Устройства для подачи заготовок бесконечной длины в рабочую зону оборудования

200 

Описание

Устройства для подачи заготовок бесконечной длины в рабочую зону оборудования

Под заготовкой бесконечной длины понимается полоса (лента) или проволока, находящиеся в состоянии поставки в рулоне или бунте, из которого должна осуществляться ее подача в рабочую зону технологического оборудования. Учитывая это, необходимо отметить, что такой технологический процесс получения деталей наиболее часто применяется в штамповочном производстве, а в качестве оборудования при этом используются механические пресса и прежде всего листоштамповочные и холодновысадочные автоматы. Перемещение заготовок бесконечной длины в рабочую зону оборудования осуществляется устройствами, которые получили название подач. Существуют следующие основные виды подач: валковая, клещевая, ролико – клиновые, клино – ножевая и крючковая. Из перечисленных видов подач, наибольшее распространение получили валковые подачи. Это объясняется тем, что диапазон типов подаваемых заготовок, их размеров и шагов подачи, а также обеспечиваемая при этом точность перемещения заготовки, при достаточной простоте конструкции входящих в подачу механизмов, удовлетворяет требованиям широкого спектра технологических процессов. Однако при большом шаге подачи (более 300 мм) точность, обеспечиваемая валковой подачей, снижается, особенно при подаче проволоки всвязи с ограничением усилия прижима валков. При этом необходимо отметить, что при невысоких требованиях к точности подачи, валковая подача позволяет осуществлять перемещение материала практически на любую величину, делая для этого необходимое количество оборотов подающих роликов. В этом случае валковая подача выполняется с индивидуальным приводов от электродвигателя или гидромотора, система управления которого предусматривает регулирование числа оборотов. Для получения высокой точности подачи даже при величине перемещения заготовки более 300 мм используются клещевая подача, которая по сравнению с валковой подачей за счет большей площади контакта зажимного элемента с поверхностью заготовки может обеспечить подачу проволоки и узкой ленты с большими скоростями. Но конструктивно механизмы клещевой подачи несколько сложнее, чем у валковой. Оба типа подач могут иметь привод от подвижных частей пресса – автомата, например от коленчатого или распределительного вала, или индивидуальный привод, например от пневмоцилиндра(ов), работающих в одном цикле с исполнительным механизмом оборудования. Крючковые подачи имеют более узкий спектр применения и используются в случаях, когда подаваемая лента имеет перфорированные отверстия или пазы выполненные с постоянным шагом, которые являются опорным элементов для ее захвата и перемещения захватным органом подачи – крючком, например контакты для армирования (опрессовки) провода, или радиоэлементы, находящихся в составе перфорированной ленты. Ролико – клиновые и клино – ножевые подачи находят применение только при невысоких скоростях подачи и шаге подачи до 100 мм из – за ограничения по усилию зажима подаваемого материала.

 

1. Валковая подача.

          Валковая подача чаще всего используется в механических прессах для подачи полосы и ленты из рулона с шагом не более 300 мм и точностью Δ = ± (0,05 – 0,5) мм, при скорости подачи до 2 м/с, а также для подачи проволоки из бунта в холодно- высадочных автоматах, работая при этом с перебегом «на упор». На Рис. 1 показана конструкция ко-робки подачи холодно- высадочного автомата.

 

На Рис. 1 Конструкция коробки подачи холодно – высадочного автомата.

          Она содержит подающие валки нижний ведущий 1 и верхний прижимной 2, консольно закрепленные на цапфах валов 3 и 4, которые расположенных в корпусе 10 коробки подачи, ведущий вал 3 на подшипниках качения 7, а ведомый вал 4 на подшипниках 8 и 9, при этом правая опора последнего установлена на двух подшипниках 8 в подпружиненной пружиной 12 буксе 11, а левая установлена посредствам сферического радиального роликоподшипника 9. Валы 3 и 4 кинематически соединены между собою с помощью цилиндрических зубчатых колес 5 и 6, при этом ведущее зубчатое колесо 5, жестко соединено с обоймой обгонной муфты 19, звездочка которой жестко соединена с ведущей вил-кой 17, установленной на подшипниках скольжения 18 на ведущем валу 3. Букса 11          ведомого вала 4 посредсвам коромысла 13 находится в постоянном контакте со штоком 14 пневмокамеры 15, осуществляющий прижим верхнего валка 2 при подаче проволоки 16. На ведущем валу 3 установлен барабан ленточного тормоза 20, удерживающего подающие валки от вращения по инерции при холостом ходе обгонной муфты 19.
Работает коробка подачи следующим образом. Перед началом подачи конец проволоки 16 из бунта при поднятом верхнем валке 2 заправляют в один из ручьев ведущего валка 1, после чего включается пневмокамера 15, шток которой 14 через рычаг 13 воздействует на буксу 11 и опускает последнюю вместе с ведомым валом 4 и прижимным вал-ком 2, который при этом осуществляет прижим проволоки 16 с требуемым для ее подачи усилием, величина которого регулируется давлением сжатого воздуха поступающего в пневмокамеру. После этого включается привод подачи холодно – высадочного автомата, что приводит к повороту ведущей вилки 17, которая вращаясь по часовой стрелке вместе со звездочкой обгонной муфты 19 заклинивает ролики и таким образом передает вращение наружной обойме муфты жестко связанной с ведущим зубчатым колесом 5 закрепленным на валу 3. В результате этого подающие валки 1 и 2 начинают вращаться в разные стороны, поскольку ведущий валок 1 получает вращение непосредственно от вала 3, а верхний прижимной валок 2, будучи закреплен на ведомом валу 4 получает вращение через зубчатые колеса 5 и 6. Поскольку верхний валок 2 прижат к нижнему валку 1 с определенным усилием, то за счет возникающей между валками силы трения и их вращения в противоположные стороны происходит подача проволоки в рабочую зону автомата, с определенным шагом, зависящим от угла поворота ведущей вилки 17, величина которого регулируется (см. Рис. 36а). При обратном ходе вилки 17 (повороте против часовой стрелки) обгонная муфта расклинивается и поворот ее звездочки наружной обойме не передается, что приводит к остановке вращения подающих валков 1 и 2, неподвижное положение которых обеспечивается тормозом 20, установленным на ведущем валу 2. В период выстоя подающих валков на автомате выполняется технологическая операция.
Основным элементом валковой подачи, которая определяет ее основные параметры, является обгонная муфта (муфта свободного хода), поэтому рассмотрим более подробно ее конструкцию. В машиностроении применяются различные типы муфт свободного хода (см статью «Муфты свободного хода»), но в валковых подачах чаще всего применяются роликовые обгонные муфты. Роликовые обгонные муфты одностороннего действия применяются для привода механизма, который совершают периодическое движение с выстоями. В станкостроении и в других отраслях промышленности широкое распространение получили роликовые обгонные муфты, конструкция и типоразмеры которых определены нормалью      МН3 – 61, согласно которой данный тип муфт имеет следующие исполнения:
− исполнение I с тремя роликами (см. Рис. 1а),
− исполнение II c пятью роликами (см. Рис. 1б).

Рис 2 Конструкция роликовой обгонной муфты одностороннего действия по          МН 3 – 61 исполнение I и II

         На Рис 2а показана конструкция обгонной муфты одностороннего действия исполнения I по МН 3 – 61. Она содержит звездочку 1, обойму 2, комплект роликов 3 и прижимные устройства, выполненные в виде подпружиненных толкателей 4. Ролики 3 расположены в клиновых пазах образованных внутренней цилиндрической поверхностью обоймы 2 и клиновыми скосами звездочки 1, при этом угол клина выполняется в пределах самоторможения а = 6 – 8 град. Осевое положение роликов 3 ограничено установленными с обеих сторон шайбами 5, положение которых на ступице звездочки 1 фиксируется стопорными кольцами 6, а в образовавшееся при этом пространство, при сборке муфты, закладывается консистентная смазка, обеспечивающая ее надежную работу. Для получения постоянных по величине углов заклинивания роликов рабочая контактная поверхность звездочки может выполняться не плоской, а цилиндрической, эксцентричной, или профилируется по логарифмической спирали.
Работает муфта следующим образом. При вращении ведущей звездочки 1 по часовой стрелке происходит заклинивание роликов 3 в клиновых пазах муфты и движение передается ведомому элементу привода. Ведущим звеном может быть и обойма 2, но тогда она должна вращаться против часовой стрелки. Обгонная муфта с тремя роликами применяется для передачи небольших крутящих моментов при скорости не более 5 м/с

В разделе приведены различные типы обгонных муфт

Далее в разделе приведены примеры конструктивного исполнения валковых подач

2. Клещевая подача.

