автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка конструкции и методики расчета кулачково-рычажной системы управления муфтой винтового пресса

На правах рукописи

УДК 621 979 15

Аюпов Тафкил Хаматдинович

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КУЛАЧКОВО-РЫЧАЖНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МУФТОЙ ВИНТОВОГО ПРЕССА

Специальность 05.03.05 - Процессы и машины обработки

давлением

АВТОРЕФЕРАТ ии"и№638

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003066638

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете им Н Э Баумана на кафедре «Технологии обработки давлением»

Научный руководитель-

Научный консультант-

Лауреат Государственной премии РФ, доктор технических наук, профессор

Сафонов Анатолий Васильевич

Лауреат Государственной премии РФ, доктор технических наук, профессор Дмитриев Александр Михайлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Субич Вадим Николаевич, (МГИУ) кандидат технических наук, доцент Ларионов Николай Михайлович, (МИЭТ)

Ведущее предприятие

ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ», г Рязань

Защита состоится " (А 2007 г в ^ часов на заседании диссертационного

совета Д 212 114 04 приМГТУим НЭ Баумана по адресу 107005, г Москва, 2-я Бауманская улица, дом 5

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н Э Баумана Телефон для справок 267-09-63 Автореферат разослан 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Семенов В И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы В настоящее время в промышленности используются винтовые прессы для объемной штамповки, являющейся одним из прогрессивных видов обработки металлов Применение винтовых прессов особенно эффективно при изготовлении поковок повышенной точности с тонким полотном и оребрением Винтовые прессы в авиационной и ракетно-космической промышленности в основном используются для получения высокоточных поковок из труднодеформируемых, жаропрочных сталей на хромо-никелевой основе, Т1 -ых и А1-ых сплавов и обеспечивают общее снижение трудоемкости, как в штамповочных, так и в механических цехах, улучшают условия и увеличивают производительность труда, повышают коэффициент использования металла

Широкое внедрение винтовых прессов в промышленности сдерживается отсутствием высокоэффективного привода, удовлетворяющего современным требованиям прессостроения

В последние годы в промышленности внедряются винтовые прессы с муфтовым приводом, основной отличительной особенностью которых является наличие маховика для аккумулирования кинетической энергии и использование фрикционной муфты включения для управления прессом

Винтовые прессы с муфтовым приводом имеют существенно меньшую установочную мощность привода и большую величину эффективной энергии, необходимщй для выполнения полезной работы деформирования, что обеспечивает широкие технологические возможности пресса Прессы имеют более высокий кпд, надежны в работе, просты в наладке и эксплуатации

Сказанное выше объясняет проявляемый в нашей стране и за рубежом к новым конструкциям винтовых муфтовых прессов (ВМП), обладающих существенными преимуществами по сравнению с винтовыми прессами с традиционными приводами Однако конструктивные особенности известных ВМП создают ряд проблем при их эксплуатации, связанных с работой системы управления муфтой на вторичном энергоносителе - сжатых воздухе или жидкости, - отсутствием достаточно эффективных систем отключения муфты во время хода деформирования ВМП, - недостаточно надежен и эффективен привод возвратного хода подвижных частей пресса с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса

В научно-технической литературе отсутствуют систематизированный анализ, научно обоснованные рекомендации и методики проектирования ВМП с различными системами управления отключением муфт и рекомендации по разработке и эксплуатации привода возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса Кроме того, недостаточно изучены динамические процессы работы ВМП при отключении муфты при ходе деформирования Поэтому актуальным является проведение изучения и анализа работы находящихся в промышленной эксплуатации ВМП, а также разработка и

создание простых и надежных новых конструкций ВМП и научно обоснованной методики их проектирования

Цель работы состоит в разработке новой конструкции ВМП с электромеханической системой управления отключением муфты по ходу деформирования и механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса, раскрытии динамики взаимодействия технологической нагрузки и узлов ВМП на всех этапах машинного цикла, определении, исследовании и получении значений основных кинематических, динамических и энергосиловых параметров пресса, исследование факторов, влияющих на выходные параметры ВМП разработанной конструкции, разработке научно обоснованной методики проектирования ВМП с электромеханической системой управления отключением муфты

Методы исследования В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования Теоретические исследования проведены с использованием разработанного на кафедре МТ6 в МГТУ им Н Э Баумана программного комплекса анализа динамических систем ПА9, адаптированного к моделированию КПМ Экспериментальные исследования осуществлены при испытании винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической системой управления модели Ф1738М, силой 6,3 МН

Научное содержание и новизна работы состоит в следующем В результате работы создана математическая модель ВМП с электромеханической системой управления отключением муфты по ходу деформирования, установлено взаимовлияние величин параметров винтового пресса с муфтовым приводом с параметрами электромеханической кулачково-рычажной системы управления муфтой, установлено взаимовлияние параметров механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса с параметрами пресса, установлены зависимости между значениями основных кинематических параметров пресса и величиной времени отключения муфты ВМП, на основе проведенных исследований разработана научно обоснованная методика проектирования ВМП с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой

Практическая ценность и использование результатов работы

По итогам работы создан экологически чистый винтовой пресс с муфтовым приводом с электромеханической системой управления с отключением муфты по ходу деформирования, системой возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части на основе пресса модели Ф1738М силой 6,3 МН

Созданный винтовой пресс с муфтовым приводом и электромеханической системой управления ВМП модели Ф1738М силой 6,3 МН принят 17 04 2001 году в промышленную эксплуатацию на ОАО "МПО им Румянцева" и эксплуатируется по настоящее время Условно-годовая экономическая эффективность внедрения в производство, составляет ~ 878 975 (восемьсот семьдесять восемь тысяч девятьсот семьдесять пять) рублей за счет экономии энергетических ресурсов прессом и с учетом уменьшения общей трудоемкости штамповки

Срок окупаемости материальных средств и затрат на восстановление пресса составляет не более 1,5 лет,

Апробация работы По основным разделам работы сделаны доклады на научно-технических конференциях четвертой Российской научно-технической конференции - Воронеж, Государственный технический университет, 2003, седьмой международной научно-технической конференции «Авиакосмические технологии», «АКТ-2006» - Воронеж, Государственный технический университет, 2006, на научном семинаре кафедры МТ- 6 МГТУ им Н Э Баумана (г Москва 2006 г)

Публикации Основное содержание диссертации опубликовано в 9 печатных работах

Структура и объем работы диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, включающих 143 страницу машинописного текста, в том числе 42 рисунка, 3 таблицы, библиографический список из 104 наименований источников отечественных и зарубежных авторов и 3 приложений Общий объем работы 159 страниц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, изложены сущность и результаты выполненной работы

В первой главе приводятся обзор и основные направления развития винтовых прессов и систем их управления, анализ конструкций и тенденции развития винтовых прессов с муфтовым приводом, а также состояние методов расчета и проектирования винтовых прессов с муфтовым приводом и систем их управления

Анализ различных конструкций приводов винтовых прессов показывает, что у многих из них существует жесткая связь маховика с исполнительным механизмом - винтом Разгон высокоинерционных масс и подвижных частей пресса, инструмента, осуществляется дважды за цикл, на ходе ползуна вниз и вверх, при этом для достижения наиболыцей скорости инструмента (следовательно, достаточной эффективной энергии деформирования) величина хода разгона должна составлять не менее 80% общей величины хода ползуна

Основной отличительной особенностью винтовых прессов с муфтовым приводом является наличие постоянно вращающегося маховика для аккумулирования кинетической энергии и использование для управления прессом фрикционной муфты включения, для соединения с исполнительным механизмом -винтом Наличие постоянно вращающегося маховика для аккумулирования кинетической энергии дает возможность значительно уменьшить инерционные массы, разгоняемые дважды за цикл подвижных частей пресса (ведомый фрикционный диск, втулка, винт и ползун)

Винтовые прессы с муфтовым приводом имеют существенно меньшую установочную мощность привода и большую величину эффективной энергии, необходимой для выполнения полезной работы деформирования, что обеспечивает широкие технологические возможности пресса Прессы имеют

более высокий кпд, надежны в работе, просты в наладке и эксплуатации, обеспечивают высокую точность изготавливаемых поковок заданных размеров

У винтовых прессов с муфтовым приводом инерционность масс, разгоняемых дважды в течение каждого хода ползуна (винт и ведомый диск муфты) во много раз меньше, чем у прессов с жесткой связью маховика (винт и маховик-ротор) Поэтому при включении муфты эти массы разгоняются быстро, и скорость ползуна достигает установившейся (наибольшей) величины на участке хода ползуна, не превышающем 10—15% полной величины его хода, и остается практически неизменной до конца хода ползуна вниз Кроме того, при возвратном ходе у прессов с муфтовым приводом ползун возвращается в исходное положение силой, разгоняющей и тормозящей малые инерционные массы Таким образом, на прессах с муфтовым приводом обеспечиваются возможность сокращения времени машинного цикла, а также возможность уменьшения хода ползуна до величины, определяемой не условиями его разгона, а только технологическим процессом штамповки поковки

