Механизмы включения и торможения кривошипных машин

Узлы включения и тормозные устройства должны обеспечивать работу машины в следующих режимах: непрерывные ходы, одиночный ход и наладка. Узел включения и тормозные устройства машин с фрикционными муфтами должны обеспечивать возможность осуществления режимов: непрерывные ходы, одиночные, ходы, толчок. При режиме «Толчок» движение ползуна вверх и вниз может происходить только в период нажима на кнопку «Пуск». Прекращение нажима на кнопку «Пуск» вызывает и прекращение движения ползуна. При режиме «Одиночный ход» должно обеспечиваться автоматическое отключение муфты и включение тормоза после каждого хода с остановом ползуна в исходном крайнем положении.
Перечисленные требования, имеющие большое значение для безопасности обслуживающего персонала, обеспечиваются следующими механизмами:
1) жестко сблокированными пневмофрикционными узлами муфты-тормоза, обеспечивающими раздельную работу муфты и тормоза;
2) блокировкой, предусматриваемой при расположении муфты включения и тормоза на разных концах вала, которая обеспечивает выключение тормоза сразу же после включения муфты и препятствует включению тормоза до полного выключения муфты;
3) сдвоенными воздухораспределителями, которые предотвращают сдвоенные ходы ползуна при отказе одного из клапанов;
4) воздухоподводящими головками, способствующими быстрому выбросу воздуха в атмосферу при отключении муфты, а следовательно, и сокращению времени останова пресса;
5) специальными тормозными устройствами для быстрого останова маховика.
Кривошипные прессы усилием свыше 160 кН следует снабжать муфтами фрикционного типа, имеющими существенные преимущества для создания безопасных условий труда. Эти муфты позволяют осуществлять продолжительный пуск, при котором ползун опускается только в течение периода воздействия на прибор управления, что особенно важно при применении таких защитных систем, как двурукое управление; осуществлять работу машины толчками, при которой опускание и подъем ползуна происходят только в период воздействия на приборы управления, что особенно важно при наладочных работах; осуществлять длительную остановку ползуна в любом промежуточном положении; легко соединять муфту с тормозом в один узел и блокировать их.
Муфта-тормоз (жестко сблокированная) предназначена для периодического включения пресса при работе на одиночных ходах, а также для работы в режиме непрерывных ходов. Муфта-тормоз представляет собой самостоятельный узел, который может монтироваться на пресс в собранном виде.
Компоновка узла обеспечивает разгрузку кривошипного вала от массы металлоемких деталей, например маховика, поршня, что значительно улучшает работу опоры, расположенной со стороны муфты-тормоза, уменьшая ее износ.
Наличие жесткой связи между деталями муфты и тормоза обеспечивает надежную блокировку работы этих узлов, а установка фрикционных вкладышей муфты и тормоза в дисках, смонтированных на одной ступице, снижает момент инерции ведомых деталей привода, что уменьшает работу трения, а значит и возможность быстрого износа фрикционных элементов во время их работы.
Плавающие фрикционные вкладыши муфты и тормоза должны находиться с одной, доступной стороны маховика, они могут быть заменены без снятия маховика с пресса.
Узел муфта-тормоз состоит из маховика, пневмофрикционной муфты, фрикционного тормоза и элементов, обеспечивающих жесткую блокировку муфты и тормоза.
Маховик устанавливается на подшипниках смонтированных на неподвижном стакане, который прикреплен к станине пресса. Пневмофрикционная муфта включает поршень с пневмо-цилиндром и фрикционные элементы в виде накладок. Они прикреплены с обеих сторон ведомого диска, соединенного через ступицу с втулкой, насаженной на шлицевой конец вала пресса. Фрикционный тормоз состоит из подвижного диска, опорного (неподвижного) диска, тормозных пружин 3, фрикционных накладок, установленных во внутреннем ряду сквозных отверстий ведомого диска муфты. Жесткую блокировку муфты и тормоза обеспечивают подшипник, подвижный корпус, болты.
Муфта-тормоз (на рисунке она изображена в заторможенном состоянии) работает следующим образом: при включении муфты сжатый воздух подается в пневмоцилиндр, поршень, перемещаясь в осевом направлении и нажимая на внутреннюю обойму подшипника, передает усилие на его наружную обойму. Происходит сжатие тормозных пружин. Через подвижный корпус и болты производится растормаживание тормоза путем отжатия подвижного нажимного диска от фрикционных накладок 8 тормоза. При сжатии фрикционных накладок 6 между поршнем и опорным диском маховика включается муфта, и через ступицу и втулку крутящий момент передается на вал пресса.
При подаче команды на останов пресса воздух выбрасывается из пневмоцилиндра муфты, и тормозные пружины через подвижный корпус и подшипник производят отжатие поршня.
