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1、沖壓與塑壓設備第二章 通用壓力機 通用壓力機第一節(jié) 概述第二節(jié) 曲柄滑塊機構第四節(jié) 輔助裝置第五節(jié) 壓力機的選擇、使用與維修第三節(jié) 離合器、制動器、電動機及飛輪 一、離合器二、制動器三、電動機及飛輪第三節(jié) 離合器、制動器、電動機及飛輪 在通用壓力機的動力傳動系統(tǒng)和工作機構中，根據工作需要，滑塊的工作方式可以有單次行程、 連續(xù)行程、 寸動行程和緊急停止四種?；瑝K的不同工作方式是通過操縱機構對離合器和制動器進行脫開和接合控制實現的，從操作的可靠性和安全性考慮，操縱系統(tǒng)必須符合以下要求： 操縱系統(tǒng) 1.離合器和制動器的動作必須協調未工作時離合器是脫開狀態(tài)，制動器是制動狀態(tài)。要開始工作時，操縱機構動作
2、開始前，制動器要先脫開，離合器稍微滯后一點時間再接合；沖壓工作結束空行程時，離合器先脫開，制動器稍微滯后一點時間再接合。否則會互相干涉，不僅造成能量損耗，而且加劇離合器和制動器的磨損、 過熱，甚至損壞壓力機。 操縱系統(tǒng) 2. 工作正確，不能有誤動作單次行程時不能出現連續(xù)行程動作。小型壓力機沒有緊急停止裝置，這是不安全的。 操縱系統(tǒng) 3. 動作要靈敏、 穩(wěn)定、 可靠正常停機時滑塊應準確停止在上死點位置。緊急停車和寸動行程時滑塊應準確停止在預定位置上。 操縱系統(tǒng) （一）剛性離合器1.抽鍵式剛性離合器2.轉鍵式剛性離合器3.離合器的操縱機構（二）摩擦離合器一、離合器 壓力機的離合器由主動部分、 從動
3、部分、 連接零件以及操縱機構組成。剛性離合器一般靠接合零件把主動部分和從動部分剛性地連接起來，按接合零件的結構不同又分為抽鍵式、 轉鍵式、 牙嵌式、 滾柱式四種。摩擦離合器的接合件是主動摩擦片和從動摩擦片，它們依靠摩擦力接合在一起，這類離合器按其工作情況分為干式離合器和濕式離合器。按摩擦面的形狀又分為圓盤式、 浮動鑲塊式和圓錐式。一、離合器 工作原理為：由踏板帶動操縱機構，使離合器閘叉 5 下移，抽鍵 4 因彈簧 7 的作用而前移，插入飛輪 2 的月形凹槽 3 內，因離合器體 9 是用平鍵 8 和曲軸 1 連接的，故飛輪 2 帶動離合器旋轉時,曲軸 1 也一起旋轉。當松開踏板時，閘叉 5 的斜
4、楔作用，將抽鍵從飛1輪的月形凹槽 3 內抽出，使離合器分離，飛輪空轉，曲軸和滑塊停止工作。抽鍵式剛性離合器 1曲軸2飛輪3月形凹槽4抽鍵 5閘叉 6、7彈簧8平鍵9離合器體 轉鍵式離合器按轉鍵的數目分為單轉鍵式和雙轉鍵式。轉鍵中部的形狀有半圓形和矩形兩種，即半圓形轉鍵離合器和矩形轉鍵離合器，后者又稱切向轉鍵離合器。主動部分包括大齒輪 8、 中套 4 和兩個滑動軸承 1、 5 等；從動部分包括曲軸 3、 內套 2 和外套 6等；接合件是工作鍵16和副鍵 15；操縱機構由關閉器9 等組成( C - C 剖視圖)。中套用平鍵 14 與大齒輪連接 ( D - D 剖視圖的左圖)，其內緣有四個半圓形槽。
5、轉鍵式剛性離合器 轉鍵式剛性離合器 曲軸的右端以及內、外套的內緣上也各有兩個半圓形槽，直徑與中套上的半圓形槽直徑相同，轉鍵（即工作鍵和副鍵）的兩端為圓柱軸頸，支承在由曲軸和內、 外套上的半圓式槽組成的孔中；轉鍵中部的內緣與曲軸上的半圓形槽配合，外緣與曲軸的外表面構成一個圓。當中套上的半圓形槽與曲軸上的半圓形槽恰好對正并形成整圓時，在操縱機構的控制下，轉鍵便繞自己的軸線轉動，進入離合器的接合位置。轉鍵式剛性離合器 雙轉鍵式離合器：工作鍵16(又稱主鍵)和副鍵15(又稱填充鍵)。兩鍵的右端都裝有鍵柄，兩鍵柄又由拉板 17 相連( E 向視圖的右圖) ，副鍵跟著工作鍵轉動，但兩者轉向相反。當壓力機用