             Клещевая подача широко используется для подачи всех типов заготовок (полосы, ленты и проволоки) в механических прессах, холодно – высадочных и универсально – гибочных автоматах, обеспечивая при этом подачу заготовки в широком диапазоне шагов (от 10 до 600мм и более) со скоростью до 1 м/с и точностью до ± 0,03 мм. Основным отличием клещевой подачи от валковой является то, что подача заготовки бесконечной длины в рабочую зону оборудования осуществляется не валками а подающим механизмом, подвижная каретка или ползун которой имеет зажимной орган, удерживающий при подаче заготовку. Привод клещевой подачи также, как и у валковой может быть от подвижных элементов оборудования, например ползуна пресса или индивидуальным, например от пневмоцилиндра. Клещевая подачи, также как и валковая оснащается тормозным механизмом, исключающим отдачу подаваемой заготовки в направлении противоположном подаче после прекращения действия подающего усилия, но воздействует такой механизм, в отличии от валковой подачи, непосредственно на заготовку, фиксируя, ее положение. Рассмотрим несколько конструкций клещевых подач.

Рис 16 Конструкция клещевой подачи

      На Рис 16 показана конструкция клещевой подачи. Она содержит закрепленные на станине 1 направляющие 2, на которых расположена каретка 3 с механизмом зажима заготовки 4, кривошипно – рычажный механизм привода каретки, состоящий из эксцентрика 5, шатуна 7, коромысла 6 и тяги включающей гильзу 9, шток 8 и установленные между ними пружины 10 и 11, а также привод механизма зажима заготовки, состоящий из кулачка 18, двуплечего рычага 19, планки 20, коромысла 21 и пружины 22, один конец которой закреплен на планке, а другой на станине. На направляющих 2 посредствам винтов 24 установлены кронштейны 23, в отверстиях которых расположены подвижные упоры 12 и 13 постоянно находящиеся под действием пружин 14 и 15, усилие которых регулируется гайками 17, при этом, исходное положение упоров регулируется гайками 16.
Работает клещевая подача следующим образом. При воздействии выступа кулачка 18 на ролик рычага 19, последний поворачивается по часовой стрелке, сообщая при этом соответствующее движение коромыслу 21 и планке 20, которая преодолевая усилие пружины 22, опускается и поворачивает рычаг 4 механизма зажима заготовки в положение, при котором происходит зажим последней. После этого кривошипно – рычажный механизм привода каретки, состоящий из эксцентрика 5 , шатуна 7, коромысла 6 и тяги включающей гильзу 9, шток 8 и установленные между ними пружины 10 и 11, перемещает каретку 3 с зажатой заготовкой влево до встречи с упором 12. Жесткость пружины 14 подобрана таким образом, что под ее действием скорость каретки 3 и шарнирно связанного с ней штока 8 начинает уменьшаться быстрее, чем скорость гильзы 9, определяемая кинематикой кривошипно – рычажного механизма, в результате чего, пружина 10 начинает сжиматься, а пружина 11 растягиваться и на каретку 3 начинает действовать дополни-тельная сила торможения равная разности усилий пружин 10 и 11. Продолжая двигаться, каретка 3 преодолевает усилие пружины 14 и плавно доводит упор 12 до станины и останавливается, а гильза 9, продолжает сжимать пружину 10 и разжимать пружину 11, пока не достигает своего крайнего положения. В это время кулачок 18 поворачивается таким образом, что пружина 22 получает возможность сжаться и поднять вверх планку 22, которая при этом поворачивается вместе с коромыслом 22 и двуплечим рычагом 19 против часовой стрелки, в результате чего происходит разжим подаваемого материала. После этого каретка 3, перемещаемая кривошипно – рычажным механизмом, возвращается в исходное положение и в конце обратного хода аналогичным образом взаимодействует с регулируемым упором 13.

В разделе приведены варианты конструктивного исполнения клещевой подачи

3. Ролико – клиновая подача.

        В конструктивной схеме ролико – клиновой подачи используются элементы валковой и клещевой подач, а именно захват подаваемой заготовки осуществляется роликами, которые правда в отличии от валковой подачи не вращаются при подаче заготовки, а перемещение заготовки в рабочую зону технологического оборудования осуществляется также как в клещевой подаче – кареткой. Однако при достаточно простой конструкции данный вид подачи получил, все таки, намного более ограниченное применение, чем рассмотренные ранее виды подач. Причиной этого является ограниченная быстроходность подачи и ширина подаваемой полосы (для подачи проволоки данный вид подачи вообще не применяется), что вызвано формой и размерами заклинивающих органов – роликов, малый диаметр которых по сравнению с валковой подачей не позволяет создавать значительные усилия зажима заготовки, а сложность изготовления длинных роликов с высокой точностью формы продольного сечения и прежде всего конусностью ограничивает ширину подаваемого материала. При этом увеличение диаметра роликов влечет за собой значительное увеличение всех элементов подачи и как следствие увеличение массы подвижных частей и возникающих при их перемещении инерционных нагрузок. Поэтому ролико – клиновая подача способна обеспечивать стабильную работу при быстроходности оборудования не более 120 ход/мин при ширине полосы не более 160 мм и толщине не мене 0,5мм.

Рис 24 Конструкция ролико – клиновой подачи
механического пресса.

          На Рис 24 показана конструкция ролико – клиновой подачи механического пресса. Она состоит из расположенных на плите 17 неподвижной каретки 3 и подвижной каретки 6, которая установлена с возможностью перемещения в направляющих 16 и 18. Каждая из кареток содержит несколько комплектов зажимных элементов (неподвижная каретка две пары, а подвижная каретка три пары) которые выполнены в виде роликов 15 и призм 5, при этом последние прижаты к призмам посредствам пружин 7, а ролики 15 установлены посредствам втулок 14 в обоймах 9 и могут под действием пружин 7 перемещаться по планкам 12 и 13, которые упираются одним концом в кронштейны 8, а другим в обоймы 9. Привод подвижной каретки 6 осуществляется кривошипно – рычажным механизмом конструкция которого аналогична показанной на Рис 34, отличие состоит в том, что ведомый двуплечий рычаг 25, получающий привод от коленчатого вала пресса, связан с подачей не зубчатым сектором, а непосредственно с подвижной кареткой 6, посредствам оси 24. Для заправки полосы в зажимные элементы обоих кареток они оснащены рычагами 1 с рукоятками 2, имеющими возможность поворачиваться вокруг оси 11. При этом, нижний конец рычагов 1 посредствам оси 21 соединен с обоймами 9 и при повороте против часовой стрелки сдвигает последнюю вместе с роликами 15 вправо, и таким образом, расклинивает ролики 15. Для фиксации положения подаваемой полосы относительно штампа на неподвижной каретке 3 установлены направляющие ролики 23, закрепленные на ней посредствам кронштейнов 22. Точность величины подачи заготовки в рабочую зону пресса     беспечивается настройкой регулировочных винтов 19 и 20, которые в крайних положениях подвижной каретки 6 контактируют с пластиной 10 и винтом 4, соответственно.

           Работает подача следующим образом. После заправки в каретки полосы, подлежащей подаче в рабочую зону пресса, включается привод подачи, и подвижная каретка 6 начинает перемещаться в направлении S. При этом благодаря постоянному прижиму пружиной 7 роликов 15 к призмам 5 происходит их заклинивание и зажим заготовки, которая при этом перемещается вместе с подвижной кареткой. В это время подаваемая заготовка, контактируя с роликами 15 неподвижной каретки 3, при перемещении воздействует на них таким образом, что они отходят от призм 5 и происходит их расклинивание исключающее зажим заготовки. После подачи заготовки в рабочую зону пресса привод подачи посредствам рычага 25 перемещает подвижную каретку 6 в обратном направлении, при этом заготовка действует на ролики 15 расклинивая их с призмами 5, и в результате этого освобождается от зажима подвижной кареткой. В это время заготовка оказывает противоположное воздействие на ролики 15 неподвижной каретки 3, в результате чего они заклиниваются с призмами 5 и удерживают заготовку от обратного перемещения.

4. Клино – ножевая подача

        Клино – ножевая подача имеет такую же область применения, как и ролико – клиновая, при этом, но при этом захват заготовки осуществляет ей посредствам шарнирно установленных в подвижной каретке ножей, расположенных под определенным углом к боковой поверхности заготовки. Преимуществом данного вида подачи является ее простота, а недостаткам то, что ножевые захваты оставляют на поверхности ленты следы, при этом, поперечное сечение подаваемой заготовки (ленты, полосы) должно иметь достаточную жесткость воизбежании поперечного изгиба от воздействия ножей, поэтому данный вид подачи используют для заготовки толщиной не менее 2 мм и шириной до 125 мм.