В настоящее время винтовые прессы с муфтовым приводом получили широкое распространение, и более 30 крупнейших зарубежных фирм занимаются выпуском винтовых прессов номинальной силой от 0,25 МН до 315 МЫ Среди них ведущее место занимают такие фирмы ФРГ, как G Siempelkamp, Eumuco, Hasenclever, Muller - Weingarten, Lasco, и другие

На основании эксплуатации и анализа существующих конструкции ВМП определены недостатки и возможности известных систем управления отключением муфты

Установлена целесообразность применения системы управления, т е системы отключения муфты винтового пресса с электрическим энергоносителем по ходу деформирования, при выполнении технологических операций объемной штамповки с возрастанием силы по ходу деформирования до максимального значения Рт, что и осуществлено в данной работе

В разработку, исследования и промышленное освоение винтовых прессов и их приводов существенный вклад внесли отечественные ученые проф-ра А И Зимин, М В Сторожев, Ю А Бочаров, Л И Живов, А В Сафонов, Ю А Зимин, а также Ф А Серавин, А Г Голован, В М Морогов, Ю Д Морозов, С С Гужин, Н М Ларионов, И Ф Яковенко, М Т Брежнев, Ю М Артемов, В П Перевертов, М Ф Новиков, В Д Обдул, Ю А Мороз, А В Власов, Н Е Проскуряков, Л И Рыженков, Н Н Антипов, В А Поникаров, Л М Цой, Ю А Фофлин, И А Церна, А М Павлов, С С Тавакалян, А П Носов, М К Шолохов, М С Блинник, И В Бовыкин, В Е Стоколов, Д М Каминский, В П Салов, И Н Филькин, Кононов В И , Горячев С А , Твердохлеб В А, Маркушин И Е , Поцелуйко В А и многие другие ученые Первостепенное значение для страны имеют постоянно проводимые учеными кафедры МТ6 МГТУ им Н Э Баумана исследования и разработки по совершенствованию винтовых прессов и их приводов

По результатам анализа и для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи

-на основе анализа достижений отечественного и зарубежного прессостроения определить с технико-экономических позиций направления развития конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом,

-разработать конструкцию винтового пресса с муфтовым приводом с экологически чистой системой управления, работающую без вторичного энергоносителя - сжатых воздуха и жидкости,

-разработать механизм возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса,

-провести теоретический анализ работы пресса на основных этапах машинного цикла с использованием разработанного на кафедре МТ6 в МГТУ им Н Э Баумана программного комплекса ПА9 анализа динамических систем

-разработать размерный ряд и методику проектирования винтовых прессов с муфтовым приводом,

- уточнить классификацию приводов винтовых прессов с муфтовым приводом,

- проверить адекватность разработанной математической модели путем сравнения результатов теоретического и экспериментального исследований

-осуществить промышленное освоение винтового пресса с муфтовым приводом, исследовать его работу в производственных условиях при серийном изготовлении поковок

Во второй главе на основе анализа литературных источников и в соответствии с поставленной целью приводится описание разработок новых конструкции перечисленных ниже

- кинематической схемы новой конструкции винтового пресса с муфтовым приводом,

- электромеханической кулачково-рычажной системы управления муфтой винтового пресса,

- кулачкового механизма,

- привода возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса,

- промышленного образца винтового пресса с электромеханической системой управления

Разработана кинематическая схема (Рис 1) нового винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой с механизмом возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса, на которой

1- главный электродвигатель, 2- шкив главного электродвигателя, 3-клино-ременная передача, 4- нажимной диск муфты, 5- двуплечие рычаги толкателя, 6-электродвигатель управления, 7- шкив электродвигателя управления, 8- клино-

ременная передача, 9,10- толкатели, 11- двуплечие рычаги, 12- ролики, 13- шкив, 14-кулачек, 15-упоры, 16-крышка муфты, 17-маховик, 18-пневмоцилиндры, 19- ролики, 20- спираль, 21- винт, 22- гайка, 23- ползун, 24- возвратные пружины муфты, ползун при возвратном ходе затормаживается тормозом 27 Муфтовый привод смонтирован на верхней поперечине винтового пресса-25

В предлагаемой конструкции винтового пресса при расчете параметров движения рабочих частей пресса на этапах машинного цикла в зависимости от состояния при включении муфты принимаются двухмассовые расчетные модели, как ведущих, так и ведомых масс узлов пресса

Рис 1

Кинематическая схема винтового пресса с муфтовым приводом с кулачково-рычажной системой управления

Процесс включения муфты разделен на два условных этапа первый — свободное перемещение нажимного диска муфты от исходного положения, при котором муфта отключена, до соприкосновения с ведомым диском, второй -собственно включение муфты, когда происходят разгон ведомых частей муфты и деформирование поковки Обратный ход ползуна в исходное (верхнее) положение происходит под действием сжатого воздуха в поршневой полости цилиндров 18 Воздействуя на профиль спирали 20 через шток и ролики 19, они создают вращающий момент, что в свою очередь вращает винт в противоположном направлении, происходит подъем ползуна

Дано описание кинематической, пневматической систем управления работой винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической системой включения и отключения муфты

В третьей главе изложены разработки математической модели и исследование работы пресса модели Ф1738М с электромеханической системой управления, исследование кулачково-рычажного механизма управления и исследование механизма возвратного хода при воздействии вращательным моментом на подвижные части пресса

При исследовании пресса применялся программный комплекс анализа динамических систем ПА9 Адаптивное управление штамповой высотой рассматривается с помощью математических моделей элементов расчетной схемы пресса

На построенных в результате исследований диаграммах (Рис 2) графики параметров имеют следующие обозначения и пределы построения графиков (указаны в скобках) 1 - перемещение ползуна, м, 2 - сила деформирования, Н,

Рис 2 Машинный цикл винтового пресса с муфтовым приводом

3 - угловая скорость главного электродвигателя, 1/с, 4 - угловая скорость электродвигателя управления, 1/с, 5 - угловая скорость маховика, 1/с, 6 - угловая скорость винта, 1/с, 7 -угол поворота винта, 1/с, 8 - момент трения тормоза, НМ, 9

электромагнитный момент главного электродвигателя, НМ, 10 электромагнитный момент электродвигателя управления, НМ, 11 - эквивалентный ток электродвигателя управления, А, 12 - номинальный фазный ток электродвигателя управления, А, 13 - сигнал включения электродвигателя управления, 14 - сигнал включения тормоза

При исследовании электромеханической кулачково-рычажной системы включения и отключения муфты процесс включения муфты разделен на два условных этапа первый — свободное перемещение нажимного диска муфты от исходного положения, при котором муфта отключена, до соприкосновения с

ведомым диском, второй — собственно включение муфты, когда происходят разгон ведомых частей муфты и процесс деформирования поковки

При включении электродвигателя управления 6 на шкиву 7 возникает крутящий момент Мзу, который через ременную передачу 8 и шкив 13

передается на кулачок 14 (рис 1) Сила от кулачка 14 передается на ролик 12 трех двуплечих рычагов 11 и через толкатели 9, двуплечие рычаги 5 и толкатели 10 -на нажимной диск 4 При этом происходит свободное перемещение нажимного диска до момента выборки зазоров между нажимным диском, ведущим и ведомым дисками муфты

Уравнение движения нажимного диска 4 на первом этапе

. ¿V Мэ

эу

т — =- / , I

Л М,

пу VI гр2 Рпр Ртр (1),

где- 1пу 1р1 гр2 = Ртож (2), подставляя (2) в (1) получим

гл

т* — — Ртопк — Рпр — Р*пр (3), где т* - приведенная масса нажимного

диска 4 и системы управления, Рто/ж -сила толкателя нажимного диска, Мэу -момент электродвигателя управления 6, гэ1 -радиус эволюты кулачка 14, при

Д.