6、拉深墊或彈性壓邊圈進行拉深加工時，副鍵可以防止滑塊回程時由于拉深墊或彈性壓邊圈的回彈力而引起的 “超前” 現象。裝設副鍵后，在調整模具時能夠使曲柄反轉。轉鍵式剛性離合器 當需要離合器接合時，就使關閉器轉動，讓開尾板 10，尾板連同工作鍵在彈簧 11 的作用下，有向反時針方向旋轉的趨勢。最多旋轉 90，只要中套上的半圓形槽與曲軸上的半圓形槽對正，工作鍵便立即向反時針方向轉過一個角度，離合器完成接合，大齒輪則經過中套和工作鍵的中部帶動曲軸向反時針方向旋轉。轉鍵式剛性離合器 當需要離合器脫開時，操縱機構的復位彈簧使關閉器返回原位，擋住尾板迫使尾板連同工作鍵向順時針方向轉至原位( D - D 剖視圖的
7、左圖)，工作鍵中部的外緣又與曲軸的外表面構成一個整圓，于是曲軸與中套脫開，大齒輪空轉，曲軸在制動器作用下停止轉動, 滑塊停于上止點。 轉鍵式剛性離合器 矩形轉鍵離合器：轉鍵的中部呈近似的矩形截面，強度較好，但轉動慣量較大，沖擊較大。轉鍵式剛性離合器 離合器的操縱機構1齒輪2凸塊3打棒4臺階面 5拉桿6電磁鐵7銜鐵8擺桿9機身10關閉器11銷子12齒條 離合器的操縱機構1齒輪2凸塊3打棒4臺階面 5拉桿6電磁鐵7銜鐵8擺桿9機身10關閉器11銷子12齒條 預先用銷子 11 將拉桿 5 與右邊的打棒 3 連接起來，形成單次行程工作狀態(tài)。工作時踩下踏板，使電磁鐵 6 通電，銜鐵上吸，拉桿 5 向下拉
8、打棒 3，由于打棒的臺階面 4 壓在齒條12 上面，于是齒條也跟著向下，齒條帶動齒輪 1 和關閉器 10 轉過一定角度，尾板與轉鍵便在拉簧的作用下轉動，離合器接合，曲軸旋轉，滑塊向下運動。 離合器的操縱機構單次行程 在曲軸旋轉一周之前，操縱者即使松開操縱踏板，電磁鐵仍然處于通電狀態(tài)。但隨曲軸一起旋轉的凸塊 2將撞開打棒3，齒條與打棒脫離，并在下端彈簧的作用下向上運動，經齒輪帶動關閉器回到原位置，離合器脫開，曲軸在制動器作用下停止轉動，滑塊完成單次行程。若要再次進行單次行程，必須先使電磁鐵斷電，讓打棒在它下面的彈簧作用下復位，并重新壓住齒條，才能實現再次行程。離合器的操縱機構單次行程 先用銷子將
9、拉桿 5 與左邊齒條 12 連接起來，形成連續(xù)行程工作狀態(tài)。工作時使電磁鐵通電，銜鐵上吸，拉桿向下拉齒條，經齒輪帶動關閉器10轉過一定角度，離合器接合，曲軸旋轉。凸塊2和打棒3已不起作用，如不松開踏板使電磁鐵斷電，滑塊便作連續(xù)行程。要使離合器脫開和曲軸停止轉動，必須松開踏板切斷電磁鐵的電源，齒條才能在它下面彈簧的作用下向上移動，經齒輪使關閉器10復位并擋住尾板。 離合器的操縱機構連續(xù)行程 采用上述操縱機構，由單次行程轉換成連續(xù)行程時，需要拆裝拉桿上的銷子，改變拉桿的位置，使用不夠方便。在某些壓力機的轉鍵離合器的操縱機構中，改變?yōu)槔瓧U直接與齒條連接，由電器控制線路與操縱機構配合，要改變轉換開關的
10、位置，即可實現單次行程與連續(xù)行程的變換，使用比較方便，而且結構簡單。離合器的操縱機構單次行程與連續(xù)行程的變換 通用壓力機上的摩擦離合器 - 制動器的結構型式很多，按工作情況分為干式和濕式兩種。 干式摩擦離合器 - 制動器的摩擦面暴露在空氣中。濕式摩擦離合器 - 制動器由多對摩擦片組成，浸泡在潤滑油里，接合平穩(wěn)，噪音小，散熱情況好，但結構復雜，造價高。按其摩擦面的形狀，又有圓盤式、 浮動鑲塊式和圓錐式等。目前常用的干式摩擦離合器 - 制動器是圓盤式結構。 摩擦離合器 摩擦離合器 - 制動器結構復雜，制造成本高，需要氣源，應用上受到一定的限制。摩擦離合器 - 制動器必須安全、 可靠，制動時間短，制