 

Рис. 25 Конструкция клино – ножевой подачи механического пресса.

             На Рис. 25 показана конструкция клино – ножевой подачи механического пресса. Она содержит базовую плиту 1, закрепленную на столе пресса 2, на которой расположены подвижная 3 и неподвижная 4 каретки с ножевыми обоймами 5, 6 и 7, 8 соответственно. Крепление ножевых обойм к кареткам осуществляется с помощью планок 9, 10 , 11 к подвижной каретке 3 и планок 12, 13, 14 неподвижной каретке 4. Подвижная каретка 3 имеет возможность возврано – поступательного перемещения относительно плиты 1, по закаленной планке 16 в направляющих 15. Связь подвижной каретки 3 с приводом осуществляется посредствам закрепленных на обеих ее тоцах роликов 17. В обоймах 5 – 8 выполнены наклонные пазы, в которых под углом к подаваемой заготовке (полосе) на осях 27 шарнирно установлены подпружиненные пружинами 28 заклинивающие ножи 26, внутренние заостренные концы которых взаимодействуют с торцами подаваемой полосы 29. Для удобства настройки подачи каретки 3 и 4 снабжены щеками 19 и 20 с рукоятками 21, а также регулировочными винты 22. На неподвижной каретке 4 с помощью кронштейна 23 установлено устройства для очистки и смазки подаваемой ленты 29, которое включает войлочные прокладки 24 и прижим 25. Привод перемещения подвижной каретки 3 состоит из закрепленной на конце коленчатого вала пресса планшайбы с кривошипным пальцем, регулируемым в радиальном на-правлении с целью изменения его эксцентриситета (см. Рис. 34), который посредствам тяги 34 шарнирно соединен с ведущим коромыслом 32, при этом последнее вместе с ведомыми коромыслами 30 посредствам шпоночного соединения закреплено на валу 31, а он шарнирно установлен в проушине кронштейна 33, закрепленного на станине пресса. Для возврата подвижной каретки 3 на ее нижнем торце контактирующем с базовой плитой 1 выполнен паз в котором установлена пружина 18, постоянно стремящаяся переместить каретку вправо. Настойка величины шага подачи осуществляется путем изменения величины эксцентриситета кривошипного пальца на планшайбе коленчатого вала пресса (см. Рис. 34), а исходное положение подвижной каретки 3 регулируется путем изменения осевого положения регулировочных винтов 22, вкрученных в резьбовые отверстия на торце неподвижной каретки 4.
Работает подача следующим образом. В исходном положении подвижная каретка 3 находится в положении, показанном на главном виде Рис. 25, и взаимодействует своим правым торцем с регулировочным винтом 22. Подача полосы 29 осуществляется вовремя холостого хода ползуна пресса, при этом от его коленчатого вала вращение через тягу 34 передается ведущему коромыслу 32, а через вал 31 ведомым коромыслам 30, которые воз-действуя на ролики 17, перемещяют подвижной каретки 3 вместе с заклинивающими обоймами 5 и 6 влево в рабочую зону пресса. Это приводи к тому, что ножи 26 поджатые к подаваемой полосе 29 пружинами 28, поворачиваются на осях 27 и заклинивают полосу своими внутренними острыми концами, что позволяет перемещать ее в том же      направлении. При этом торцы полосы 20 свободно (без заклинивания) перемещаются относительно острых концов ножей 26 обойм 7 и 8 неподвижной каретки 4. При изменении направления перемещения подвижной каретки 3, во время ее обратного хода, обеспечиваемого кинематикой кривошино – шатунного механизма ножи 26 подвижной каретки 3 расклиниваются, а ножи неподвижной каретки 4 заклинивают полосу 29, оставляя ее неподвижной в крайнем левом положении. При перемещении вправо подвижной каретки 3, которое осуществляется под действием пружины 18, она возвращается в исходное положение, а во время ее возврата ползун пресса совершает рабочий ход, выполняя технологическую операцию.

5. Крючковая подача.

           Крючковая подача отличается от ранее рассмотренных подач тем, что ее подающим органом является рычаг или ползушка снабженная «крючком », который обеспечивает контакт с заготовкой в виде ленты, снабженной перфорированными отверстиями, или пазами, выполненными с посточнным шагом, определяющим величину подачи. Поскольку такие заготовки применяются достаточно редко по сравнению с обычной полосой или проволокой, то и область применения крючковой подачи очень ограничена. Тем не менее, такой вид подачи широко используется в жгутовом производстве при армировании проводов контактами на соответствующем оборудовании автоматического действия. Это объясняется тем, что в состоянии поставки контакты находятся в составе ленты бесконечной длины, уложенной в бабину, имеющую отверстия, пазы, или уступы, выполненные с постоянным шагом, несколько большим длины (ширины) контакта. Привод крючковой подачи чаще всего осуществляется от подвижных частей штампа. Данный вид подачи работает с оборудованием, совершающим не более 120 ход/мин, и используется для подачи ленты толщиной не менее 0,2 – 3,0 мм и шагом подачи до 100 мм

Рис 26 Конструкция штампа – автомата для армирования проводов контактами со встроенной крючковой подачей.

              На Рис 26 показана конструкция штампа – автомата для армирования проводов контактами со встроенной крючковой подачей. Он состоит из базовой плиты 1, на которой закреплен сборный корпус 2, в прямоугольном пазу которого установлен с возможностью вертикального перемещения ползун 3. На базовой плите 1 через проставку 4 установлена плита 5 с двумя направляющими планками 6, между которыми подается лента с контактами в рабочую зону штампа и подпружиненный прижим 7 с рукояткой 8 для его подъема и опускания. На боковой поверхности ползуна 3 выполнен криволинейный паз 20 с которым постоянно контактирует посредствам пружины 9 ролик 10 шарнирно установленный на скалке 11, расположенной в горизонтальной расточке корпуса 2, на которой закреплена бонка 12, контактирующая с ведущим рычагом 13, шарнирно соединенным с ведомым рычагом 14, установленным в пазу отъемной крышки 15 корпуса 2 на оси 16, положение которой в указанном пазу для изменения шага подачи регулируется винтом 17. Ведомый рычаг 14 в нижней части выполнен в виде вилки, шарнирно соединенной с крючком 18 и поджат пружиной 19.
Работает штамп – автомат со встроенной крючковой подачей работает следующим образом. При ходе ползуна 3 вверх его криволинейный паз 20 воздействует на ролик 10, и преодолевая усилие пружины 9, перемещает последний вместе со скалкой 11 вправо (см. Рис. 26 Вид А), в результате этого, бонка 12 воздействует на ведущий рычаг 13, который сообщает качательное движение ведомому рычагу 14, при этом последний, преодолевая усилие пружины 19, поворачивается на оси 16 по часовой стрелке и своим крючком 18, который, взаимодейтвуя с пазами или отверстиями в подаваемой ленте с контактами, перемещает ее в рабочую зону штампа и удерживает там. После этого ползун 3 совершает рабочий ход вниз, и отделяя первый контакт в ленте, армирует им провод предварительно введенный в рабочую зону штампа (провод на Рис 26 не показан). Во время рабочего хода ползуна 3 ролик 10 под действием пружины 9 прекра-щается вправо вместе со скалкой 11 и поворачивает в том же направлении ведущий рычаг 13, воздействуя на него бонкой 12. При этом рычаг 14, шарнирно связанный с ведущим рычагом 13, поворачивается на оси 16 против часовой стрелки и перемещает вправо крючок 18, который свободно скользит по наружной поверхности ленты с контактами, чему способствует пружина 19. При следующем ходе ползуна 3 вверх осуществляется следующая подача ленты с контактами на шаг.

