-прессовому оборудованию и может быть использовано в механических прессах.The invention relates to forging and pressing equipment and can be used in mechanical presses.

Известен кривошипно-шатунный механизм пресса (Патент на изобретение №RU 2466870 С2, кл. В30В 1/26, F16H 21/18), содержащий связанный с приводом эксцентриковый вал, на котором установлен шатун. Шатун связан посредством сферического шарнира с опорой в ползуне, выполненной в виде пяты с крышкой. Ползун установлен в станине с возможностью поступательного перемещения. Опора установлена в ползуне с помощью направляющих линеек и имеет возможность поступательного относительного перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости кривошипно-шатунного механизма.A crank-connecting rod mechanism of the press is known (Patent for invention No. RU 2466870 C2, class B30B 1/26, F16H 21/18), containing an eccentric shaft connected to the drive, on which a connecting rod is mounted. The connecting rod is connected by means of a spherical hinge with a support in the slider, made in the form of a heel with a cover. The slider is installed in the frame with the possibility of translational movement. The support is installed in the slider using guide bars and has the possibility of translational relative movement in the direction perpendicular to the plane of the crank mechanism.

Известен привод кривошипного пресса (Патент на изобретение №RU 2011538 С1, кл. В30В 15/04), содержит электродвигатель на валу которого расположен шкив, который через клиноременную передачу связан с маховиком, на котором крепятся ведущие диски муфты, ведомые диски последней жестко связаны с приводным валом, несущим два ведущих колеса, которые, в свою очередь, через зубчатое зацепление связаны с ведомым шестернеэксцентриковым блоком (зубчатые колеса, выполненные за одно целое с эксцентриком). Последний кинематически связан с исполнительным механизмом пресса, выполненным в виде шатуна и ползуна.The crank press drive is known (Patent for invention No. RU 2011538 C1, class B30V 15/04), contains an electric motor on the shaft of which there is a pulley, which is connected through a V-belt drive to the flywheel on which the drive disks of the clutch are mounted, the driven disks of the latter are rigidly connected to a drive shaft carrying two drive wheels, which, in turn, are connected through gearing to a driven eccentric gear unit (gears made integral with the eccentric). The latter is kinematically connected to the actuator of the press, made in the form of a connecting rod and a slider.

Недостатками указанных исполнительных механизмов являются увеличенные массогабаритные показатели, а также значительные боковые усилия, действующие на направляющие и приводящие к их износу, обусловленные конструктивными особенностями кривошипно-ползунного механизма.The disadvantages of these actuators are increased weight and size indicators, as well as significant lateral forces acting on the guides and leading to their wear, due to the design features of the crank-slider mechanism.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату являетсярычажно-винтовой пресс (Патент на полезную модель №RU 2192963 С1, кл. В30В 1/18), содержащий смонтированный в направляющих ползун, связанный с ползуном винт, маховик, силовой привод в виде кривошипно-шатунного механизма. Винт сочленен несамотормозящей резьбой с закрепленной в станине гайкой. Ползун связан с шатуном через коленно-рычажный механизм с ползушкой. Один из рычагов механизма через ролик взаимодействует с установленным на станине подпружиненным кулаком. Профиль кулака обеспечивает разгон, свободное движение и подъем подвижных частей. Маховик винта соединен с винтом посредством управляемой муфты.The closest to the claimed technical solution in terms of technical essence and achieved technical result is a lever-screw press (Utility model patent No. RU 2192963 C1, class B30B 1/18), containing a slider mounted in guides, a screw connected to the slider, a flywheel, and a power drive in the form of a crank mechanism. The screw is connected by a non-self-locking thread to a nut fixed in the frame. The slider is connected to the connecting rod through a knee-lever mechanism with a slider. One of the levers of the mechanism interacts through a roller with a spring-loaded fist mounted on the frame. The knuckle profile ensures acceleration, free movement and lifting of moving parts. The propeller flywheel is connected to the propeller via a controlled clutch.