11、動器工作溫度低，通常摩擦離合器和制動器的工作溫度不得超過70 ，最高不得超過100 。左：離合器右：制動器用推桿5剛性連鎖。 摩擦離合器 由大帶輪(飛輪)7、 離合器內齒圈 8、 主動摩擦片 9、 氣缸 1、 活塞 2 和推桿 5 等組成。在大帶輪上固接離合器內齒圈，離合器內齒圈與主動摩擦片的輪齒相嚙合。只要壓力機電動機旋轉，大帶輪、 離合器內齒圈、 主動摩擦片就不停旋轉。 摩擦離合器主動部分 由空心傳動軸 4、 從動摩擦片 6、 離合器外齒圈 3 以及制動器外齒圈 13 和摩擦片12 等組成?？招膫鲃虞S上固接離合器外齒圈，離合器外齒圈與從動摩擦片的輪齒相嚙合。大帶輪并不直接與空心傳動軸裝在一
12、起，而是支承在滾動軸承上，因此平時大帶輪旋轉時空心傳動軸并不旋轉。接合件是主動摩擦片和從動摩擦片。摩擦片的 材料多為銅基粉末冶金摩擦材料。 摩擦離合器從動部分 電磁空氣分配閥通電開啟后，壓縮空氣進入離合器氣缸，向右推動活塞，使離合器主、 從動摩擦片被壓緊，大帶輪便可以帶動空心傳動軸轉動；同時空心傳動軸內的推桿向右移動，帶動制動器外齒圈壓縮制動彈簧，于是制動器在離合器接合之前已經脫開。電磁空氣分配閥斷電后，離合器氣缸與大氣相通，氣缸排氣，在制動彈簧作用下，空心傳動軸內的推桿推動活塞向左移動，離合器脫開；同時制動彈簧釋放，于是制動器摩擦片被壓緊，產生制動作用，從而迫使從動部分停止運動。 摩擦離合器
13、動作過程 由氣缸、 活塞和壓縮空氣控制系統(tǒng)等組成。離合器和制動器接合和脫開的先后次序是靠推桿完成的，又稱為機械連鎖的離合器 - 制動器。兩端懸臂的浮動鑲塊式摩擦離合器 - 制動器、 兩端懸臂的圓盤式離合器 - 制動器。干式摩擦離合器 - 制動器往往出現離合器過熱和摩擦片(塊)容易損壞，摩擦片(塊)壽命低，噪音大。由于離合器傳遞扭矩比較大，使得離合器外形尺寸較大，不能滿足高檔壓力機的需要。摩擦離合器操縱機構 與干式摩擦離合器 - 制動器大致相同， 但濕式摩擦離合器 - 制動器浸泡在油里，主、 從動摩擦片之間充入機油，靠剪切油液產生的摩擦力傳遞扭矩，主、從動摩擦片之間不接觸，因此不會磨損，噪音小，
14、散熱好，壽命長，但結構復雜，制造成本高。由于油的切應力通常比摩擦系數小，同等條件下，濕式摩擦離合器 - 制動器傳遞扭矩能力不如干式摩擦離合器 - 制動器。摩擦離合器濕式摩擦離合器- 制動器 摩擦離合器比剛性離合器結構復雜，價格高，但是性能優(yōu)于剛性離合器。摩擦離合器和剛性離合器的性能對比見表。 摩擦離合器濕式摩擦離合器- 制動器 制動器分為圓盤式、 帶式和閘瓦式三種，都通過摩擦作用產生制動力矩。帶式分為偏心式、 凸輪式和氣動式三種。 帶式制動器 制動器分為圓盤式、 帶式和閘瓦式三種，都通過摩擦作用產生制動力矩。帶式分為偏心式、 凸輪式和氣動式三種。 帶式制動器 由制動輪 6、 制動帶 4、 摩擦