6. Рекомендации по проектированию подач

          При проектировании устройства для подачи заготовки бесконечной длины в рабочую зону технологического оборудования , прежде всего, необходимо выбрать тип такого устройства, поскольку именно этот фактор в наибольшей степени определяет эффективность созданной конструкции. Выбор типа подающего устройства (подачи) зависит от следующих исходных данных:
− тип подаваемой заготовки (полоса, лента, проволока) и ее размеры,
− скорость подачи заготовки,
− точность шага подачи,
− требования к качеству поверхности заготовки, на которую воздействует       подающее устройство.
Валковая подача является наиболее универсальным типом подачи, поскольку способна осуществлять с достаточной точностью (см. раздел 1) и высокой скоростью подачу практически всех видов заготовок, независимо от их размеров и формы поперечного сечения, кроме того при индивидуальном приводе от электродвигателя, или гидромотора валковая подача может обеспечить скоолько угодно большую величину шага, что недостижимо для всех остальных типов подач. Однако при необходимости подачи заготовки из проволоки малого диаметра с высокой скоростью, для чего возникает необходимость прижима валков с большим усилием, валки могут деформировать наружную поверхность проволоки (сплющивать), что в ряде случаев недопустимо.
           Клещевая подача обеспечивает более высокую точность, чем валковая подача, по причине отсутствия в зоне контакта с заготовкой упругого скольжения и большей площади контакта зажимных элементов с подаваемой заготовкой, но при этом данный тип подачи сложнее всех остальных типов подач (см. раздел 2). Кроме того, клещевая подача позволяет работать с заготовкой толщиной менее 0,3 мм, что недоступно всем остальным видам подач.
      Ролико – клиновая подача способна обеспечивать подачу с более точным шагом чем валковая, но из – за малого диаметра роликов работает с более низкой скоростью, чем валковая, а также менее долговечна из – интенсивного износа роликов, и используется только для подачи заготовок из полосы и ленты. По сложности данный вид подачи сложнее, чем двухвалковые подачи, но проще чем четырехвалковые и клещевые подачи.
Клино – ножевая подача имеет простую конструкцию, но при этом, работает с невысокой скоростью и менее универсальна, чем все три рассмотренные вида подач, а из – за воздействия острых концов ножей на боковую поверхность подаваемой заготовки при-меняется для подачи полосы толщиной не менее 2 мм и шириной не более 125 мм.
Крючковая подача несмотря на простую конструкцию, имеет еще более ограниченную область применения, и используется только в том случае, если заготовка выполнена в виде ленты с перфорированными отверстиями или пазами, что в машиностроении имеет место достаточно редко, тем не менее она широко используется в жгутовом производстве при армировании проводов контактами на соответствующем оборудовании автоматического действия, поскольку в состоянии поставки контакты находятся в составе ленты бесконечной длины, уложенной в бабину.
Основные конструктивные параметры всех вышеперечисленных подач стандартизованы (см. таб. 1)

Таблица 1

        Анализируя информацию, приведенную в указанных стандартах можно сделать вполне очевидный вывод о том, что использовать данные приведенные в этих нормативных документах при проектировании подачи, к которой предъявляются конкретные технические требования, можно только как материал рекомендательного характера по следующим причинам:
–  для всех типов подач предусматривается привод только от подвижных частей пресса,
–  диапазоны толщины, ширины подаваемой полосы и шага подачи ограничены,
–  точность подачи колеблется в широких пределах и указания, чем она обеспечивается отсутствуют,
–  конструктивное исполнение всех видов подач позволяет работать только с невысокой скоростью и небольшим тянущим усилием.
Поэтому при создании конструкции подачи для заготовки бесконечной длины, подаваемой в рабочую зону технологического оборудования, даже если имеются аналоги, которые, предназначены для выполнения аналогичной задачи, но, как правило, в полном объеме не удовлетворяющие установленным в рамках задачи на проектирование конкретным техническим требованиям, разработчик вынужден создавать конструкцию, имеющую значительную степень новизны. При проектировании подачи, как и любого технического объекта, целесообразно пользоваться общей методикой проектирования (см. работу [1]), но при этом обязательно необходимо учитывать специфику присущую всем основным типами подач, рассмотрим ее.

6.1 Валковая подача

           Проектирование валковой подачи начинается с определения потребного тянущего усилия Рт, которое рассчитывается по следующей формуле:

        Если полученная величина контактных напряжений превышает допустимую величину, изменяют в сторону увеличения диаметр рабочей поверхности обоймы D, что позволяет автоматически увеличить количество роликов z и их диаметр d, последнее не всегда возможно, поскольку может привести к увеличению угла заклинивания α больше допустимой величины. Увеличить количество роликов можно использовав в качестве прижимного устройства, не подпружиненные толкатели, а сепаратор (см. статью «Муфты свободного хода»). Но увеличение диаметра муфты свободного хода возможно только в том случае, если в проектируемом механизма есть дополнительное свободное пространство, которое также необходимо и в случае, если для повышения нагрузочной способности муфты будет принято решение расположить ролики в два ряда.
В результате проведенных силовых и прочностных расчетов разработчик получает геометрические размеры основных конструктивных элементов валковой подачи, и таким образом, может приступить к выполнению ее эскизного проекта, в рамках которого осуществляется компоновка валковой подачи, и прежде всего, определяется взаимное расположение ведущего элемента, например, вилки (см. Рис. 1) и подающих роликов, что позволяет расположить требуемым образом остальные конструктивные элементы подачи (зубчатые передачи, тормоз, пневмокамеру для прижима подающих валков и т. д). В процессе выполнения эскизного проекта подачи возникает возможность выполнения расчета всех остальных элементов ее конструкции, в том числе параметров пневмокамеры, тормоза, подшипников, пружин и шпоночных соединений.

               Способы обеспечения стабильной работы обгонной муфты приведены в статье «Муфты свободного хода». Для сведения к минимуму влияния на точность подачи зазоров в зубчатых передачах выбирается соответствующий вид их сопряжения (см. статью «Проектирование цилиндрических зубчатых передач»), а в шарнирных соединениях привода передачи выбираются посадки с минимально – допустимым зазором.

            Для максимального снижения влияния динамического проскальзывания заготовки (полосы, ленты) на точность подачи между размоточным устройством и подающими вал-ками заготовку располагают таким образом, чтобы она образовывала петлю, а управление приводом размотки в автоматическом режиме осуществляется от датчика механизма кон-троля величины провисания петли (см. Рис. 29).

Рис. 29 Схема подачи заготовки с образованием петли между
размоточным устройством и подающими валками

          Для обеспечения точной подачи заготовки, подающие валки должны быть изготовлены с высокой точностью, а рабочие поверхности верхнего и нижнего валков контакти-рующие с заготовкой должны быть параллельны друг другу. Валки диаметром до 80 – 100 мм изготавливают из конструкционных легированных сталей за одно с цапфами под установку опорных подшипников с последующей закалкой до твердости HRC 52 – 56, и шлифовкой, при этом овальность и конусообразность наружной цилиндрической поверхности должна быть не более 0,01 мм, а биение относительно посадочных поверхностей цапф должно быть не более 0,02 – 0,03мм. Валки диаметром более 100 мм изготавливают сварными из стали 20, 20Х включая обечайку, вал, и две щеки (см. Рис. 30) с последующей цементацией, закалкой и шлифованием наружной цилиндрической поверхности и поверхности цапф под установку опорных
подшипников.

Рис. 30 Конструкция сварного валка

6.2 Клещевая подача

        Основное отличие в проектировании клещевой подачи заключается в том, что зажим и подача заготовки осуществляется двумя отдельными механизмами (зажим – кулачково – рычажным механизмом, подача кривошипно – шатунным механизмом, см. Рис. 31), в то время как в валковой подаче ролики выполняют и зажим и подачу. При этом кулачок привода механизма зажима и кривошип привода механизма подачи могут быть располо- жены на одном приводном валу (см. Рис. 18, 21) и на различных приводных валах (см. Рис. 16), которые кинематически связаны между собою посредствам зубчатых передач привода автомата. Этот фактор сущест-венным образом влияет, как на расчеты потребного тянущего усилия и крутящего момента на приводном валу, так и кон- структивную схему подачи.

Рис 31 Кинематическая схема клещевой подачи с механическим приводом меха-низма зажима и механизма подачи

  

Рис. 32 Расчетная схема механизмов зажима и подачи заготовки клещевой подачи

    

                 После проведения вышеуказанных расчетов выполняется эскизная проработка конструкции подачи, в рамках которой проводится компоновка механизма подачи и меха-низма зажима заготовки, в процессе которой определяется место расположения ведущего кривошипного вала и кулачка, ось качания коромысла и место расположения направляющей подающей каретки, а также связь приводного вала (валов) с приводом автомата. После определения размеров основных конструктивных элементов привода подачи и механизма зажима заготовки, (рычагов, кривошипа, коромысла, шатунов, кулачка, роликов, вспомогательных пружин и их шарнирных соединений) выполняются их прочностной расчет.

        Для повышения точности клещевой подачи, особенно при подаче заготовок большой массы с высокой скоростью в привод каретки встраиваются различного рода (механические, пневмо – гидравлические) тормозные устройства, что позволяет снижать динамические нагрузки, вызывающие проскальзывание подаваемой заготовки между зажимными рычагами.

Рис. 33 Общий вид и конструкция гидроамортизатора.

        На Рис. 33 показан общий вид и конструкция гидроамортизатора. Он состоит из корпуса, который выполнен из двух труб наружной 2 и внутренней 10 с отверстиями 4 для перетекания тормозной жидкости 7, образующими замкнутую полость 3, выпол-няющую функцию аккумулятора, поршня 8, жестко соединенного со штоком 6, не конце которого установлен наконечник 1, возвратной пружины 5 и обратного клапана 9 встроенного в поршень 8.