Недостатки прототипа обусловлены использованием рычажно-винтового механизма, имеющего большие габариты и характеризующегося наличием значительных боковых усилий в направляющих.The disadvantages of the prototype are due to the use of a lever-screw mechanism, which has large dimensions and is characterized by the presence of significant lateral forces in the guides.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание зубчатого механизма пресса, характеризующегося более высокими эксплуатационными характеристиками.The technical objective of the claimed invention is to create a gear press mechanism characterized by higher performance characteristics.

Техническим результатом является повышение компактности и снижение износа направляющих механизма пресса.The technical result is to increase compactness and reduce wear on the guides of the press mechanism.

Технический результат достигается зубчатым механизмом пресса, включающим ползун, движущийся в направляющей, стол пресса, а также расположенный на ползуне и столе инструмент. Кроме того, механизм пресса дополнительно содержит корпус, в котором соосно установлены входной и выходной валы. На корпусе соосно входному валу жестко закреплено неподвижное эллиптическое зубчатое колесо. На выходном валу установлено другое эллиптическое зубчатое колесо. На входном валу установлено водило и соединено через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом большие полуоси а всехэллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁, равном от центра делительного эллипса для одной пары колес, имеющей малую полуось b_1, и расстоянии с₂, равном для другой пары, имеющей малую полуось b₂, и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения входного вала и вала сателлита, установлен противовес, масса которого равна массе сателлита. На выходном валу жестко закреплен зубчатый сектор, с которым через зубчатую передачу соединена зубчатая рейка, совершающая возвратно-поступательное движение в направляющих, при этом на зубчатой рейке закреплен ползун.The technical result is achieved by a gear mechanism of the press, including a slider moving in a guide, a press table, as well as a tool located on the slider and table. In addition, the press mechanism additionally contains a housing in which the input and output shafts are coaxially installed. A fixed elliptical gear wheel is rigidly fixed to the housing coaxially with the input shaft. Another elliptical gear is mounted on the output shaft. A carrier is mounted on the input shaft and connected through a rotational kinematic pair to the satellite shaft, consisting of an elliptical gear and an elliptical gear, rotated 180° relative to each other and connected by a shaft, and the elliptical gear of the satellite is connected to a stationary elliptical gear of the same size. , and the elliptical gear of the satellite is in gearing with an elliptical gear of the same size, while the major axes a of all elliptical wheels are the same. All elliptical wheels are mounted on their shafts in such a way that the axis of rotation of the shaft passes through a point called the focus of the pitch ellipse, which is located on the semi-major axis of the pitch ellipse at a distance c ₁ equal to from the center of the dividing ellipse for one pair of wheels having a semi-minor axis b _1, and a distance c ₂ equal to for another pair having a semi-minor axis b ₂ , and thus the continuity of their engagement is achieved. On the carrier opposite to the satellite shaft at a distance H equal to the distance between the axes of rotation of the input shaft and the satellite shaft, a counterweight is installed, the mass of which is equal to the mass of the satellite. A gear sector is rigidly fixed to the output shaft, to which a gear rack is connected through a gear transmission, which performs a reciprocating movement in the guides, while a slider is fixed to the gear rack.

Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 приведена схема зубчатого исполнительного механизма пресса, на фиг. 2 представлен разрез А-А.In fig. 1 shows a diagram of the gear actuator of the press; Fig. Figure 2 shows section A-A.