15、材料 5、 制動彈簧 2 和調節(jié)螺釘 1 等組成。摩擦材料鉚接在制動帶上，制動帶的緊邊 7 固定在機身上，松邊3 用制動彈簧張緊，制動輪和曲軸用平鍵相連，其外圓對曲軸軸頸有一偏心矩。當曲軸靠近上止點時，制動帶繃得最緊，制動力矩最大；曲軸在其他角度時，制動帶也不完全松開，仍然保持一定的制動力矩，用以克服剛性離合器的超前現象。 制動力矩的大小可用調節(jié)螺釘進行調節(jié)。 偏心帶式制動器 1調節(jié)螺釘2制動彈簧3松邊4制動帶5摩擦材料6制動輪7緊邊8機身 偏心帶式制動器結構簡單，常處于制動狀態(tài)會增加壓力機的能量消耗，加速摩擦材料的磨損。偏心帶式制動器與剛性離合器配合使用，安置在曲軸的另一端，用于小型壓力機上
16、。帶式制動器 1調節(jié)螺釘2制動彈簧3松邊4制動帶5摩擦材料6制動輪7緊邊8機身 凸輪帶式制動器的張緊依靠彈簧，松開依靠凸輪和杠桿。壓力機在非制動行程時，可以完全松開制動帶，能量損耗較小。氣動帶式制動器的張緊和松開依靠彈簧和氣缸，能量損耗小，但結構較復雜，需用氣源。帶式制動器 摩擦離合器和制動器是靠摩擦副的摩擦傳遞力矩的，摩擦副的性能和工作能力取決于摩擦片材料的質量和性能。對壓力機摩擦離合器和制動器所用摩擦片材料的要求是： 具有足夠高的摩擦系數，特別是在一定溫度范圍內保持摩擦系數的熱穩(wěn)定性。 摩擦片有較長的使用壽命，在一定溫度內有較高的耐磨性。 為使離合器、 制動器在接合、 制動時產生的熱量能夠
17、及時散出，摩擦片材料應具有良好的熱傳導性。 為了保證摩擦面的良好接觸，摩擦片材料應具有良好的磨合性。 為了保證摩擦面無咬合和粘結現象，摩擦片材料應具有良好的抗咬合性。摩擦片材料 石棉樹脂摩擦材料以石棉纖維為基本材料，占材料的 40%60%。石棉纖維具有較高的耐熱性、 耐磨性和強度。粘結劑為酚醛樹脂、 各種改性的酚醛樹脂和橡膠，占材料的 20%30%。粘結劑將各種材料均勻地粘結在一起，不同的粘結劑和不同的配比量對摩擦片材料的性能和強度有較大的影響。其余材料為填料，如礬土、 硫酸鋇、 三氧化二鐵、 石英、 金剛砂、 瀝青和橡膠粉末等材料。上述材料攪拌均勻，在一定溫度下模壓成型。石棉樹脂摩擦片材料
18、國產石棉樹脂摩擦材料 M219 的性能為：摩擦系數= 0 .270 .37；摩擦表面溫度為450 ；許用磨損系數 K = 170180 Nm/ ( cm2min)；磨損率W = 0.510-7cm3/( Nm)；摩擦面允許單位壓力 p = 1.8106Pa。石棉樹脂摩擦片材料 銅基粉末冶金材料，銅基粉末材料占 60%90%，其余為錫、 鉛、 鋅、 鐵等粉末材料，混合后模壓、 燒結而成。鐵基粉末冶金材料，鐵基粉末材料占 50%70%，其余為鎳、 鉻、 鉬粉末材料和二硫化鉬，混合后模壓、 燒結而成。粉末冶金摩擦材料 國產某銅基粉末冶金材料的性能(干式)為：靜摩擦系數j = 0 .320 .42；動
19、摩擦系數d =0 .250 .33；摩擦面允許單位壓力 p = 2 .5106Pa；磨損率W = 0 .310-7cm3/( Ncm)。 粉末冶金摩擦材料 以鋼纖維為基本材料，再加入金屬或金屬氧化物粉末、 填充物、 粘結劑和潤滑劑等，混合后在一定溫度下模壓成型。半金屬摩擦材料比石棉樹脂摩擦材料的性能、 使用壽命要高，生產成本也高，但使用時無粉末，無污染。半金屬摩擦材料 國產 SSMFM-88 半金屬摩擦材料的性能為：靜摩擦系數= 0 .436；摩擦面允許單位壓力 p = 1 .2106Pa；摩擦表面溫度為 300 ；磨損率W = 0 .26910-7cm3/(Nm)。半金屬摩擦材料 摩擦離合器