перемещении ролика по эволюте , 1пу = —— - передаточное отношение

ш,

ременной передачи 8, - диаметр шкива - диаметр шкива 13,

К 1 7 ---передаточное отношение двуплечих рычагов 11, 1хи1г - плечи

^2

к

рычага 11, 1р2 ---передаточное отношение двуплечих рычагов 5, /3м/4-

плечи рычага 5, Рпр = Рпр^ 2пр - сила от пружин 24, Рпр^ - сила одной

пружины 24, гпр - количество пружин, Р'пр - приведенная сила трения в

кинематических парах к нажимному диску

Второй этап включения муфты - силовое нагружение фрикционной муфты и упругая деформация системы управления от действия момента электродвигателя управления и сил инерции подвижных частей системы управления Уравнение движения нажимного диска 4 на втором этапе

» М ф М

т -Т =- V 1Р\ -гр2 ~КР -^(4), где-^ 1пу 1рХ 1р2 = Ртопк (5),

ОХ V

подставляя (5) в (4) получим т* — Ртож - - Р'тр (6), где т* -

приведенная масса нажимного диска 4 и системы управления, Мэу - момент

электродвигателя управления 6, гэ2 -радиус эволюты кулачка 14, при

перемещении ролика по эволюте Э2, , остальные составляющие формулы (6), приведены ранее

Движения ведомых частей системы включения муфты от сил инерции подвижных частей системы управления выражается уравнением

1^ = Мзду-Мтр-М„р , (7)

где I - приведенный момент инерции подвижных частей системы управления винтовым прессом, Мэду - активный крутящий момент электродвигателя

управления, Мтр - сумма моментов от трения, Мпр - момент от действия пружин, й)у - угловая скорость вращения ротора электродвигателя управления, Крутящий момент на валу электродвигателя управления,

__2 Мк

1 эду

Мэд=__ . » . , (8)

ПС~П , Пс

пс пс-п

где М^ - критический момент на валу электродвигателя управления (Рис 1), - критическое скольжение, пс и п - синхронная и текущая частота вращения вала электродвигателя управления

Сила нажимного диска муфты определяется следующим выражением

к к3 пс-п | пс

Пс-вк пс-п

где I - передаточное отношение между валом электродвигателя управления и ведущим валом ВМП

Коэффициент запаса к3 учитывает уменьшение момента на валу

электродвигателя управления и соответственно силы нажимного диска при возможном падении напряжения в цеховой электросети Аналогичным образом при применении пневматических систем включения при паспортном рабочем давлении сжатого воздуха в сети -0,45 0,5 МПа допускается снижение рабочего давления до 3,5 МПа Коэффициент запаса к3 в расчетах принимаем равным 0,75 Для определения частоты вращения вала электродвигателя управления решаем

решаем уравнение (9) с учетом соотношения сил на ВМП при включенной скорости, определяемой скоростью маховика при включенной муфте

Результаты расчетов показывают, (рис 3) что уменьшение г приводит к уменьшению <а ау и времени включения муфты Однако, уменьшение (О ау приводит к увеличению тока в статоре и роторе электродвигателя управления и его нагреву выше допустимых значений

2 / \

/ К

\

У У \

\

\

Рис 3

Номинальная мощность электродвигателя управления по результатам расчета составляет 9% от мощности главного электродвигателя

Работа винтового пресса с муфтовым приводом независимо от системы управления имеет восемь характерных периодов машинного цикла (Рис 4)

Маховик вращается со скоростью <аа холостого движения. На I периоде при включении муфты осуществляется разгон винта и ползуна

Во время периода II происходит ход приближения Скорость перемещения ползуна практически сохраняется постоянной

Ход деформирования заготовки состоит из III, TV и V периодов VI-разгон ведущих частей пресса, VII-ход разгона вверх ведомых частей, VIII-ход торможения

Разработана динамическая модель пресса (Рис 5) и системы управления, расчетная модель пресса приведена к двухмассовой модели

Каждый из периодов в диссертации описан системами уравнений В I периоде при включении муфты, происходит проскальзывание между ведущими и ведомыми дисками муфты

Во II периоде, происходит совместное движение ведущих и ведомых частей, ход приближения подвижных частей пресса

III период это совместное движение ведущих и ведомых частей, начало деформирования поковки

IV - это период совместного деформирования поковки, с началом проскальзывания нажимного и ведомого дисков

V и VI для ведущих частей, это периоды деформирование поковки ведомыми частями пресса, отключения муфты и разгона ведущих частей пресса

"М, JL

л

III

м„

1 1

1

м,___ м„ м„--

VIII

э'а

ш, м „^ ^.м „

и, —■ ма

I

|

и г___ М

Рис 5 Направления скоростей и моментов сил в периоды машинного цикла

В VI и VII периоды, муфта отключена и происходят разгон ведущих частей пресса, движение ползуна в исходное положение

В VI и VIII период муфта отключена, происходит восстановление частоты оборотов главного электродвигателя привода и период торможения подвижных частей пресса

При штамповке до упоров V период заканчивается упругим нагружением пресса и штампа

При завершении V периода ведомые части останавливаются и осуществляется реверс винта В периоды VII и VIII происходит перемещение ползуна вверх в исходное положение

В приводе предусмотрена (Рис 1) пневмомеханическая (18) система возвратного хода ползуна Пневмомеханический привод возвратного хода содержит эвольвентную спираль 20, образующая поверхность которой контактирует с роликами 19 Ролики установлены на штоках пневмоцилиндров 18, расположенных на корпусе с некоторым смещением относительно горизонтальной оси, чем создается постоянно действующий момент для подъема подвижных частей пресса

В первоначальный момент производится единовременное заполнение пневмосистемы цеховым сжатым компрессорным воздухом, или от индивидуальной компрессорной станции малой производительности, которая в свою очередь, при повторных ходах ползуна сжатый воздух не расходует

Под действием постоянно действующего крутящего момента от пневмомеханической системы возвратного хода винт 11 реверсируется, и происходит подъем ползуна 23 в исходное положение

В четвертой главе изложены программа и методика экспериментального исследования винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической системой управления По требованию заказчика, в процессе испытаний осуществлено серийное изготовление 4-х наименований поковок из различных материалов из труднодеформируемых, жаропрочных сталей, Ti-ых и А1-ых сплавов, в количестве не менее 100-120шт

Осуществлены следующие исследования

1 Проверка работоспособности и эффективности взаимодействия механизмов пресса

2 Получение опытных значений энергосиловых параметров пресса

3 Определение точности дозирования кинетической энергии пресса

4 Возможность получения на прессе заданных серийных поковок из различных материалов

Исследования проведены с целью определения соответствия данных, полученных с применением программного комплекса анализа динамических систем ПА9, и сопоставлены с действительными результатами полученными при испытании винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической системой управления модели Ф1738М, силой 6,3 МН

Определены значения максимальной силы, развиваемой прессом при выполнении технологической операции и величина работы деформирования Проведены исследования стабильности дозирования энергии, необходимой для

совершения работы деформирования осадкой заготовок на гладких бойках в торец трех образцов (с дублированием 3 раза) изготовленных из материала АК6 одной плавки, диаметром 50 мм и высотой 75 мм Деформирование образцов в холодном состоянии осуществлялось кинетической энергией маховика при полном расходовании энергии ползуна и винта после отключения муфты Степень деформации составляла 42% без разрушения металла Разность высотных размеров трех партий осаженных заготовок находилась в пределах ±(0,12 0,15) мм

Проведенные эксперименты показали, что винтовой пресс с муфтовым приводом развивает эффективную энергию хода деформирования до 170 кН м, суммарная максимальная мощность электродвигателей составила 37,5 кВт, а система дозирования энергии удовлетворяет требованиям производства

Сравнительные характеристики винтового пресса с электрическим дугостаторным приводом модели Ф1738 и восстановленного пресса с муфтовым приводом модели Ф1738М номинальной силой 6300 кН приведены в таблице

В таблице в скобках указаны максимально возможные размеры (520) * мм и

(25) * ход/мин, с переводом на муфтовый привод, ход разгона ползуна происходит на коротком отрезке пути и в основном учитывается возможность манипулирования с исходной заготовкой и отштампованной поковкой в открытом межштамповом пространстве По статистическим данным при серийной и мелкосерийной штамповки поковок со средней массой, особенно в авиационной промышленности, число ходов ползуна доходит до 4-6 ходов в минуту

Таблица

Сравнительные характеристики шитнпи престав с электрическим дугостаторным приводом модели Ф1738 и с муфтовым прессом модели Ф1738М номинальной си той 6300 кН

м я/п Параметры Моде 1Ь пресса Ф1738 , ~ФП38М

1 Номинальная сита, кН 6300 6300

2 Допустимая сила кН 10000 шооГ~

3 Эффективная энергия хода деформироаания, кНм 50 170

4 Наибольший ход поп>на мч 520 315(520»)