6.3 Ролико – клиновая подача

Проектирование ролико – клиновой подачи начинается с расчета количества закли-нивающих роликов z, диаметром d (см. Рис. 34) которых предварительно задаются, при этом учитывается следующее соотношение d = (10 – 15)S

 

Рис. 34 Схема для расчета ролико – клиновой подачи

        Обычно количество пар заклинивающих роликов принимают не больше трех, поскольку при большем их количестве растет неравномерность распределения нагрузки между ними, причиной которой является погрешность формы поперечного и продольного сечения заготовки. По этой же причине, не следует увеличивать длину заклинивающих роликов b более, чем было рекомендовано ранее. Если же в результате расчета потребное количество z заклинивающих роликов получается больше трех, то увеличивают их диаметр d.

6.4 Клино – ножевая подача.

Рис. 35 Схема для расчета клино – ножевой подачи

6.5 Крючковая подача

             Крючковая подача обычно встраивается в штамп и получает привод от его верхней подвижной части (ползуна), совершающей в процессе работы возвратно – поступательное движение, которое через плоский кулачок, установленный на ползуне, и шарнирно – рычажную систему передается собачке, нижний острый конец которой входит в отверстия, или пазы перемещаемой ленты, осуществляет ее периодическую подачу (см. Рис. 36). Изменение шага подачи осуществляется путем изменения соотношения плеч a и b, что достигается путем регулирования положения оси его качания (см. Рис. 36)

Рис. 36 Схема для расчета кинематических параметров крючковой подачи

        Длина l участка подъема ролики устанавливается таким образом, чтобы угол подъема рабочей поверхности кулачка был не более 30 град (при больших углах подъема существенно повышается износ рабочей поверхности кулачка в этом месте). Прочностные расчеты деталей крючковой подачи, выполняются на предмет способности их передавать тянущего усилия , однако учитывая, что в большинстве случаев масса подаваемой ленты и момент инерции бабины невелики, эти расчеты не являются определяющими при создании конструкции подачи. Наиболее нагруженными и подверженными износу конструктивными элементами крючковой подачи является паз кулачка и острый конец собачки, взаимодействующий с подаваемой ленты, поэтому эти детали изготавливаются из конструкционной легированной стали и термически обрабатываются до твердости HRC 52 – 56

6.6 Конструкция привода подачи

            Все виды подач имеют привод, который заимствуется от подвижных частей технологического оборудования (коленчатого вала, ползуна, штампа, приводного вала), или имеют индивидуальный привод, в качестве которого могут использоваться электродвига-тель с понижающим редуктором, пневмоцилиндр и гидромотор (см. Рис. 10, 14, 19, 20, 22).

Рис. 37 Конструкция привода валковой подачи от коленчатого вала пресса.

           На Рис. 37 показана конструкция привода валковой подачи от коленчатого вала пресса. Он содержит планшайбу 2 закрепленную на конце коленчатого вала 1 пресса, на которой расположен кривошипный палец 3, соединенный посредствам тяги 4 и с ведущим плечом 5а двуплечего рычага 5 закрепленного на промежуточном валу 6, который в под-шипниках 7, установлен в корпусе 8 подающей валковой подачи 9, при этом ведомое плечо рычага 5б с помощью тяги 10 соединено с рычагом 11, который закреплен на валу ус-тановленном в корпусе тянущей подачи 12. На валах 6 подающей 9 и тянущей 12 подач крепятся зубчатые секторы 13, зацепляющиеся с шестерней 14, которая выполнена за одно целое с ведущей обоймой обгонной муфты 15, ведомая звездочка которой закреплена на ведущем валу 16 подачи, на котором также установлен нижний валок 17, и зубчатое коле-со 18 зацепляющееся с зубчатым колесом 19, сообщающим вращение валу 20, на котором установлен верхний валок 21. Регулирование величины шага подачи осуществляется за счет изменении величины эксцентриситета кривошипного пальца 3, для чего он установ-лен в Т – образном пазу 22 планшайбы 2 с возможностью перемещения в радиальном на-правлении, которое обеспечивается вращением винта 23, зафиксированного в осевом на-правлении посредствам крышки 24. Начало и конец цикла работы подачи относительно угла поворота коленчатого вала 1 пресса регулируется путем поворота планшайбы 2 относительно коленчатого вала 1, которое осуществляется за счет того, что в планшайбе выполнены радиусные пазы 25, в которые входят шпильки 26, вкрученные в торец коленчатого вала, фиксирующие положение планшайбы после ее углового поворота. Для выравнивания шага подачи подающего и тянущего агрегатов, последний снабжен устройством для регулировки шага подачи, встроенным в ведущий рычаг 11, в котором выполнен продольный паз 31 с расположенной в нем ползушкой 30, несущей ось 29, на которой посредствам сферического подшипника скольжения 28 шарнирно установлена тяга 10, при этом радиальное положение ползушки 30 в пазу 31 регулируется винтом 32, установленным в рычаге 11, положение которого стопорящимся гайкой 33. Наличие в приводе подачи повышающей зубчатой передачи, включающей зубчатый сектор 13, установленный на промежуточном валу 6 и шестерни 14, установленной на ведущем валу 16, позволяет увеличить величину шага подачи без увеличения диаметра подающих валков.
Особенность привода подачи от кривошипного вала состоит в том, что соединительная тяга 4 совершает сложное пространственного движение, поскольку ее противоположные шарнирные соединения вращаются во взаимно перпендикулярных плоскостях, что существенным образом сказывается на ее конструкции и требует введения дополнительных шарнирных соединений

Рис. 38 Конструкция соединительной тяги высокоскоростной тяжело нагруженной подачи приводимой от коленчатого вала пресса.

          На Рис. 38 показана конструкция соединительной тяги высокоскоростной тяжело нагруженной подачи приводимой от коленчатого вала пресса. Движение от кривошипного пальца 5, установленного на коленчатом вал1, который вращается на подшипниках скольжения 2 в станине 3 пресса, посредствам эксцентрикового пальца 5 корпусов 9, шарнирно связанных с соединительной тягой передается рычагу 13, который вращается в плоскости перпендикулярной плоскости вращения эксцентрикового пальца 5, и сообщает качательное движение, ведущему валку валковой подачи. Для этого на кривошипном пальце 5 установлены шарикоподшипники 10, наружные кольца которых зафиксированы крышками 7 и 8 установленными в расточке корпусе 9, во второй расточке которого расположены такие же шарикоподшипники 10, поджатые крышками 11, а их внутреннре кольца напрессованы на ось 12 соединенную со сборной штангой 14, которая с помощью второго комплекта осей 12, подшипников 10, крышек 11 и корпуса 9 связанного с проушиной рычага 13. Сборная штанга 14 включает сварную проушину 15, состоящую из вилки 18 и стержня 19, сварную проушину 16, состоящую из вилки 18 и стержня 20, которые соединены между собою шпилькой 17, вкрученной в резьбовые отверстия стержней 19 и 20 и законтренной гайками 21.
При использовании в качестве привода подачи кривошипно – шатунного механизма, планшайба которого, с кривошипным пальцем установлена на коленчатом валу пресса (см. Рис. 37), время подачи заготовки и время холостого хода одинаковы, и соответствуют повороту коленчатого вала пресса на угол 180 градсм. Рис. 39) При этом в обычно технологическая операция, во время которой заготовка должна быть неподвижна, выполняется на угле поворота коленчатого вала равным 80 – 120 град что позволяет увеличить цикловой угол, на котором идет подача заготовки со 180 до 240 град и даже больше, и соотвественно снизить скорость ее подачи на 30 – 40%, от которой в значительной степени зависит точность шага. Изменить соотношения цикловых углов (угла подачи заготовки и угла выстоя) можно, если вместо кривошино – шатунного привода подачи использовать кулисный (см. Рис. 40а). При этом получить требуемое соотношение цикловых углов β и γ можно варьируя параметрами кулисного механизма (длиной кривошипа – r и расстоянием между осью вращения кривошипа и осью качания коромысла – l, см. Рис. 39)