Для надежной и безопасной работы машин с раздельным включением муфты и тормоза необходимо блокирование, не допускающее одновременное сцепление муфты и тормоза. Особые трудности связаны с процессом отключения. Обычно объем цилиндра тормоза меньше объема цилиндра муфты, а тормозные пружины сильнее, чем у муфты. Поэтому при равных сечениях трубопроводов тормозной цилиндр неизменно опорожняется быстрее, тормоз сцепляется до отключения муфты что приводит к взаимному износу, перегреву и преждевременному выходу из строя муфты и тормоза.
На большинстве средних и тяжелых кривошипных штамповочных машин применяют муфты и тормоза с раздельным включением. Эти машины, как правило, работают в режиме единичных ходов с большим числом включений в минуту, особенно при использовании средств автоматизации. Для уменьшения износа муфты размещают на тихоходных валах, передающих большие моменты, а цилиндры совмещают с ведущими массами. Поскольку в тормозе нет ведущих масс, обеспечить жесткую связь можно только вводом упорного подшипника, воспринимающего большие осевые нагрузки ударного характера. Поэтому для этих муфт и тормозов предпочтительна связь через систему управления.
Управление раздельными муфтами и тормозами должно автономно обеспечивать правильную последовательность и быстроту срабатывания муфты и тормоза, а также безопасность режима. Автономное обеспечение правильной последовательности срабатывания означает, что без каких-либо механических регулировок автоматически в начале режима отключается тормоз, затем включается муфта, в конце режима сначала отключается муфта, а затем включается тормоз. Безопасность режима означает, что при выходе из строя любого элемента пневмораспределителей отключается муфта и включается тормоз, повторное включение пресса до устранения причины отказа невозможно.
На рисунке показана схема пневматического блока управления механического пресса. Блок состоит из двух распределителей, управляемых серво клапанами, четырех обратных клапанов, соединительных трубопроводов и жиклера.
Управление осуществляется следующим образом. При одновременном включении электромагнитов поднимаются золотники. При этом сжатый воздух из накопительной полости распределителя тормоза поступает по каналу в полость управления. Оба дифференциальных поршня поднимаются, отсекая полость от атмосферы, полость непосредственно сообщается с полостью, и через перекрестные каналы сжатый воздух подается в полость, соединенную с цилиндром тормоза. Тормоз растормаживается. Одновременно с заполнением полостей распределителя тормоза сжатый воздух заполняет трубопроводы 5, открывая обратные клапаны, и поступает в полость управления распределителя 1 муфты. Оба дифференциальных поршня поднимаются, отсекая полость от атмосферы. Полость непосредственно соединяется с полостью и через перекрестные каналы сжатый воздух подается в полость, соединенную с цилиндром муфты. Таким образом, муфта сцепляется строго после растормаживания тормоза. Одновременно с заполнением полости 2 заполняется трубопровод /2, предотвращая преждевременное сцепление тормоза.
При одновременном отключении электромагнитов опускаются золотники. При этом каналы 27 распределителя 1 муфты сообщаются с атмосферой, а каналы 25 распределителя тормоза остаются под давлением до тех пор, пока есть давление в трубопроводе 12. Через каналы 27 опорожняются полости управления 6 распределителя муфты. Поршни 3 опускаются, при этом цилиндр муфты сообщается через полости с атмосферой. Муфта отключается. При опорожнении полости 2 распределителя муфты начинается опорожнение трубопровода 12, в результате чего последовательно опорожняются каналы и полости распределителя тормоза. Дифференциальные поршни опускаются, сообщая цилиндр тормоза через полости 13 с атмосферой. Таким образом, тормоз сцепляется после отключения муфты.
Безопасность работы обеспечивается тем, что отказ одной из секций распределителя муфты или тормоза приводит к рассогласованию работы секций этого распределителя.
В настоящее время еще эксплуатируется много прессов с жесткими муфтами включения; наиболее надежными из них считаются муфты с одной или несколькими поворотными шпонками. Эти муфты не испытывают таких значительных нагрузок на своих рабочих поверхностях, как муфты кулачковые и пальцевые. Жесткие муфты разрешается применять на прессах усилием до 160 кН и как исключение по согласованию с технической инспекцией профсоюза — на прессах и больших усилий на предприятиях, где нет компрессорных станций, обеспечивающих сжатым воздухом. Можно вместо централизованного питания воздухом применять индивидуальный компрессор с ресивером достаточного объема. Применение жестких муфт в прессах современных конструкций следует исключать.