5 Частота чодов гадауна, чод/чин 25

Срмиешшкиш мощность нюшода, кВг 85

7 Максимальная чонмость привода кВт _

8 , Мощность вентилятора, кВт 13

9 Суммарная шшвюшт мощность мепродвагателей, кВт 183 17,5

На прессе производилась штамповка серийных, промышленных партий изделий поковок деталей «Корпус» из материала АК6 массой 4,0 кг и поковок деталей «Патрубок» из материала 14Х17Н2 массой 4,17 кг

В пятой главе на основе проведенных работ по проектированию, изготовлению, освоению, внедрению в производственную эксплуатацию ВМП модели Ф1738М и проведенных исследований разработана научно обоснованная методика проектирования винтовых прессов с муфтовым приводом с электромеханической системой управления с отключением муфты по ходу

деформирования, с механизмом возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса, позволяющая определить динамические нагрузки на узлы пресса при технологическом нагружении, а также основные кинематические и энергосиловые параметры пресса

Разработанная методика проекного расчета ВМП с электромеханической системой управления может быть использована при проектировании или при восстановлении простаивающих винтовых прессов различных конструкций

Сопоставление результатов теоретического и экспериментального исследований и многолетняя успешная эксплуатация ВМП модели Ф1738М наглядно подтверждают правильность принятых решений, достаточность полноты проведенных исследований

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 В результате анализа существующих конструкций винтовых прессов установлено, что целесообразным является создание и промышленное внедрение ВМП с электромеханическими системами управления отключением муфты по ходу деформирования Для привода возвратного хода подвижных частей пресса необходима разработка механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса

2 В результате анализа существующих конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом установлена работоспособность предложенной конструкции пресса с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой и механизмом возвратного хода подвижных частей пресса с эвольвентной спиралью и пневмоцилиндрами, без расходования сжатого воздуха и проведена апробация промышленного образца ВМП с номинальной силой 6300 кН

3 Создана на основе программного комплекса ПА9 математическая модель ВМП разработанной конструкции Проведенный анализ закономерностей движения элементов конструкции и изменения значений кинематических, динамических и энергосиловых параметров ВМП позволил учесть характер технологической нагрузки и условий эксплуатации пресса

4 Установленные аналитические зависимости электромеханической кулачково-рычажной системы и механизма возвратного хода позволяют производить расчет кинематических параметров ВМП с погрешностью не более 2 13% от значений, полученных на ЭВМ, что позволяет также использовать их для расчетов параметров прессов

5 В результате анализа исследования работы пресса установлено, что с момента подачи сигнала на включение электродвигателя управления время перемещения нажимного диска ^ = 0,0155 с, а время включения муфты с момента смыкания дисков муфты до полного отсутствия проскальзывания дисков муфты 1мв = 0,23 с Перемещение ползуна при включении муфты 8ПВ = 0,059 м, что составляет 14,75 % от максимального хода ползуна 0,4 м Время перемещения нажимного диска муфты при отключении муфты ^ = 0,031 с Время отключения муфты 1мо = 0,036 с Ход деформирования до отключения муфты 8Д1 = 0,14 м и после отключения муфты 8д2 = 0,044 м

Установлено, что время хода ползуна вниз 1Н = 0,9 с, время хода ползуна вверх 1В = 1,28 с, время хода торможения вверх ^ = 0,17 с Время машинного цикла составляет 2,18 с, что обеспечивает производительность пресса при достаточной мощности главного электродвигателя 27,5 ход/мин При установленной мощности главного электродвигателя 37,5 кВт эквивалентный ток становится равным номинальному фазному току за 3,6 с, что обеспечивает без возможного нагрева главного электродвигателя производительность пресса 16,7 ход/мин

6 В результате экспериментальных исследований и сравнительного анализа восстановленного винтового пресса с муфтовым приводом номинальной силой 6300 кН модели Ф1738М с винтовым прессом с электрическим дугостаторным приводом модели Ф1738 установлена высокая надежность ВМП в работе, что подтверждает целесообразность дальнейшего промышленного освоения разработанной конструкции Установлено, что эффективная энергия хода деформирования ВМП составляет 170 кН м, что превышает энергию 50 кН м пресса модели Ф1738 в 3,5 раза, суммарная максимальная мощность электродвигателей ВМП уменьшена в 3,5 раза с 183 кВт до 37,5 кВт Частота рабочих ходов при работе с эффективной энергией 170 кН м составляет 8 ход/мин, что обеспечивает необходимую производительность пресса 4-6 ход/мин Время машинного цикла пресса обеспечивает паспортные данные по производительности (25 ход/мин) и составляет 27,5 ход/мин

7 При создании ВМП уточнена классификация приводов винтовых прессов с муфтовым приводом, с вводом в кулачково-рычажной системы в группу муфты включения

8 Созданный промышленный образец ВМП номинальной силой 6300 кН, в котором апробированы разработанная методика проектного расчета винтовых прессов с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления и механизмом возвратного хода с эвольвентной спиралью с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса, освоен и принят в промышленную эксплуатацию на «ОАО МПО им И Румянцева» г Москва

9 Экономический эффект от внедрения в производство промышленного образца ВМП составляет 878975 рублей в год Срок окупаемости на модернизацию пресса не более 1,5 лет

10 На основе проведенных работ разработан размерный ряд винтовых прессов с муфтовым приводом

Основные положения диссертации изложены в работах

1 Аюпов Т X Опыт применения гидровинтового пресс-молота // Технология производства, научная организация труда и управления -1978 - №7 - С 9-10

2 Модернизация винтового пресса с электрическим дугостаторным приводом номинальной силы 6300 кН, / А В Сафонов, А Т Крук, Т X Аюпов и др //Кузнечно-штамповочное производство Обработка металлов давлением -2002 -№3 - С 14-19

3 Сафонов А В, Аюпов Т X Модернизация винтовых прессов простого действия // Ремонт, восстановление, модернизация - 2002 - №11 - С 2-6

4 Сафонов А В , Аюпов Т X Расчет параметров электромеханической системы управления муфтой с кулачковым механизмом преобразованием крутящего момента // Межвузовский сборник научных трудов (Москва) - 2003 - №8 - С 105110

5 Сафонов А В , Аюпов Т X, Минаев А И Штамповка точных энергоемких заготовок на модернизированном винтовом прессе с муфтовым приводом //Авиакосмические технологии «АКТ-2003» Труды четвертой Российской научно-технической конференции - Воронеж - 2003 - С 38-46

6 Сафонов А В, Аюпов Т X Основные направления развития и совершенствования кузнечно-прессового оборудования и технологических процессов // Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением Сборник трудов Московского металлургического института и Союза Кузнецов (Москва) - 2003 - №3 - С 246-255

7 Сафонов А В, Аюпов Т X Определение основных параметров главного исполнительного механизма винтового пресса Технологии и машины обработки давлением Труды XXXIII Уральского семинара Екатеринбург - 2003 - С 86-90

8 Расчет параметров электромеханической системы включения фрикционной муфты кривошипных и винтовых прессов / А В Сафонов, А В Грачев, В В Ямчинов, Т X Аюпов // Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением Сборник трудов Московского металлургического института и Союза Кузнецов (Москва) - 2004 - № 4 - С 455464

Подписано к печати 30 08 07 Заказ № 570 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул д5 263-62-01

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор и основные направления развития конструкции винтовых прессов и систем их управления.

1.2. Анализ конструкций и тенденция развития винтовых прессов с муфтовым приводом.

1.3. Состояние теории и методов расчета и проектирования винтовых прессов с муфтовым приводом и систем их управления.

1.4. Выводы, цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ВИНТОВОГО ПРЕССА С МУФТОВЫМ ПРИВОДОМ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ КУЛАЧКОЮ-РЫЧАЖНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ.

2.1. Разработка конструкции опытно промышленного образца ВМП электромеханической кулачково-рычажной системой управления

2.2. Разработка конструкции пневмомеханического привода возвратного хода.

2.3. Разработка конструкции кулачково-рычажной системы управления муфтой.

2.4. Разработка конструкции рабочего профиля кулачка ВМП электромеханической кулачково-рычажной системой управления

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИНТОВОГО ПРЕССА С МУФТОВЫМ ПРИВОДОМ С ЭЛЕКТРО-МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ.

3.1. Разработка и исследование системы управления муфтой.

3.2. Исследование ВМП с использованием программного комплекса ПА9 анализа динамических систем.

3.3. Расчет параметров движения рабочих частей и динамические модели в период машинного цикла.

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИНТОВОГО ПРЕССА С МУФТОВЫМ ПРИВОДОМ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ.

4.1. Методика экспериментального исследования винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычаж-ной системой управления.

4.2. Экспериментальное исследование винтового пресса модели Ф1738М с электромеханической кулачково-рычажной системой управления и механизмом возврата ползуна с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса.