Рис. 39 Циклограмма работы пресса совместно с подачей

            Кулисный привод подачи, показанный на Рис. 40а, содержит закрепленную на      коленчатом валу пресса планшайбу 1, на которой установлен с возможностью регулировки в радиальном направлении кривошипный палец 2, взаимодействующий с кулисой 3, выполненной в виде двуплечего рычага, шарнирно установленного на станине пресса посредствам оси 4 и кронштейна 5 и соединенного с помощью оси 6 с тягой 7, которая посредствам оси 8 и вилки 9 и оси 10 шарнирно соединена с ведущим рычагом 11, валковой подачи 18. При этом, ведущий рычаг 11, с помощью подшипников скольжения 12 установлен с возможностью вращения на валу 13, выполненным за одно с нижним валком подачи, и жестко соединен с ведущей звездочкой обгонной муфты 14, а ведомая обойма последней посредствам зубчатых колес 15 и 16 кинематически соединена с валом 17 верхнего валки подачи. Для регулировки длины тяга 7 снабжена талрепом 19, который выполнен в виде удлиненной гайки с разнонаправленной резьбой на противоположных концах, в которые вкручиваются верхняя и нижняя части тяги 7. В станках автоматах со сложной циклограммой работы, например в многопозиционных холодно – высадочных автоматах, в которых с высокой скоростью последовательно – параллельно работает большое количество механизмов, связанных единой кинематической цепью, работе механизма подачи отво-дится короткий промежуток времени. Поэтому привод подачи осуществляется от кулач-ково – рычажного механизма (см. Рис. 40б), который предусматривает расположение уст-ройства для регулировки шага подачи на коромысле, закрепленном на ведущей обойме обгонной муфты. Он содержит закрепленный на приводном валу 2 кулачок 1 взаимодействующий с роликом 3 , который посредствам оси 4 установлен на ведущем коромысле 5, а последнее с помощью оси 6 шарнирно установлено на станине автомата, при этом оно посредствам оси 7 шарнирно соединено с тягой 8, которая с помощью пальца 9, закрепленного в ползушке 10, взаимодействует с кулисой 11, выполненной за одно с подвижной обоймой 12 коробки подачи 13. Регулировка шага подачи осуществляется путем перемещения ползушки 10 с закрепленным в ней пальцем 9 в радиальном пазу кулисы 11, которое выполняется с помощью винта 14, зафиксированного в осевом положении относительно кулисы. Для осуществления силового замыкания ролика 3 с рабочей поверхностью кулачка 1, ролик 15 установленный на коромысле 5 постоянно поджат пружинным толкателем 16, корпус которого закреплен на станине автомата.

Рис. 40 Конструктивные элементы привода подачи

        В конструкцию привода подачи могут встраиваться предохранительные устройства, которые исключают поломку деталей привода и подачи при перегрузках, возникающих при заклинивании подаваемой заготовки (полосы, ленты). Конструкция предохранитель-ного устройства ролико – клиновой подачи, выполненного в виде кулачковой муфты по-казано на Рис. 40в. В этом случае на приводном валу 8 установленном на подшипниках 9 в корпусе 3 подачи на подшипниках скольжения 7 установлен ведущий рычаг 6, который посредствам оси 4 соединен с вилкой 4 привода подачи. Кроме того, рычаг 6 посредствам кулачков выполненных на его торце контактирует с кулачковой полумуфтой 14, установленной на шлицевой поверхности вала 8 и поджатой к нему посредствам пружины 15, усилие которой регулируется осевым перемещением фланца 16 осуществляемым гайкой 17, которая контрится стопорной шайбой. При этом на приводном валу 8 с помощью клинового пальца закреплен рычаг 10, на оси 11 которого установлен ролик 12, контактирующий с пазом кронштейна 13 закрепленного на каретке 1 подачи, которая перемещается в призматических направляющих 2, закрепленных на верхней базовой поверхности корпуса подачи 3. При возникновении перегрузки каретка 1 останавливается, а вместе с ней прекращается поворот рычага 10 вместе с валом 8, в результате чего на наклонной поверхности кулачков рычага 6 и полумуфты 14 возникает осевое усилие, которое сжимает пружину 15 и смещает влево полумуфту 14, что, при остановившемся вале 8, позволяет рычагу 6, получающему движение от коленчатого вала пресса, свободно вращаться на подшипниках скольжения 7 вала.
При небольшой величине шага подачи предохранительное устройство может встра- иваться в тягу, соединяющую кривошипный палец и рычагом (см. Рис. 40г). При этом участок тяги между кривошипным пальцем 2, установленным на планшайбе 1 и соедини-тельным талрепом 6 выполняется из четырех частей: вилки 3, соединенной посредствам оси 4 со стержнем 5, стакана 8, соединяющего стержень 5 со стержнем 7 с помощью на-кидных гаек 9 и 12 и пружин 10, 11. При увеличении нагрузки, возникающей в подаче при заклинивании заготовки, растет осевое усилие, действующее на тягу, в результате чего сжимается одна из пружин 10 или 11, что позволяет, при остановившейся подаче, кривошипному пальцу 2 продолжить вращение вместе с планшайбой 1, и исключает поломку деталей механизма подачи и его привода.

        Индивидуальный привод валковой подачи, от электродвигателя через понижающий редуктор (см. Рис. 10, 14) применяется в том случае, если требуемую величину шага пода-чи невозможно получить путем поворота валков на некоторый угол, даже если ведущий вал подачи, на котором установлен ведущий рычаг, или кулиса, соединить с валом ведущего валка через повышающую передачу, увеличивающую угол поворота подающих вал-ков. В этом случае, привод оснащается датчиком, прямо или косвенно контролирующим угол поворота подающих валков, а система электроавтоматики, управляющая станком, или прессом предусматривает точную остановку привода при выполнении перемещения заготовки на требуемую величину (шаг подачи). В этом случае может осуществляться по-дача заготовки с переменным шагом, величина которого программируется, в виде угла поворота подающих валков.
Пневматический привод подачи, выполненный в виде пневмоцилиндра, чаще всего, используется в клещевых подачах (см. Рис. 20, 22), что позволяет, прежде всего, получить более оптимальную циклограмму работы технологического оборудования, предусматривающую возможность, как увеличения времени подачи, так и его сокращения. При этом, на коленчатом, или распределительном валу оборудования устанавливаются кулачки, воздействующие на электрические или пневматические конечные выключатели, которые управляют циклом работы пневмоцилиндров привода подачи и зажима заготовки.

Рис. 41 Конструкция распределительного вала управляющего работой пневмоцилиндров привода клещевой подачи пресса

         На Рис. 41 показана конструкция распределительного вала управляющего работой пневмоцилиндров привода клещевой подачи пресса с регулируемыми по циклу кулачками. Он содержит вал 1, левая опора которого установлена в станине посредствам буксы 4 и подшипника 5, а правая опора посредствам подшипника 7 установлена в корпусе 6, расположенном на кронштейне 3, закрепленном на станине 1, получает синхронное вращение от коленчатого вала пресса через закрепленную на его цапфе шестерню 8 (см. Рис. 41а). На валу 1 установлены с возможностью угловой регулировки кулачки 9, воздействующие на пневматические конечные выключатели 11, закрепленные посредствам стоек 12 на кронштейне 10. Для регулировки исходного углового положения вала 1 на его правом торце выполнен квадрат под размер ключа и закреплен лимб проградуированный с ценой деления в один градус. На Рис 41б показано конструкция составного кулачка, установленного на вал с возможностью регулировки фазного и циклового углов, за счет наличия промежуточного диска, закрепленного на приводном валу. При этом кулачок состоит из двух одинаковых частей 4 и 5, закрепленных посредством винтов 6 на диске 2, закрепленным с помощью шпонки 3 на приводном валу 1. Для поворота любой части сборного кулачка относительно оси вала 1 на угол в пределах ± 30 град. в обеих его частях выполнены закрытые радиусные пазы 7, в которые входят винты 6, фиксирующие положение частей кулачка.

          Недостатком пневматического привода является нестабильность скорости перемещения, которая зависит от расхода воздуха в цеховой пневмосети и температуры окружающей среды, поэтому для получения требуемой скорости подачи и обеспечения ее постоянства вместо сжатого воздуха как рабочей среды используется масло низкого давления.

Рис. 42 Пневмосхема привода с использованием в качестве
рабочей среды масла низкого давления

         Пневмосхема привода с использованием в качестве рабочей среды масла низкого давления показана на Рис 42. Она состоит из пневмоцилиндра Ц, воздухораспределителя ВР, с электромагнитным управлением, пневмогидроаккумулятора А и двух гидравлических дросселей с обратным клапаном Д1 и Д2, установленных навстречу друг другу в магистрали соединяющей пневмогидроаккумулятор А с поршневой полостью пневмоцилиндра Ц. При включении электромагнита Э1 (воздухораспределитель ВР находится в положении показанном на Рис 42) воздух от воздухораспределителя ВР поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц, а из его поршневой полости масло вытесняется через обратный клапан дросселя Д1 и дроссель Д2 в пневмогидроак-кумулятор А. При этом скорость втягивания штока пневмоцилиндра Ц регулируется величиной настройки гидравлического дросселя Д2. При включении электромагнита Э2 (воздухораспределитель ВР переключается в правое положение) воздух от воздухораспределителя ВР поступает в пневмогидроаккумулятор А и заставляет находящееся в нем масло через обратный клапан дросселя Д2 и дроссель Д1 поступать в поршневую полость пневмоцилиндра Ц, а воздух из его штоковой полости в это время сбрасывается в атмосферу. При этом скорость
выдвижения штока пневмоцилиндра Ц регулируется величиной настройки гидравлического дросселя Д1.