Зубчатый механизм пресса состоит из корпуса 1, в котором соосно установлены входной 2 и выходной 3 валы. Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо 4 жестко закреплено на корпусе соосно входному валу 2. Эллиптическое зубчатое колесо 5 установлено на выходном валу 3. Водило 6 установлено на входном валу 2 и соединено через вращательную кинематическую пару с валом сателлита 7. Сателлит состоит из эллиптического зубчатого колеса 8 и эллиптической шестерни 9, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом 7, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита 8 соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом 4 одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита 9 состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом 5 одного с ним размера, при этом малая полуось b₁ пары колес 4 и 8 может отличаться от малой полуоси b₂ пары колес 5 и 9, а большие полуоси а всех эллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходитчерез точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁, равном от центра делительного эллипса для пары колес 4 и 8, и расстоянии с₂, равном для пары 5 и 9, и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле 6 противоположно валу сателлита 7 на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения входного вала 2 и вала сателлита 7, установлен противовес 10, масса которого равна массе сателлита. На выходном валу 3 жестко закреплен зубчатый сектор 11. Зубчатая рейка 12 соединена через зубчатую передачу с зубчатым сектором 11 на выходном валу 3 и имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в направляющих 13. Ползун 14 закреплен на зубчатой рейке 12 и имеет возможность возвратно-поступательного движения в направляющей 15. Зубчатый механизм пресса также содержит стол пресса 16 и инструмент 17, расположенный на ползуне 14 и столе 16. The gear mechanism of the press consists of a housing 1, in which the input 2 and output 3 shafts are coaxially installed. A fixed elliptical gear 4 is rigidly fixed to the housing coaxially with the input shaft 2. An elliptical gear 5 is mounted on the output shaft 3. A carrier 6 is installed on the input shaft 2 and connected through a rotational kinematic pair to the satellite shaft 7. The satellite consists of an elliptical gear 8 and elliptical gear 9, rotated 180° relative to each other and connected by a shaft 7, and the elliptical gear of the satellite 8 is connected to a stationary elliptical gear 4 of the same size, and the elliptical gear of the satellite 9 is geared with an elliptical gear 5 of the same size size, while the minor axle shaft b ₁ of pairs of wheels 4 and 8 may differ from the minor axle shaft b ₂ of pairs of wheels 5 and 9, and the major axle shafts a of all elliptical wheels are the same. All elliptical wheels are mounted on their shafts in such a way that the axis of rotation of the shaft passes through a point called the focus of the pitch ellipse, which is located on the semi-major axis of the pitch ellipse at a distance c ₁ equal to from the center of the dividing ellipse for a pair of wheels 4 and 8, and a distance from ₂ equal to for the pair 5 and 9, and thus the continuity of their engagement is achieved. On the carrier 6 opposite the satellite shaft 7 at a distance H equal to the distance between the axes of rotation of the input shaft 2 and the satellite shaft 7, a counterweight 10 is installed, the mass of which is equal to the mass of the satellite. A gear sector 11 is rigidly fixed to the output shaft 3. The gear rack 12 is connected through a gear to the gear sector 11 on the output shaft 3 and has the ability to perform reciprocating movement in the guides 13. The slider 14 is fixed to the gear rack 12 and has the ability to reciprocate movement in the guide 15. The gear mechanism of the press also contains a press table 16 and a tool 17 located on the slide 14 and the table 16.

Зубчатый механизм пресса работает следующим образом. The gear mechanism of the press works as follows.