4.3. Сопоставление результатов теоретического и экспериментального исследований винтовых прессов с электромеханической системой управления.

4.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТНОГО РАСЧЕТА И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОНСТРУКЦИИ РАССМАТ

РИВАЕМЫХ ВИНТОВЫХ ПРЕССОВ

5.1. Разработка методики проектного расчета.

5.1.1. Определение параметров винтового соединения.

5.1.2. Разработка кулачкового механизма преобразования момента в силу.

5.1.3. Определение параметров механизма возвратного хода ползуна с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса.

5.1.4. Расчет маховика муфты, винтового пресса с муфтовым приводом

5.2. Предложения по совершенствованию конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом.

5.3. Результаты экономической эффективности от освоения винтовых прессов с электромеханической системой управления.

5.4. Выводы по главе.

В настоящее время у машиностроительных предприятий, особенно в отраслях ВПК, для развития и расширения базы производства недостаточно основных средств для приобретения новых технологических оборудовании предназначенных для горячего объемного и холодного деформирования металла. Поэтому актуальным становится вопрос восстановления ранее вышедших из строя по разным причинам, в основном из-за неисправностей обмоток статора, винтовых прессов с дугостаторным приводом, производства Чимкентского завода КПО им. М.И. Калинина, а также винтовых прессов с кругостаторным приводом фирмы "Weingarten" (ФРГ) находящихся на балансе предприятии.

Перед машиностроителями из-за жесткой конкуренции на мировом рынке по реализации «изделий» стоят конкретные задачи: значительно повысить технический уровень и качество изготавливаемой продукции, повысить гарантированную надежность, долговечность эксплуатации «изделий» в любых климатических условиях мира, а это невозможно без создания нового и дальнейшей модернизации имеющегося КПО и соответствующих технологических процессов горячей объемной штамповки.

В промышленности достаточно широко используются винтовые прессы для объемной штамповки, являющейся одним из прогрессивных видов обработки металлов. Применение винтовых прессов особенно эффективно при изготовлении поковок повышенной точности с тонким полотном и оребрением. Винтовые прессы в авиационной и ракетно-космической промышленности в основном используются для получения высокоточных поковок из конструкционных, нержавеющих, труднодеформируемых, жаропрочных сталей на хромо-никелевой основе, Ti-ых и А1-ых сплавов, обеспечивают общее снижение трудоемкости, как в штамповочных, так и в механических цехах, улучшают условия и увеличивают производительность труда, повышают коэффициент использования металла.

Широкое использование винтовых прессов в промышленности сдерживается отсутствием высокоэффективного привода, удовлетворяющего современным требованиям прессостроения.

В последние годы в промышленности используются винтовые прессы с муфтовым приводом, основной отличительной особенностью которых является наличие маховика для аккумулирования кинетической энергии и использование фрикционной муфты включения для управления прессом.

Винтовые прессы с муфтовым приводом имеют существенно меньшую установочную мощность привода и большую величину эффективной энергии, необходимой для выполнения полезной работы деформирования, что обеспечивает широкие технологические возможности пресса. Прессы имеют более высокий КПД, надежны в работе, просты в наладке и эксплуатации [1,3].

Изложенное выше объясняет проявляемый в нашей стране и за рубежом интерес к новым конструкциям винтовых муфтовых прессов (ВМП), обладающих существенными преимуществами по сравнению с винтовыми прессами с традиционными приводами. Однако конструктивные особенности известных ВМП создают ряд проблем при их эксплуатации, связанных с работой системы управления муфтой на вторичном энергоносителе - сжатых воздухе или жидкости: -отсутствуют достаточно эффективные системы отключения муфты во время хода деформирования ВМП; -недостаточно надежен и эффективен привод возвратного хода подвижных частей пресса.

В научно-технической литературе отсутствуют систематизированный анализ, научно обоснованные рекомендации и методики проектирования ВМП с различными системами управления отключением муфты и рекомендации по разработке и эксплуатации привода возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса. Кроме того, недостаточно изучены динамические процессы работы ВМП при отключении муфты при ходе деформирования. Поэтому актуальным является проведение изучения и анализа работы находящихся в промышленной эксплуатации ВМП, а также разработка и создание простых и надежных новых конструкций ВМП и научно обоснованной методики их проектирования.

Вопрос создания нового привода стоит особенно остро в связи с началом освоения отечественной промышленностью винтовых прессов с муфтовым приводом для операции штамповки в открытых и закрытых штампах с разъемными матрицами, штамповки кручением, штамповки с активными силами трения, сферодвижной штамповки и других, требующих повышенной энергии хода деформирования. Разработка, создание и освоение в производстве, теоретическое и экспериментальное исследование винтового пресса с муфтовым приводом с экологически чистой электромеханической, кулачково-рычажной системой управления с отключением муфты по ходу деформирования, без использования сжатого воздуха или жидкости, с системой возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части на основе пресса модели Ф1738М силой 6,3 МН для энерго- и материалосберегающих технологических процессов является одной из актуальных задач.

Целью настоящей работы является разработка новой конструкции ВМП с электромеханической кулачково-рычажной системой управления отключением муфты по ходу деформирования и механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса; создании математической модели ВМП новой конструкции; раскрытие динамики взаимодействия технологической нагрузки и узлов ВМП на всех этапах машинного цикла; получение значений основных кинематических, динамических и энергосиловых параметров пресса; определение и исследование факторов, влияющих на выходные параметры ВМП разработанной конструкции; разработка научно обоснованной методики проектирования ВМП с электромеханической кулачково-рычажной системой управления отключением муфты и механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

-на основе анализа достижений отечественного и зарубежного прессостроения определить с технические и экономические направления развития конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом;

-разработать конструкцию винтового пресса с муфтовым приводом с экологически чистой системой управления, работающую без вторичного энергоносителя - сжатых воздуха и жидкости;

-разработать механизм возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса;

-провести теоретический анализ работы пресса на основных этапах машинного цикла с использованием разработанного на кафедре МТ6 в МГТУ им. Н.Э. Баумана программного комплекса ПА9 анализа динамических систем;

-разработать размерный ряд и методику проектирования винтовых прессов с муфтовым приводом;

-уточнить классификацию приводов винтовых прессов с муфтовым приводом;

-осуществить промышленное освоение винтового пресса с муфтовым приводом, исследовать его работу в производственных условиях при серийном изготовлении поковок.

Исследования и промышленная эксплуатация созданного винтового пресса с муфтовым приводом с экологически чистой электромеханической кулачково-рычажной системой управления, работающего без использования вторичного энергоносителя - сжатых воздуха или жидкости, механизмом возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса модели Ф1738М, установленного в кузнечно- прессовом цехе ОАО «МПО им. И. Румянцева», показал свою полную работоспособность и позволила выявить особенности работы оборудования.

В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием разработанного на кафедре МТ6 в МГТУ им. Н.Э. Баумана программного комплекса ПА9 анализа динамических систем, адаптированного к моделированию КПМ. Экспериментальные исследования осуществлены при испытании винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической системой управления модели Ф1738М силой 6,3 МН.

В результате работы создана математическая модель ВМП с электромеханической системой управления отключением муфты по ходу деформирования; установлено взаимовлияние величин параметров винтового пресса с муфтовым приводом с параметрами электромеханической кулачково-рычажной системы управления муфтой; установлено взаимовлияние параметров механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса с параметрами пресса; установлены зависимости между значениями основных кинематических параметров пресса и величиной времени отключения муфты ВМП; на основе проведенных исследований разработана научно обоснованная методика проектирования ВМП с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой.

По итогам работы создан экологически чистый винтовой пресс с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления с отключением муфты по ходу деформирования, системой возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части на основе пресса модели Ф1738М силой 6,3 МН.

Созданный винтовой пресс с муфтовым приводом и электромеханической кулачково-рычажной системой управления ВМП модели Ф1738М силой 6,3 МН принят 17.04.2001 году в промышленную эксплуатацию на ОАО "МПО им. Румянцева" и эксплуатируется по настоящее время.

Автор защищает новую конструкцию винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой, системой возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части:

-научно обоснованные технические решения по повышению эффективности работы винтового пресса с муфтовым приводом; создание и промышленное освоение винтового пресса с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой и механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса;

-совокупность теоретических зависимостей, положенных в основу определения параметров электромеханической кулачково-рычажной системы управления муфтой и механизма возвратного хода;

-динамические модели винтового пресса с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления муфтой и механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса;

-результаты промышленного освоения винтового пресса с муфтовым приводом и исследования его работы в производственных условиях;

-размерный ряд и методику проектирования винтового пресса с муфтовым приводом;

-уточненную классификацию приводов винтовых прессов в части электромеханической кулачково-рычажной системы управления муфтой.