         Как уже говорилось точность клещевой подачи в значительной степени зависит от скорости подающей каретки в момент ее взаимодействия с упором ограничивающим величину ее хода (шаг подачи). Наиболее простым способом снижения скорости движения штока в конце хода, является применение пневмоцилиндра с торможением. При этом в конструкцию пневмоцилиндра вводятся два дополнительных поршня 1 и 2 и два дросселя Д1 и Д2, а в крышках пневмоцилиндра выполнены дополнительные цилиндрические расточки (см. Рис 43а). Снижение скорости в конце хода штока в таком пневмоцилиндре достигается за счет того, что дополнительные поршни 1 или 2 при подходе к крайнему положению, входя в ответные полости в крышке, перекрывают части объема воздуха, находящегося в опорожняемой полости пневмоцилиндра, исключая его свободный в атмосферу и заставляют его вытекать через дроссель в соответствующей крышке. Это создает повышенное давление в этой полости пневмоцилиндра, в результате чего движение поршня замедляется. Интенсивность торможения регулируется настройкой дросселей Д1 и Д2 . Общий вид покупного пневмоцилиндра с торможение в конце хода показан на Рис 43б. Но при значительном изменении шага подачи применение пневмоцилиндра с торможением в качестве привода малоэффективно по понятным причинам.

Рис. 43 Конструкция и общий вид пневмоцилиндра с торможением в конце хода

     Регулирование скорости перемещения штока пневмоцилиндра и эффективности торможения на любом участке его пути может быть достигнуто за счет сброса воздуха в атмосферу из опоражняемой полости пневмоцилиндра через регулятор давление (редукционный клапан), при его соединении с магистралью сброса воздуха по команде от системы пневмоавтоматики.

Рис. 44. Схема применения регулятора давления для регулирования скорости торможения

          На Рис. 44 показана схема подключения регулятора давления, позволяющая при колебании давления в штоковой полости пневмоцилиндра, вызываемого изменением внешней нагрузки на штоке, за счет автоматической регулировки проходного сечения дросселирующего клапана 4, обеспечить постоянство пониженной скорости перемещения штока при торможении. Она состоит их пневмоцилинндра Ц, двух воздухораспределителей, управляющего пневмоцилиндром ВР1 и управляющего торможение его штока ВР2, регулятора давления Р, установленного в магистрали сброса в атмосферу воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра, а также конечного выключателя ВК, управляющего, через систему электроавтоматики, электромагнитом Э3, воздухораспределителя ВР2. При нахождении воздухораспределителей ВР1 и ВР2 в положении указанном на Рис 44 (включен электромагнит Э1) воздух от воздухораспраделителя ВР1 поступает в поршневую полость пневмоцилиндра Ц, а из штоковой полости проходя через выключенный воздухораспределитель ВР2 сбрасывается в атмосферу через воздухораспределитель ВР1. В определенном месте рабочего хода штока пневмоцилиндра Ц срабатывает конечный выключатель ВК, который через систему электроавтоматики включает электромагнит Э3, переключающий воздухораспределитель ВР2 в правое положение и воздух из штоковой полости начинает сбрасываться в атмосферу через регулятор давления Р, с определенным противодавлением, что тормозит движение штока. Эффективность торможения определяется настойкой регулятора давленеия Р.

             Гидравлический привод подачи имеет ограниченную область применения, поскольку предусматривает наличие гидростанции, включение которой в состав механического оборудования в большинстве случаев неоправданно. Поэтому такой тип привода подачи, обычно используется для подачи заготовок из полосы большой ширины и массы, или подачи заготовки с переменным шагом, в последнем случае используется программируемый гидравлический привод.

 

Рис 45 Конструкция каретки клещевой подачи с гидравлическим программируемым приводом

         На Рис 45 показана конструкция каретки клещевой подачи с гидравлическим программируемым приводом для ленты шириной до 1600мм и шагом подачи до 1000мм. Она содержит основание 1, в верхней части которого посредствам крышки 15 и шпилек 16 закреплена плита 2, образующая вместе с основанием замкнутую полость, в которой размещены нижняя неподвижная губка, выполненная в виде пластины 4, закрепленной на основании 1 и верхние клиновые губки 5 и 6, осуществляющих зажим подаваемой кареткой полосы 7 посредствам встроенных в плиту 2 гидроцилиндров 8. Для гарантированного освобождения полосы 7 перед возвратом подающей каретки в основание 1 встроены отлипатели 9 подпружиненные пружинами 11. В нижней части основания 1 выполнены две горизонтальные расточки, с расположенными в них двумя комплектами направляющих качения 13, посредствам которых каретка перемещается по цилиндрическим направляющим 12, при этом, для распора направляющих 13 между ними установлены втулки 14. Программируемое перемещение каретки осуществляется с помощью линейного электрогидравлического привода, в состав которого входит гидроцилиндра 17 включающий гильзу 18, с двух сторон закрепленную на корпусах 19 и 20, которые с помощью балок 21 закреплены на раме клещевой подачи (рама на Рис. 45 не показана), а также поршень 22, жестко соединенный с полым штоком 23, резьбовой конец 24 которого соединен с основанием 1 каретки. Линейный электрогидравлический привод включает шаговый двигатель 25, закрепленный посредствам стакана 26 на блоке 27, который герметично соединен с корпусом 20, а его вал посредствам поводковой беззазорной муфты 28, гайки 29 и винта 30 соединен с плунжером 31, расположенном во втулке 32 следящего золотника, установленного в расточке блока 27, а также шлицевую втулку 33, соединяющую винт 30 с валиком 34, на котором установлена шестерня 35, кинематически связанная через паразитную шестерню 36, совбодно установленную на оси 37 с зубчатым колесом 38, закрепленном на ходовом винте 40 с трехзаходной несамотормозящаяся резьбой. Последний, будучи установленным в расточке корпуса 20 на подшипниках 39, расположен в отверстии полого штока 23, оснащен дополнительной опорой выполненной в виде втулки 41 и взаимодействует с гайкой 42, закрепленной на поршне 22 гидроцилиндра 17, при этом, гайка 42 выполнена сборной для выбора посредствам регулировочной прокладки осевого зазора в винтовой паре. В корпусе 20 и блоке 27 выполнены каналы для соединения с гидроприводом (на Рис 45 не показаны), при этом канал подвода масла соединен со средней канавкой во втулке 32, канал слива с двумя крайними канавки, а две средние канавки через каналы 46, 47, 48 соединены с рабочими полостями гидроцилиндра 17. Каретка снабжена механизмом для регулировки исходного положения, который представляет со-бою червячно – винтовой понижающий редуктор, встроенный в основание 1. Он включает втулки скольжения 43 запрессованные в расточку выполненную в основании 1 и крышке 44 , в отверстия которых входит резьбовой конец 24 штока 23, взаимодействующий с внутренней резьбой установленного на нем червячного колеса 45, расположенного в закрытой полости, образованной выборкой в основании 1 и крышкой 44. Во второй расточке основания, выполненной перпендикулярно первой, запрессованы втулки 48, в отверстиях которых установлен валик 47 с квадратными цапфами на обеих концах, имеющих размер под ключ, на котором посредствам штифта закреплена косозубая шестерня 46 зацепляющаяся с червячным колесом 45.
Работает привод каретки следующим образом. Перед началом работы производится настройка исходного положение каретки, при котором подача полосы обеспечит требуе-мое положение ее переднего края относительно штампа пресса. Для этого путем вращения валика 47, которое посредствам зацепления винтовой шестерни 46 с червячным колесом 45 преобразуется в осевом направлении последней по резьбовой поверхности 24 штока 23 вместе с кареткой, что обеспечивается за счет расположения червячного колесо 45 между неподвижно закрепленными в корпусе каретки втулками 43. Далее производится зажим подаваемой полосы 7, для чего масло под давлением подается в поршневую полость левого гидроцилиндра 8 и сливается из поршневой полости правого гидроцилиндра 8, при этом шток первого выдвигается, а шток второго втягивается, что привордит к перемещению вправо верхней зажимной губки 6, которая своими клиновыми поверхностями воздействует на зажимную губку 5, при этом последняя опускается вниз и прижимает полосу 7 к неподвижной планке 4. Затем осуществляется подача полосы в рабочую зону технологического оборудования, которая осуществляется от шагового двигателя 25, вал которого через гайку 29 и винт 30 воздействует на золотник 31 следящего золотника и вызывает его осевое смещение, в результате чего, масло поступает в поршневую полость гидроцилндра 17 из его штоковой полости идет на слив, также через дросселирующий гидрораспределитель, что приводит к перемещению вправо поршня 22 со штоком 23 вместе с кареткой и зажатой в ней полосой 7. При перемещении поршня 22 трехзаходная несамотормозящаяся трапецеидальная гайки 42, также перемещающается в осевом направлении и заставляет вращаться ходовой винт 40, который через систему зубчатых колес 38, 37, 35 передает вращение валику 34, а последний через шлицевую втулку 33 передает его винту 30, ввинчивание которого в гайку 29 приводит к его осевому перемещению вместе с плунжером 31 следящего золотника, который, при этом, возвращается в среднее исходное положение, что приводит к остановке поршня 22 со штоком 23 и кареткой. После остановки каретки происходит зажим полосы 7 механизмом зажима клещевой подачи, расположенным на раме подачи (этот механизм зажима на Рис. 45 не показан). Далее происходит освобождение заготовки 7 от ее зажима в каретке, для чего масло подается в поршневую полость правого гидроцилиндра 8 и сливается из поршневой полости левого гидро-цилиндра 8, в результате этого, верхняя зажимная губка 6 перемещается влево и освобождает зажимную губку 5, которая поднимается вверх пружинами 11 отлипателей 9, что приводит к освобождению полосы 7. После этого, каретка клещевой начинает переме-щаться влево. При этом, шаговому двигателю подается соответствующая команда и его вал начинает вращаться в противоположную сторону, что обеспечивает подачу масло от следящего золотника в штоковую полость гидроцилиндра 17 и слив масла из его поршне-вой полости, это приводит в перемещению штока 23 влево вместе с кареткой, которая возвращается в исходное положение. На этом цикл работы гидравлического привода клещевой подачи заканчивается. Применение подачи с программируемым приводом позволяет в процессе ее работы в автоматическом режиме менять величину шага, в пределах хода штока гидроцилиндра перемещения подающей каретки.