По принципу действия основные тормоза прессов подразделяются на тормоза непрерывного периодического действия, а по конструкции — на тормоза ленточные и дисковые. Колодочные тормоза новой конструкции, состоящие из нескольких шарнирно-связанных колодок, охватывающих барабан, более надежны, чем ленточные, и широко применяются в холодноштамповочных автоматах. При применении тормозов непрерывного действия энергия, отдаваемая приводом пресса, частично расходуется на непрерывную работу торможения. Вследствие этого энергия привода должна превышать количество энергии, расходуемой на полезную работу и на различные потери, на величину, соответствующую потерям энергии в тормозе. Тормоза непрерывного действия подвержены сильному разогреву при работе и быстрому износу. В настоящее время такие тормоза применяют редко и только на самых небольших по усилию прессах (до 100 кН включительно). Тормоз устанавливается, как правило, на том же валу приводного механизма, на котором установлена муфта включения.
Принцип действия тормозов периодического действия показан на рис. 31. Периодичность действия обеспечивается регулятором в виде кулачкового диска. При вращении диска, установленного на главном валу пресса, кулачок при определенном положении вала отжимает рычаг, с помощью которого достигается изменение силы натяжения тормозной ленты. Такой же эффект может быть получен при перемещении рычага с помощью штока, соединенного с поршнем пневматического цилиндра, который иногда применяется для создания усилия растормаживания. Подача сжатого воздуха в цилиндр регулируется воздушным клапаном, который может включаться при помощи соленоида тормозной ленте в процессе эксплуатации. Регулирование тормозов ленточного типа осуществляется изменением длины управляющих тяг или силы предварительного натяжения тормозных пружин.
Принцип работы дисковых тормозов аналогичен принципу работы фрикционных муфт с той разницей, что в тормозе часть дисков закреплена неподвижно (не вращается), а другая часть вращается вместе с валом, на котором установлен тормоз.
Место установки тормоза в механизме пресса может быть различным. Ленточные тормоза ставятся обычно на одном из концов кривошипного вала. Дисковые тормоза, сблокированные с муфтами или не сблокированные могут устанавливаться на приемном или на промежуточном валу механизма привода пресса. При установке тормоза на главном валу кривошипного пресса размеры тормоза могут быть меньше, чем при установке его в других местах механизма, так как работа, затрачиваемая на гашение инерционных сил, создаваемых частями механизма, которую должен поглощать тормоз, в данном случае меньше.
На рис. 32 показан фрикционный дисковый тормоз с пневматическим растормаживанием, расположенный на левом конце главного вала. Корпус тормоза прикреплен к станине пресса. При выключенной муфте пружины через крышку-поршень, штифты и диск прижимают фрикционные вкладыши к неподвижному диску, прикрепленному к станине. Вкладыши вмонтированы в диск, связанный шлицевым соединением с главным валом. Таким образом, при выключенной муфте главный вал заторможен.
При включении муфты под крышку подается сжатый воздух, крышка отходит до упора в гайки 5, сжимая пружины 4 и таким образом освобождая вкладыши 2, что позволяет диску / вращаться вместе с главным валом пресса.
Для надежной работы тормозной системы ее тормозное действие должно быть механическим, независимым от энергоносителей; растормаживание может быть механическим или осуществляется с помощью энергоносителя (электричества, сжатого воздуха и т. п.). В этом случае действие тормоза не будет нарушаться при неисправности электросистемы, прекращении подачи сжатого воздуха и т. д. Конструкция тормоза должна исключать попадание смазывающего материала на его трущиеся поверхности.
Сдвоенный воздухораспределитель с электроблокировкой представляет собой сдвоенный трехходовой клапан. Воздухораспределитель состоит из корпуса 2, коромысла, двух вентилей с электромагнитами постоянного тока, управляющих работой клапанов, и двух микропереключателей, контролирующих работу клапанов и разрывающих цепь управления вентилями в случае неисправности одной из секций. Для снижения шума от выхлопа воздуха в воздухораспределитель встроен глушитель шума 5.
При включении воздухораспределителя напряжение подается к электромагнитам постоянного тока вентилей. При срабатывании вентилей сжатый воздух по каналам поступает в нижнюю полость (под поршневое пространство К) клапанов. Под давлением сжатого воздуха поршень 8, преодолевая сопротивление пружины, поднимается вверх и прижимает клапан к седлу втулки 7, перекрывая сообщение полости Н с атмосферой. Одновременно поршень открывает доступ сжатого воздуха из полости М, соединенной с подводящим трубопроводом, в полость Н, и осуществляется подача сжатого воздуха в рабочий механизм машины.
При отключении воздухораспределителя вентили перекрывают доступ воздуха в полость К и сообщают ее с атмосферой. Поршень возвращается в исходное положение, перекрывая канал между полостями Н и М и соединяя полость Н с атмосферой. Происходит выхлоп сжатого воздуха из рабочего цилиндра в атмосферу.