Работа выполнена на кафедре МТ-6 «Технологии обработки давлением» МГТУ им. Н.Э. Баумана и в ОАО "МПО им. И. Румянцева".

В заключение автор выражает глубокую благодарность ныне покойному научному руководителю Лауреату Государственной премии РФ, академику АПК, доктору технических наук, профессору

Сафонову А.В. научному консультанту Лауреату Государственной премии РФ, член-корр. РАН, доктору технических наук, профессору Дмитриеву A.M., а также коллективу кафедры МТ-6 и сотрудникам предприятий ООО НПФ «Тяжпресс» г. Воронеж, ОАО "МПО им. И. Румянцева" г. Москва, за оказанную помощь при проведении данной работы. i

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате анализа существующих конструкций винтовых прессов установлено, что целесообразным является создание и промышленное внедрение ВМП с электромеханическими системами управления включением и отключением муфты по ходу деформирования. Для привода возвратного хода подвижных частей пресса необходима разработка механизма возвратного хода с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса.

2. Установлено, что для создания и промышленного освоения винтового пресса с муфтовым приводом и исследования его работы в производственных условиях требуется проведение поисковых, изобретательских и проектно-конструкторских работ.

3. В результате анализа существующих конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом разработана конструкция пресса с электромеханической кулачково-рычажной системой управления включения и отключения муфтой и механизмом возвратного хода подвижных частей пресса с эвольвентной спиралью с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса пневмоцилиндрами, без расходования сжатого воздуха.

4. Проведена апробация промышленного образца ВМП с номинальной силой 6300 кН, который освоен в производстве при изготовлении серийных поковок, в результате установлена устойчивая работоспособность предложенной конструкции винтового пресса.

5.Созданная на основе программного комплекса ПА9 математическая модель ВМП разработанной конструкции позволила провести анализ закономерностей движения элементов конструкции и изменения значений кинематических, динамических и энергосиловых параметров ВМП в зависимости от характера технологической нагрузки и условий эксплуатации пресса.

6. Установленные аналитические зависимости электромеханической кулачково-рычажной системы и механизма возвратного хода позволяют производить расчет кинематических параметров ВМП с погрешностью не более 2. 13% от значений, полученных на ЭВМ, что позволяет использовать их для расчетов параметров прессов в заводских условиях.

7. В результате анализа исследования работы пресса установлено, что с момента подачи сигнала на включение электродвигателя управления время перемещения нажимного диска t,w] = 0,0155 е., а время включения муфты с момента смыкания дисков муфты до полного отсутствия проскальзывания дисков муфты tMB = 0,23 с. Перемещение ползуна при включении муфты SnB = 0,059 м, что составляет 14,75 % от максимального хода ползуна 0,4 м. Время перемещения нажимного диска муфты при отключении муфты t^ = 0,031 с. Время отключения муфты tM0 = 0,036 с. Ход деформирования до отключения муфты = 0,14 м и после отключения муфты S^ = 0,044 м. Установлено, что до окончания хода деформирования имеется запас по времени для отключения муфты, который составляет 0,2 с.

8. Установлено, что время хода ползуна вниз t„ = 0,9 с, время хода ползуна вверх tB = 1,28 с, время хода торможения вверх t™ = 0,17 с. Время машинного цикла составляет 2,18 с, что обеспечивает производительность пресса при достаточной мощности главного электродвигателя 27,5 ход/мин. При установочной мощности главного электродвигателя 44,5 кВт эквивалентный ток становится равным номинальному фазному току за 3,6 с, что обеспечивает без возможного нагрева главного электродвигателя производительность пресса 16,7 ход/мин.

9. В результате экспериментальных исследований и сравнительного анализа модернизированного винтового пресса с муфтовым приводом номинальной силой 6300 кН модели Ф1738М с винтовым прессом с электрическим дугостаторным приводом модели Ф1738 установлена высокая надежность ВМП в работе, что подтверждает целесообразность дальнейшего промышленного освоения разработанной конструкции. Установлено, что эффективная энергия хода деформирования ВМП составляет 170 кНм, суммарная максимальная мощность электродвигателей ВМП уменьшена до 44,5 кВт. Частота рабочих ходов при работе с эффективной энергией 170 кНм составляет 8 ход/мин, что обеспечивает требуемую производственную производительность пресса 4-6 ход/мин. Время машинного цикла пресса обеспечивает паспортные данные по производительности (25 ход/мин) и составляет 27,5 ход/мин.

10. Разработанная методика проектного расчета винтовых прессов с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления и механизмом возвратного хода с эвольвентной спиралью с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса и размерный ряд ВМП, приведена в диссертации и может быть использована другими разработчиками. Конкретные расчеты узлов и механизмов винтового пресса с муфтовым приводом применительно к прессу модели Ф1738М приведены в приложениях 1,2,3.

11. Созданный промышленный образец ВМП номинальной силой 6300 кН принят к промышленной эксплуатации на ОАО им. И. Румянцева г. Москва. Экономический эффект от внедрения в производство промышленного образца ВМП составляет 878978 рублей в год. Срок окупаемости затрат на восстановление пресса не более 1,5 лет.

12. Предложены новые конструктивные схемы по совершенствованию системы включения и отключения муфты ВМП, такие как, ролико-винтовая и рычажно-винтовая, которые позволят создать экологически чистые КПО работающие без использования вторичного энергоносителя, сжатого воздуха или жидкости, повышая при этом уровень безопасности при работе, указанные системы управления можно применить к кривошипным и эксцентриковым прессам.

13. Предложены новые конструктивные схемы по совершенствованию механизма подъема ползуна в исходное положение посредством цепной передачи или пневмовинтовой системы.

14. Целесообразно провести переговоры с машиностроительными предприятиями ОАО "Тяжмехпресс" г. Воронеж и ОАО "Тяжпрессмаш" г. Рязань по организации и восстановления серийного выпуска новых конструкций винтовых прессов с муфтовым приводом с электромеханической кулачково-рычажной системой управления и механизмом возвратного хода с эвольвентной спиралью с вращательным моментом воздействия на подвижные части пресса в Российской Федерации на весь размерный ряд ВМП для их широкого применения в промышленности.

1. Сафонов А.В, Федоркевич В.Ф. Винтовые прессы с муфтовым приводом для горячей объемной штамповки. - М.: ВНИИТЭМР, 1988. - 52с.: ил.

2. Бочаров Ю.А. Винтовые прессы. М.: Машиностроение, 1976. -247с.: ил.

3. Сафонов А.В., Федоркевич В.Ф. Винтовые прессы с муфтовым приводом для горячей объемной штамповки // Технология и оборудование кузнечно-штамповочного производства (М.).- ВНИИТЭМР, 1989. №3. - С. 52- 60.

4. Зимин А.И. Периодическая система энерготипов кузнечно-прессовых машин // Машины и технология обработки металлов давлением. М.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1967. С. 5-23.

5. Зимин А.И. Пути перспективного проектирования кузнечно-прессовых машин // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана. 1964. - № 111. - С. 5-8.

6. Винтовые прессы для точной и малоотходной штамповки / Ю.А. Бочаров, И.Ф. Яковенко, А.В. Сафонов и др. М.: ЭНИКМАШ, 1981. - 72с.

7. Прейскурант №18-03. Оптовые цены на машины кузнечно-прессовые. М.: Гос. ком. СССР по ценам, 1981. - 384с.

8. Бочаров Ю.А., Сафонов А.В. Классификация конструктивных схем винтовых кузнечно-штамповочных машин // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1973. -№163.-С. 90-96.

9. Бочаров Ю.А., Сафонов А.В. О дополнении к квалификации винтовых прессов // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1976. №229. - С. 15-19.

10. Golf К, Н. Trend zu ubergrossen Gesenkschmiedespindelpress-sen mit hydraulischem Antried//Maschinenmarkt. 1978. -Nr. 91. - S. 1870-1872.

11. Цзян Сисянь. Обзор конструкций и исследований винтовых прессов в Китае // Кузнечно-штамповочное производство. 1993. - № 12. -С. 19-22.

12. Шпиндельный пресс: Каталог фирмы Weingarten, ФРГ, 1969.- 15с.

13. Фрикционные шпиндельные прессы: Каталог фирмы Hasenclever-ФРГ, 1968.- 13с.