          Гидравлический программируемый привод также применяется для подачи в рабочую зону технологического оборудования заготовок из длинномерного сортового и фасонного проката.

Рис. 46 Конструкция клещевой подачи для перемещения по рольгангу заготовки из углового проката с программируемым гидравлическим приводом

           На Рис. 46 показана конструкция клещевой подачи для перемещения по рольгангу заготовки из углового проката сечением 200 – 200 – 20 мм длиной 13м с про-граммируемым гидравлическим приводом и подачи ее в рабочую зону комплекса обору-дования для резки и пробивки отверстий. Она содержит подающую каретку 5, которая посредствам опорных роликов 3 и 4, закрепленных на осях 6 и 7, имеет возможность поступательного перемещения по цилиндрическим направляющим 2, закрепленным на раме 1 подающего рольганга, при этом четыре из шести опорных роликов 3 и 4 установлены на эксцентриковых осях 6, 7 оснащенных механизмом регулировки зазора между роликами 3, 4 и цилиндрическими направляющими 2. На корпусе каретки 5 установлен гидромотор 8, на валу которого закреплена шестерня 9, зацепляющаяся с зубчатым венцом 10 блока, шестерня которого 11, зацепляется с зубчатой рейкой 36, закрепленной на раме 1 подающего рольганга, при этом, блок, включающий зубчатое колесо 10 и шестерню 11 закреплен на оси 12, которая посредствам подшипников 13 установлена в горизонтальной расточке каретки 5. На каретке 5 установлен механизм зажима заготовки 14, который включает зажимную губку 15, щарнирно соединенную посредствам тяги 16 с двуплечим рычагом 17, установленные на оси 18 в корпусе 19 механизма зажима, а его ведущее плечо шарнирно соединено со штоком 20 гидроцилиндра 21, который шарнирно установлен на корпусе 19. Для обеспечения установки заготовки 22 из углового проката на ролики 23 подающего рольганга, которые установлены на нем посредствам подпружиненных U – образных кронштейнов 24, во время возврата каретки 5 в исходное положение механизм зажима 14 поднимается в верхнее нерабочее положение механизмом подъема. Этот механизм содержит рычаги 25, на которых крепится корпус 19 механизма зажима, шарнирно установленные с помощью осей 26 на каретке 5, а ведущее плечо одного из рычагов 25 шарнирно соединено со штоком 27 гидроцилиндра подъема 28. Поскольку подача заготовки должная осуществляться с переменным шагом каретка имеет программируемый гидравлический привод перемещения, включающий гидромотор 8, вал которого посредствам шлицевой втулки 29 соединен с винтом 30, который в свою очередь взаимодействует с внутренней резьбой плунжера 31, расположенного в отверстии втулки 32 следящего золотника, а противоположный конец винта 30 с помощью гайки 33 и безлюфтной муфты 34, соединен с валом шаговыого двигателя 35.
Перемещение клещевой подачей заготовки по в зону технологического оборудования осуществляется следующим образом. Во время обратного хода каретки 5 с поднятым механизмом зажима 14 заготовка 22 из углового проката укладывается автоматизированным стеллажом на ролики 23 подающего рольганга. В конце перемещения каретка 5 зани-мает свое исходное положение, после чего производиться опускание механизма зажима 14, для чего масло подается в поршневую полость гидроцилиндра 28, его шток выдвигается и поворачивает ведущий рычаг 25 по часовой стрелки, в результате этого корпус 19 механизма зажима занимает нижнее рабочее положение. После этого включается привод каретки 5 и она перемещается до упора в задний конец заготовки 22, который затем зажимается, для чего масло под давлением подается в поршневую полость гидроцилиндра 21, при этом его шток выдвигается, и поворачивая рычаг 17 на оси 18 против часовой стрелки, перемещает тягу 16 вправо, которая заставляет зажимную губку 15 перемещаться в наклонном пазу левого конца корпуса 19 и таким образом осуществлять зажим заготовки 22, вдавливая свой острый конец в ее тело. Далее снова включается привод каретки 5 и производится подача заготовки 22 и требуемое расстояние (шаг), величина которого программируется. Программируемое перемещение каретки осуществляется следующим образом. От системы ЧПУ шаговый двигатель 7 получает определенное количество импульсов, в результате чего его вал вращается и поворачивает винт 30 следящего золотника на некоторый угол, который в свою очередь посредствам резьбового соединения с плунжером 31 смещает последний в осевом направлении относительно втулки 32 и масло из напорной линии гидросистемы через канавки следящего золотника поступает в одну из рабочих камер гидромотора 8, а из другой идет на слив. В результате этого вал гидроматора 8 совершает соответствующий поворот в том же направлении, что и вал шагового двигателя 35, а шестерня 9 на его валу вращает блок, состоящий из зубчатого венца 10 и шестерни 11, которая перекатываясь по рейке 36 перемещает каретку 5, при этом, последняя посредствам роликов 3 и 4 перемещается по цилиндрическим направляющим 2 вместе с зажатой заготовкой 22, которая движется по роликам 23 подающего рольганга. В тоже время вращение вала гидромотора 8 через шлицевую втулку 29 передается винту 30, который взаимодействуя с резьбой плунжера 31, перемещает его в исходное положение, что приводит к перекрытию канавок следящего золотника и прекращению подачи масла в рабочие полости гидромотора, который при этом останавливается вместе с кареткой 5. При вращении вала шагового двигателя 35 вал гидромотора 8 вращается синхронно но с некоторым отставанием на угол а, который необходим для чтобы масло могло проходить через рабочие кромки следящего золотника. После остановки вала шагового двигателя угол а становится практически равным нулю. После перемещения на запрограммированную величину каретка вместе с зажатой заготовкой 22 останавливается и от системы ЧПУ поступает команда на выполнение технологической операции, например пробивку отверстия в заготовке, после выполнения которой каретка вместе с зажатой заготовкой снова переме-щается на шаг, величина которого определяется программой ЧПУ. После выполнения всех технологических операций производится разжим заготовки и возврат каретки в исходное положение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования. Азов 2011г
2. Игнатьев Н. П. Проектирование нестандартного оборудования. Азов 2013г
3. Мальцев В.Ф. Роликовые механизмы свободного хода. М.: Машиностроение 1968г
4. Норицын И. А. Автоматизация и механизация технологических процессов ковки и штамповки. М. Машиностроение 1967г.
5. Розен Г М Механизация и автоматизация листовой штамповки в автомобиле-строении М Машиностроение 1983г.

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 200 рублей.