Сдвоенный воздухораспределитель с пневмоблокировкой состоит из двух пневматически сблокированных трехходовых клапанов. Подвижная часть клапана состоит из двусторонней тарельчатой шайбы 1 с резиновыми вкладышами и поршня, соединены штоком 2. Клапан перемещается во втулке 3, запрессованной в корпус 4. Спаренные секции клапанов имеют промежуточные полости А и Б у соединенные перекрестными каналами, обеспечивающими полный сброс давления воздуха в цилиндрах муфты и тормоза в случае, если одна из секций клапана не отключится; пневматическую блокировку секций клапанов, исключающую J повторное включение отключившейся секции клапана при другой не отключившейся, а следовательно, включение пресса.
Подводимый в нижние полости В обеих секций клапанов сжатый воздух через дроссельные отверстия подводится к полости Г и оттуда — к включающим вентилям. При включении муфты воздух через электропневматические вентили поступает под поршни 5, и клапаны перемещаются в верхнее положение, перекрывая отверстия 0. При этом полости А через перекрестные каналы сообщаются с полостями Б у и воздух поступает в муфту-тормоз. При выключении
вентилей сжатый воздух из-под поршней 5 клапанов выбрасывается в атмосферу. Клапаны перемещаются в нижнее исходное положение, перекрывая полость А. Воздух из муфты при этом выбрасывается через отверстие.
Пневмоблокировка осуществляется следующим образом: если один из клапанов воздухораспределителя не отключится, сжатый воздух из цилиндров муфты и тормоза будет выпущен через отверстие отключающегося клапана. Повторное включение отключающегося клапана будет невозможным, так как сжатый воздух из полости Г через полость В, перекрестный канал не отключившегося клапана будет выпускаться в атмосферу.
Для снижения шума от выхлопа воздуха воздухораспределители оснащают пластинчатым фильтром из спеченных твердых сплавов, значительно снижающим шум выхлопа воздуха.
Рассмотренные воздухораспределители применяются с условным проходом трубопровода 15, 25 и 40 мм.
Сдвоенные воздухораспределители с электро и пневмоблокировкой исключают внезапные ходы ползунов >на прессах с пневматическими муфтами. Они должны пломбироваться и регулярно, каждые 4—б месяцев, в зависимости от условий эксплуатации, проверяться в лаборатории.
Воздухоподводящие головки мембранного типа предназначены для наполнения полости муфты воздухом при включении и быстрого сброса воздуха в атмосферу при отключении. Воздухоподводящие головки выпускают двух типоразмеров: с условным проходом 15 мм мод. У7522 и 25 мм мод. У7524. № Воздухоподводящая головка состоит из корпуса, мембраны, фланца, посредством которого она присоединяется к муфте. К пневматической системе головка присоединяется посредством полой оси /, установленной в корпусе на двух радиальных подшипниках.
Подшипники смазываются пресс-масленкой установленной в корпусе. 
При включении пневмосистемы сжатый воздух через отверстие в оси поступает в корпус, заполняет кольцеобразную выточку и через систему отверстий в прокладке 6 воздействует на мембрану. Последняя, прижавшись к фланцу, закрывает выпускные отверстия, и сжатый воздух поступает в полость муфты. При отключении пневмосистемы, когда кольцеобразная выточка сообщается с атмосферой, мембрана закрывает отверстия в прокладке и открывает выпускные отверстия. Сжатый воздух из полости муфты через отверстия во фланце и отверстия в корпусе и глушителе выбрасывается в атмосферу.
Торцовые тормоза маховика предназначены для остановки маховика после отключения электродвигателя.
Тормоз маховика состоит из цилиндра /, поршня 2, крышек 3 и 4, стержня 7 и пружины 6, служащей для отвода поршня от маховика при отключении воздуха. Уплотнение поршня и крышки осуществляется резиновыми кольцами 5. Тормоз приводится в действие сжатым воздухом, подаваемым в цилиндр. Поршень, сжимая пружину, перемещается и тормозным вкладышем 8 нажимает на маховик.
Тормоза выполняют усилиями 1,6; 3,15; 6,3; 8 кН. По способу крепления к машине тормоза каждого усилия имеют три исполнения: с креплением по переднему фланцу, с креплением по заднему фланцу, с креплением на лапках.
Клапаны тормоза маховика (рис. 37) с условным проходом 8 мм предназначены для подачи воздуха к тормозу маховика при торможении маховика. Клапан тормоза маховика состоит из корпуса, штока уплотнительной резиновой шайбы, гайки и пружины. Для включения тормоза маховика нажимают на кнопку /, при этом шток, передвигаясь, открывает воздушный клапан и одновременно закрывает отверстия М. Воздух через канал поступает к тормозу. При освобождении кнопки пружина 5 перемещает шток в исходное положение и перекрывает доступ воздуха к тормозу.