14. Bachmann Н. Die Spindel-Keilpresse // Industrie-Auzeiger. 1975. - № 14. - S. 277-280.

15. Patentschmift 1146368 (DBR), МКИ В 30 В 1/12. Vincentpresse mit Einrichtung aur allmahlich zunchmenden Verrogerung der Geschurndigkeit des Schlittens am Ende dessen Kuckhubes./ E. Scyffeerth, В. Maar № M22538;

16. Meyer-Nolkemper H. IDS-Maschinenkollogium // Industrie-Auzeiger.-1985. -№ 4. -S. 23-26.

17. Knauss P., Scheider M. Maschinen zum Schmieden von Turbinenschafeln // Wtzeitachrift fur industrirlle Fertigung. 1971. - №. 6. - S. 333-337.

18. Власов А.В. Разработка методики проектирования винтовой пары электровинтового пресса по динамическим нагрузкам, возникающим в процессе штамповки: Дис. .канд.техн. наук: 05.03.05. М., 1983. - 210 е.: ил.

19. Бочаров Ю.А., Власов А.В. К исследованию динамики винтовых прессов в процессе обработки металлов давлением // Изв. ВУЗов. Машиностроение. -1981. №7. - С. 106-111.

20. Живов Л.И., Шолохова М.И. Динамическая модель винтового пресса с дугостаторным приводом // Совершенствование кузнечно-штамповочного оборудования ударного действия Ижевск, 1979. - С. 77-81.

21. Власов А.В. Моделирование винтового рабочего механизма винтовых прессов // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1985. - № 441. - С. 816.

22. Фридкин П.А. Безредукторный дугостаторный электропривод. -JI.: Энергия, 1970. 138 е.: ил.

23. Hydraulisch angetriebene Spindelpressen weiterentwickelt. Hohes energiengebot // Industrie-Anzeiger. 1987. -Bd 109, - № 70. - S. 18.

24. Golf K.H. Kupplungs-Spindelpressen // Industrie-Anzeiger. 1985. -№47. - S. 16-19.

25. Ларионов H.M. Разработка, теоретическое и экспериментальное исследование конструкции винтового пресса с гидромоторным приводом и конрвращением рабочих масс: Дисс.канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1978. -160с.- д.с.п.

26. А. с. 461779 СССР, МКИ3 В 2 IJ 11/00. Двухвинтовой пресс-молот. / В.П.Салов, И.В. Бовыкин (СССР). №1902399/25-27;Заявл.2.04.73; Опубл. 28.02.75, Бюл. №8 // Открытия. Изобретения. - 1975. - № 8. - С.16.

27. Зимин А.И. Гидровинтовой пресс-молот // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1957.- № 9 . - С . 4-12.

28. А.с. II57I2 СССР, МКИ2 В 30 В 10/01. Гидравлический пресс молот / А.И.Зимин. -№589157/25-27;Заявл. 03.01.58; Опубликован 29.11.58, Бюл.№10. // Открытия. Изобретения. 1958. - № 10. - С. 109.

29. Зимин А.И., Бочаров Ю.А. Гидровинтовой пресс-молот // Куз-нечно-штамповочное производство . -1959 . -№10. С. 15-17.

30. Зимин А.И. Гидровинтовой пресс-молот. // Машины и технология обработки металлов давлением, Сб.-М.: Машгиз, 1960.-С.7-12.

31. Зимин А.И. Гидровинтовой пресс-молот // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1960. - №8. - С. 5-18.

32. Зимин А.И, Бочаров Ю.А. Аналитический расчет гидровинтовых пресс-молотов // Труды МВТУ им. Н. Э.Баумана. 1967. - №121. - С. 24-63.

33. Зимин А.И., Бочаров Ю.А. Гидровинтовой пресс-молот // Куз -нечно-штамповочное производство . -1959 . №8. - С. 15-17.

34. А.с. 373071 СССР, МКИ31 32 IJ 11/00.Гидровинтовой пресс-молот /JI.M. Цой, В.И. Мякиненков, А.И. Зимин и др. №1649932/25-27; Заявл.704.71; Опубл. 12.03.73, Бюл. №14. // Открытия. Изобретения. 1973. - № 14.-С. 27.

35. Ларионов A.M. Теоретическое и экспериментальное исследование опытной установки гидровинтового пресс-молота: Автореф. дисс.канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1970. - 22с.: ил.

36. Бочаров Ю.А. Теоретическое и экспериментальное исследование кузнечной машины нового типа гидровинтового пресс-молота: Дисс. канд. техн. наук: 05.03.05 . - М., I960 . - 240с.: ил.

37. Кузнечно-штамповочное оборудование: учебник для машиностроительных вузов/А.Н.Банкетов, Ю.А. Бочаров, Н.С. Добринский и др.; Под ред. А.Н. Банкетова, Е.Н. Ланского.-2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1982. - 576с.: ил.

38. Зимин А.И, Бочаров Ю.А. Аналитический расчет гидровинтовых пресс-молотов // Труды МВТУ им. Н. Э.Баумана. 1967. - №121. - С. 24-63.

39. Морогов В.М. Дозирование и регулирование энергии удара винтовых прессов // Кузнечно-штамповочное производство . -1975 . №6. - С. 34-35.

40. Живов Л.И., Обдул В.Д. К расчету главного привода винтового пресса с регулируемой энергией удара. Запорожье, 1997.- 8с. (Рукопись представлена Запорожским машиностроительным институтом. Деп.- в УКРНИИТИ 6 июля 1977 г., № 770).

41. Новиков М.Ф., Обдул В.Д. Пресс винтовой с регулируемой энергией удара. // Информ. листок о научно-техническом достижении. (Запорожье),- 1977.- БИ.- 07459. 2 с.

42. Обдул В.Д., Дубина В.И. Винтовой пресс с регулируемой энергией удара //Производство и применение гнутых профилей в тепловозостроении: Тезисы доклада. Республиканская конференция Ворошиловград, 1979. - С. 12-13.

43. Обдул В.Д. Винтовой пресс с регулируемой энергией удара/Юбработка давлением. Технология и оборудование.- 1983.- Вып. 9 С. 7-10.

44. Обдул В.Д. Модернизация винтовых прессов для обеспечения регулирования энергии ударов // Технология и организация производства.-1978.-№4.- С.23-26.

45. А.С. № 533800 /СССР/ Способ регулирования энергии ударов в винтовых прессах и молотах-прессах / Л.И. Живов, В.Д. Обдул, Ю.Н. Половина 1976.- БИ.- № 45. -1 с.

46. Морогов В.М. Дозирование и регулирование энергии удара винтовых прессов. // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. - № 6. -С. 34-35.

47. Живов Л.И., Овчинников А.Г. Кузнечно штамповочное оборудование прессы. Харьков: Издательство Харьковского Ордена Трудового Красного Знамени Государственного Университета им. A.M. Горького. 1966,- 127с.

48. Сафонов А.В. и др. Исследование отключения муфты винтовых прессов с электрическим приводом /А.В. Сафонов, В.А. Твердохлеб, В.И. Кононов, В.В. Поцелуйко // Труды МВТУ, -1989. -№ 520. -С. 3-15.

49. Твердохлеб В.А. Разработка и создание винтового муфтового пресса с системой управления отключением муфты по ходу деформирования: Дис. .канд. техн. наук: 05.03.05.-М., 1970. -113с.

50. А.с. 1143613 СССР, МКИ В 30 В 1/8. Винтовой пресс. /А.В.Сафонов, Ю.А. Бочаров, Е.С. Лунъков и др. -№3633120/25~27;3аявл. 07.05.83; Опубл. 07.03.85, Бюл. №9 // Открытия. Изобретения. -1985.- №9.

51. А.с. 1172745 СССР, МКИ В 30 В 1/8. Винтовой пресс. /А.В.Сафонов, С.А.Горячев. -№3670958/25-27; 3аявл.09.12.83;0публ. 15.08.85, Бюл. №30 // Открытия Изобретения. 1985. - №30.

52. А.с. 1177173 СССР, МКИ В 30 В I/I8. Винтовой пресс /А.В. Сафонов, С.А.Горячев. №3671063/25-27; Заявл. 09.12.83; Опубл. 07.09.85, Бюл. №33 // Открытия. Изобретения.- 1985. - №33.

53. А.с. 1183395 СССР, МКИ В 30 В 1/8. Винтовой пресс. /А.В.Сафонов, С.А.Горячев. №3792184/25-27; Заявл.20.09.84; Опубл. 07.10.85; Бюл. №37 // Открытия. Изобретения.- 1985. - №37.

54. А.с. 1263539 СССР, МКИ В 30 В 1/8. Винтовой пресс. /А.В.Сафонов. №3900177/25-27; Заявл.24.05.85; Опубл. 15.10.86, Бюл.№38 // Открытия. Изобретения.- 1986. - №38. - С.70-71.