20、-制動器的操縱系統(tǒng)一般采用壓縮空氣或液壓傳動。從安全性考慮，應該使用壓縮空氣或液壓推動離合器接合，而用彈簧對制動器進行制動。因為在壓縮空氣或液壓傳動發(fā)生故障時，沒有了動力，離合器會自動脫開，同時制動器制動，壓力機停止工作。摩擦離合器-制動器的操縱系統(tǒng) 根據離合器和制動器之間的動作聯鎖形式不同，有機械剛性聯鎖和非剛性聯鎖。機械剛性聯鎖的離合器和制動器，是通過推桿把離合器和制動器連接起來。非剛性聯鎖的離合器和制動器分別通過其他裝置進行連接和互鎖，如雙閥與柔性閥裝置、 正聯鎖電磁閥與單向節(jié)流閥裝置等。氣動操縱系統(tǒng) 摩擦離合器采用液壓操縱系統(tǒng)時，所需油壓比壓縮空氣要高，約為壓縮空氣的 10 倍，達到4
21、.06.0 MPa。 液壓控制時，離合器接合噪音小，改善了勞動條件，而且安全，易調節(jié)，無污染。液壓操縱系統(tǒng) 電動機的功能是為壓力機提供原始能量和轉速。曲柄壓力機的負載屬于沖擊負載，即在一個工作周期的較短時間內承受工作負載，而較長的時間是空程運轉，若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則其功率將會很大。例如用 J31 - 315 型壓力機沖裁直徑為 100 mm、 厚度為23 mm 的 Q235 鋼板時，工件變形力為 3 150 kN，工件變形功為 22 800 J，所需功率為456 kW。為減小電動機功率,在傳動系統(tǒng)中設置了飛輪。 電動機和飛輪 當滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉，使其儲備動能
22、，而在沖壓工件的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉，使其在沖壓下一個工件前恢復到原來的角速度。這樣，沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機所需的功率便可大大減小。例如，J31 - 315 型壓力機傳動系統(tǒng)中裝置飛輪后，電動機功率僅用 30 kW 即可，為不用飛輪時的 7%左右。 電動機和飛輪 飛輪的機械調速作用是用來保證壓力機在高峰負荷期間，電動機不致超出允許轉差率范圍，同時由于其巨大的慣性力釋放出的能量，使壓力機的工作機構能夠提供制件沖壓所需的變形力。另外，在沖壓工作行程中，飛輪釋放能量使其轉速有所下降，而在壓力機空
23、程運轉時電動機能使飛輪的轉速迅速升高，恢復能量。 電動機和飛輪 由于電動機的功率小于壓力機工作行程的瞬時功率，在壓力機進入工作行程時，工作機構受到很大的阻力，電動機的負載增大，轉差率隨之增大。一旦電動機瞬時轉差率大于電動機臨界轉差率，電動機轉矩反而下降，甚至迅速停止轉動，這種現象稱為電動機顛覆。電動機在超載條件下運行會嚴重發(fā)熱。給電動機配置一個飛輪，相當于增大了電動機轉子的轉動慣量。在曲柄壓力機傳動中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的 85%以上，故沒有飛輪電動機就不能正常工作。 電動機和飛輪 飛輪是儲存能量的，它的尺寸、 質量和轉速對能量有很大影響。飛輪材料常采用鑄鐵或鑄鋼。由于飛輪轉速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓轉速應小于或等于 25 m/ s，最高不超過30 m/ s；鑄鋼飛輪圓轉速小于或等于 40 m/s，最高不超過 50 m/ s。 電動機和飛輪 使用飛輪時還應注意兩點：在下一個工作周期開始工作之前，電動機應能使飛輪恢復到應有的轉速；電動機帶動飛輪起動的時間不得超過 20 s。否則，如果時間太長，由于電動機電流過大，線圈過熱將加速絕緣老化，縮短電動機使用壽命，甚至會引起電動機的燒毀或跳閘。 電動機和飛輪
通用壓力機離合器飛輪