При вращении входного вала 2 и соответственно закрепленного на нем водила 6 эллиптическое зубчатое колесо 8 обкатывается по неподвижному эллиптическому зубчатому колесу 4, вращательное движение колеса 8 через вал сателлита 7 и эллиптическую шестерню 9 передается эллиптическому зубчатому колесу 5 и выходному валу 3, при указанном соотношении размеров эллиптических колес выходной вал 3 через полный оборот входного вала 2 и водила 6 оказывается в том же положении, однако благодаря переменным передаточным отношениям пар эллиптических колес 8 и 4, 9 и 5 совершает возвратно-вращательное движение. При работе устройства центр масс системы звеньев, включающей водило 6, вал сателлита 7, эллиптическое зубчатое колесо 8, эллиптическую шестерню 9, а также противовес 10, находится на оси вращения входного вала, что обеспечивает высокую уравновешенность механизма пресса. Возвратно-вращательное движение выходного вала 3 передается с помощью зубчатого сектора 11 на зубчатую рейку 12, заставляя ее совершать возвратно-поступательное движение вдоль направляющих 13. Зубчатая рейка 12 приводит в движение ползун 14, движущийся вдоль направляющей 15 вниз. При подходе ползуна 14 к крайнему нижнему положению начинается операция штамповки заготовки, установленной в нижней половине штампа, закрепленного на столе пресса 16 с помощью инструмента 17. Затем, при дальнейшем повороте входного вала 2, зубчатая рейка 12 вместе с ползуном 14 совершает перемещение от крайнего нижнего положения вверх. При достижении крайнего верхнего положения рейки кинематический цикл пресса заканчивается. Далее после выемки отштампованной поковки и закладки новой заготовки цикл повторяется.When the input shaft 2 and the carrier 6, respectively, mounted on it rotate, the elliptical gear 8 rolls along the stationary elliptical gear 4, the rotational movement of the wheel 8 through the satellite shaft 7 and the elliptical gear 9 is transmitted to the elliptical gear 5 and the output shaft 3, at the specified aspect ratio elliptical wheels, the output shaft 3, through a full revolution of the input shaft 2 and the carrier 6, is in the same position, however, thanks to the variable gear ratios of the pairs of elliptical wheels 8 and 4, 9 and 5, it performs a reciprocating rotational movement. During operation of the device, the center of mass of the link system, including carrier 6, satellite shaft 7, elliptical gear 8, elliptical gear 9, as well as counterweight 10, is located on the axis of rotation of the input shaft, which ensures high balance of the press mechanism. The reciprocating rotational motion of the output shaft 3 is transmitted using the gear sector 11 to the gear rack 12, causing it to reciprocate along the guides 13. The rack 12 drives the slider 14, moving down along the guide 15. When the slider 14 approaches the lowest position, the operation of stamping the workpiece installed in the lower half of the stamp, mounted on the table of the press 16 using a tool 17, begins. Then, with further rotation of the input shaft 2, the gear rack 12, together with the slider 14, moves from the extreme bottom up position. When the uppermost position of the rack is reached, the kinematic cycle of the press ends. Then, after removing the stamped forging and inserting a new workpiece, the cycle is repeated.

Таким образом, использование преимущественно зубчатых передач и отсутствие рычага, совершающего движение под углом к ползуну, определяют компактность и снижение износа направляющих механизма пресса, что обеспечивает достижение технического результата.Thus, the use of predominantly gears and the absence of a lever moving at an angle to the slide determine the compactness and reduced wear of the guides of the press mechanism, which ensures the achievement of a technical result.

Исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» КубГТУ (СКР_3111), развитие которого поддерживается Минобрнауки РФ (Соглашение №075-15-2021-679).The research was carried out using the equipment of the Shared Use Center “Research Center for Food and Chemical Technologies” of KubSTU (SKR_3111), the development of which is supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (Agreement No. 075-15-2021-679).

Claims

A gear mechanism of a press, including a slider moving in a guide, a press table, a tool located on the slider and a table, characterized in that the press mechanism additionally contains a housing in which the input and output shafts are coaxially mounted, a stationary elliptical gear wheel rigidly fixed to the housing coaxially input shaft, an elliptical gear mounted on the output shaft, a carrier mounted on the input shaft and connected through a rotational kinematic pair to the satellite shaft, consisting of an elliptical gear and an elliptical gear, rotated 180° relative to each other and connected by a shaft, and an elliptical the satellite gear is connected to a stationary elliptical gear of the same size, and the elliptical gear of the satellite is in gearing with an elliptical gear of the same size, while the major axes a of all elliptical wheels are the same, in addition, all elliptical wheels are installed on their shafts in such a way that the axis of rotation of the shaft passes through a point called the focus of the pitch ellipse, which is located on the semi-major axis of the pitch ellipse at a distance c ₁ equal to from the center of the dividing ellipse for one pair of wheels having a semi-minor axis b ₁ , and a distance c ₂ equal to for another pair having a minor semi-axis b ₂ , and thus achieving continuity of their engagement, a counterweight installed on the carrier opposite to the satellite shaft at a distance H equal to the distance between the axes of rotation of the input shaft and the satellite shaft, and having a mass equal to the mass of the satellite, rigidly a gear sector fixed to the output shaft, a gear rack connected through a gear transmission to a gear sector on the output shaft and performing reciprocating movement in the guides, while the slider is fixed to the gear rack.