55. А.с. 1270438 СССР, МКИ В 30 В I/I8. Фрикционная муфта. /А.В. Сафонов, С.А.Горячев. -№3852467/25-27; Заявл.08.02.85; Опубл. 15.11.86, Бюл.№12 // Открытия. Изобретения. -1986. №42. - С. 150-151.

56. Живов Л.И., Овчинников А.Г., Кузнечно-штамповочное оборудование прессы.- Харьков: ХГУ, 1970.- 445с.

57. Зимин А.И. Винтовой фрикционный пресс.-М.: ГНТИ, 1931.-147с.

58. Сторожев М.В. О динамике фрикционного пресса //Вестник машиностроения. 1959. - №12. - С. 30-33.

59. Залесский В.И. Оборудование кухнечно-прессовых цехов.-М. .-Высшая школа, 1964. 559с.: ил.

60. Серавин Ф.А. О новых конструкциях и применении винтовых фрикционных прессов//Кузнечно-штамповочное производство. 1963. - №6. -С. 21-25.

61. Серавин Ф.А. Определение оптимальной жесткости винтовых фрикционных прессов // Кузнечно-штамповочное производство. 1962. -№11.-С. 17-24.

62. А.с. 115712 СССР, МКИ2 В 30 В 10/01. Гидравлический пресс молот А.И.Зимин. -№589157/25-27;Заявл. 03.01.58; Опубл. 29.11.58, Бюл.№10 //Открытия. Изобретения. 1958. -№10. -С. 109.

63. Морогов В.М. Разработка и исследование опытно-промышленного гидровинтового пресс-молота с внутренней резьбой рабочего цилиндра: Автореф. диссканд. техн. наук: 05.03.05. -М., 1969 . 22с.

64. Морогов В.М., Бочаров Ю.А. Модернизация винтовых прессов. -Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1977. 128с.

65. Бочаров Ю.А., Ларионов A.M. Влияние переменного давления в аккумуляторе на скорость рабочих частей машины ударного действия // Тру -ды МВТУ им. Н.Э. Баумана.- 1973. №163. - С. 39-44.

66. Гужин А.А. Теоретическое и экспериментальное исследование кривошипно-гидравлического пресса: Дисс.канд. техн. наук: 05.03.05.-М., 1970. 160с.

67. Сафонов А.В. Разработка теории, методов проектирования и создание конструкций специализированных винтовых прессов: Дисс. . .докт. техн. наук: 05.03.05. М„ 1988. - 573с. - д.с.п.

68. Брежнев М.Т. Тероретическое и экспериментальное исследование бесшаботного пресс-молота: Автореф. дисс.канд. техн. наук: 05.03.05. -М., 1973. 14с.

69. Фофлин Ю.А. Разработка, теоретическое и экспериментальное исследование бесшаботного импульсного гидровинтового пресс-молота нового типа: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1976. - 149с.

70. Яковенко И.Ф. Разработка и исследование головного промышленного образца гидровинтового пресса номинальным усилием 2500 ТС с динамически уравновешанной от крутящего момента станиной: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05.- М., 1980. 150с.

71. Морозов Ю.Д. Экспериментальное и теоретическое исследование промышленных образцов гидровинтовых кузнечно-штамповочных машин: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1972. - 160с.

72. Беляев С.Н. О влиянии времени переключения золотника на движение ползуна гидравлического пресса с аккумуляторным приводом //Кузнечно-штамповочное производство. 1962. - №1. - С. 22-26.

73. Бовыкин И.В. Исследование винтовог пресса с новой системой дозирования кинетической энергии: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. -М., 1977.-209с.

74. Перевертов В.П. Исследование гидровинтового пресса с новым устройством дозирования энергии с учетом температуры заготовки: Дисс. .канд. техн. наук.: 05.03.05. М., 1979. - 147с.

75. Зимин А.И. Особенности динамики гидровинтовых пресс -молотов. // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1973. - №163. - С. 44-67.

76. Власов А.В. Разработка методики проектированиявинтовой пары электровинтового пресса по динамическим нагрузкам, возникающим в процессе штамповки: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1983. - 210с.

77. Поникаров В.А. Исследование влияния технологических параметров процесса изготовления поковок на эффективность использования винтовых прессов: Дисс. .канд. техн. наук: 08.00.05. -М., 1981. 130с.

78. Kriese К. Dynamischen Spielumkehrerscheinungen in Pressen-antrieben //Umfamtecnik. 1982. - 16, №2. - S. 1-7.

79. Bockel G. Genauigkeigkeitsverhalten von Spindelpressen bei atatischer und dynaischer Belastung // Industrie-Anzeiger. -1981.- 103, №79. S. 54-57.

80. Yang Xi-Xian. Relationship between load and energy and forming efficiency of scew press // Int. J. Mach. Toal Des. And Pes. 1981. -21, №2. - P. 163-174.

81. Fischer U., Gueriche W., Konig B. Probleme der betriebssicheren Konstruktion und Arbeitsweise von Reibspindel-pressen // Neue Hutte. -1980.-Bd. 25, №8.-S. 302-306.

82. Проскуряков H.E. Разработка методики проектирования винтового пресса с муфтовым приводом по динамическим нагрузкам при горячей листовой штамповке эластичной средой: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05.-М., 1986. 160с.

83. Маркушин М.Я. Разработка методики проектирования, расчета гидропривода муфты включения муфтового винтового пресса с системойпрограммного управления: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1989. -160с.

84. Тавакалян С.С. Разработка конструкции и методики расчета винтовых прессов двойного действия для штамповки в закрытых штампах с разъемными матрицами: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1985. - 161с.

85. Кононов В.И. Разработка методики проектирования винтового муфтового пресса с системой управления отключением муфты по усилию деформирования: Дисс. .канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1993. - 161с.

86. Сафонов А.В., Аюпов Т.Х. Расчет параметров электромеханической системы управления муфтой с кулачковым механизмом преобразованием крутящего момента // Межвузовский сборник научных трудов. (Москва).-2003 .-Вып. №8.-С. 105-110.

87. Сафонов А.В., Витков О.П. Исследование влияния параметров фрикционной электромеханической системы управления на время включения муфты кривошипного пресса Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1997. - №3. - С. 85-93.

88. Сафонов А.В., Витков О.П. Экспериментальное исследование модели электромеханической системы управления фрикционной муфты

89. Сб. науч. трудов, (М.).- МГАПИ, каф. "Прикладная механика".-2000,-Вып.6.- С. 85-91.

90. Модернизация винтового пресса с электрическим дугостаторным приводом номинальной силы 6300 кН. / А.В. Сафонов, А.Т. Крук, Т.Х. Аюпов, Ю.В. Ефимов и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 2002. - № 3. - С. 14-19.

91. Крук А.Т., Федоркевич В.Ф. Машины для горячей штамповки алюминиевых сплавов. Винтовые прессы. // Кузнечно-штамповочное производство. 1999. - № 8. - С. 5-69.

92. Складчиков Е.Н., Илюхин А.К., Щербак В.Н. Оптимизация каботы привода злектровинтового пресса // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана. 1983. -№369. - С. 12-23.

93. Складчиков Е.Н., Власов А.В., Курдюк С.А. Библиотека подпрограмм моделирования и анализа динамики кривошипных прессов. Руководство пользователя. М., МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1988. -200с.

94. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах.- М.: Машиностроение, 1983. 200с.

95. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка.- М.: Высшая школа, 1972.- 352с.

96. Пластическое течение тонкого слоя при сжатии с одновремнным сдвигом / В.Н. Субич, О.А.Ганаго, Б.А. Степанов, А.В. Сафонов // Известия ВУЗов. Сер. Машиностроение. -1981. №1. - С. 122-126.

97. Дмитриев A.M. Определение области применения выдавливания ступенчатым пуансоном // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1976. - №229. -С. 76-82.

98. Сафонов А.В., Яковенко И.Ф. Тенденция решения проблем качества КПО // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. - № 12. - С. 10-13.

99. Сафонов А.В., Аюпов Т.Х., Минаев А.И. Штамповка точных энергоемких заготовок на модернизированном винтовом прессе с муфтовым приводом // Заготовительное производство.-2003.-№11 .-С.11-14.

100. ГОСТ 713-88. Прессы винтовые. Параметры и размеры. Нормы точности.-М:Гос.ком.СССР по стандартам.1988.-17с.

101. Сафонов А.В., Витков О.П. Особенности работы и расчета электромеханической фрикционной системы управления кривошипным прессом // Сб. науч. трудов, М.: МГАПИ.-1996.- Вып.4, С.126-133.