Сообщение о винтовом прессе

Обновлено: 04.07.2024

Одной из самых ранних конструкций прессов в истории техники является винтовой пресс. Он пришёл к нам из Европы 16-го века, когда начали применять винтовые конструкции и был создан первый пресс с использованием пары винт-гайка.

Принцип применения механического привода современного промышленного винтового пресса заключается в использовании кинетической энергии маховика, раскручиваемого электромеханическим приводом и передачей, затем, этой энергии винту, для приведения рабочего органа пресса в возвратно-поступательное прямолинейное движение для деформации заготовки, уже без участия в работе электромеханического привода.

В процессе рабочего хода кинетическая энергия, накопленная в маховике, полностью расходуется на деформацию заготовки, до полной остановки рабочего органа, а между маховиком и приводом, во время рабочего хода, отсутствует связь.

Современные винтовые прессы отличаются малой линейной скоростью рабочего органа, что относит их к механизмам ограниченно ударного действия.

Конструктивную схему винтового пресса определяет устройство главного механизма, пара винт-гайка, при котором гайка может крепиться в ползуне, в маховике или в станине пресса.

В первом случае, гайка, жёстко закрепленная в ползуне, заставляет вращающийся винт, перемещаться прямолинейно поступательно создавая рабочее усилие.

В том случае, когда гайка жёстко установлена в маховике, который опирается на упорные подшипники, закреплённые в станине пресса, вращение маховика с гайкой заставляет винт перемещаться прямолинейно поступательно, создавая рабочее усилие.

В том случае, когда гайка установлена жёстко в станине винтового пресса, а винт жёстко закреплён на маховике, перемещение гайки, закреплённой на ползуне, по винту создаёт рабочее усилие на нём для деформации заготовки.

Диапазон усилий винтовых прессов варьируется от 160 тонн, в малых прессах и до 38.6 тыс. тонн в больших, в которых применяются муфты сцепления. Малые прессы могут совершать рабочие циклы с частотой 50 ударов в минуту, а большие с частотой 7-12 ударов в минуту.

Скорость движения рабочего органа винтовых прессов может регулироваться.

Винтовые прессы используются для ковки, штамповки изделий из металлов и сплавов. Высокая точность скорости перемещения рабочего органа позволяет использовать винтовые прессы для изготовления лопаток компрессоров, зубчатых шестерён, стоматологических изделий, различного инструмента.

В винтовом прессе используется кинетическая энергия, которая появляется от движения рабочих масс, что передается в результате работы винтового механизма. В основе этот пресс представляет собой штамповочно-кузнечную машину, которая обладает квазиударным действием.

Для того чтобы задействовать винтовые прессы, применяются передаточные механизмы и двигателя, которые используют электрическую энергию.

Передаточные механизмы в этом прессе используются следующих типов:

механический;
электрический;
гидравлический;
пневматический.

Основным преимуществом этого пресса является то, что привод во время рабочего хода не воздействует на рабочие массы. В этом случае гарантируется кинетическое произвольное движение рабочих масс.

Винтовые прессы, которые выпускаются в последние годы, даже не учитывая более старших моделей, имеют довольно низкую винтовую скорость ползуна при старте рабочего хода. Этот фактор говорит о том, что представленные машины следует относить к станкам с квазистатическим двигателем или, другими словами, к прессу.

Пресс, который имеет винтовой тип, очень долгое время считается одним из самых простых и полезных приспособлений в истории человечества. Конструкция этого пресса была разработана в далеком XVI веке, но до сегодняшнего дня остается полезной и помогает современному человеку в деятельности самого разного рода. Применять этот станок для обработки металлических изделий под давлением начали в конце XVII - начале XVIII веков. То поколение людей использовало винтовой пресс для чеканки монет.

Винтовой пресс сегодня можно применить для обработки большого количества материалов:

металл;
пластмасса;
резина;
пищевые продукты.

Винтовой пресс используется широко в сельском хозяйстве для удаления лишней влаги и уменьшения общего количества отходов, которые остаются в процессе работы. Не стоит забывать и о металлообрабатывающей промышленности, где эта машина нашла свое применение, например, для ковки, штамповки, прессования сборки, для рубления труб для канализации, а еще и в механических испытаниях.

Прессы винтового типа являются универсальными по своему технологическому назначению. Эти машины применяют для работ разного рода: выполнение операции горячей и холодной объемной штамповкой, производство метизов большого размера, брикетирования стружки из металла, прессование металлопорошка.

Винтовые прессы - еше один шаг в будущее.

1. Появление винтовых прессов и их потенциал.

Любопытно, что в технике соревнование двух возможных направлений сплошь и рядом происходит по сходному сценарию: то одно направление развивается и достигает прочных позиций, то второе вдруг находит новые возможности, и оно ослабляет казавшееся прочным положение конкурента. И наоборот.

Так и в выжимании оливок. Использования рычага и сил гравитации соревновалось тут с динамичным мельничнным колесом. И если вначале рычаг и пресс побеждали, а потом их потеснила мельница, то настало время, когда пресс снова увеличил свою привлекательность. Вместо гравитации стали использоваться возможности винтовой резьбы.

Изобретателем винта считают Архита Тарентского

Рис. 16 Арзхит Тарентский, 428 год до н. э. — 347 год до н. э. Великий математик, чьи труды сохранились лишь в отрывках, музыкант, основатель механики, друг и спаситель Платона.

Рис. 16. Реконструкция прессов Герона

Уже в Помпеях (79 год) был найден одновинтовой пресс и изображение двухвинтового пресса (рис. 17).

Рис. 17 Помпейские находки: сохранившийся деревянный пресс, и и фреска с изображением. Винтовые прессы стали распространяться при жизни автора изобретения! Кстати, эти прессы в Римской империи также носили греческие название, производные от слова cochlea – улитка, указывающие на близость спиральной формы улитки и винтовой резьбы. В такой словесной форме о винтовых прессах писал Витрувий ( Vitruv. VI .9 p180, ed. Bipont )

Рис 18. В музее Плантин-Моретус / Museum Plantin-Moretus / в Антверпене выставлены 2 печатных пресса (это один их них) который считаеются старейшими в мире и относятся примерно к 1600 году. Потомок винтовых античных прессов несет еще заметные черты родства с предками .

С винтовым прессом, как и с рядом других изобретений, античность вступала, казалось бы, в иные тенологические измерения, подавала руку позднему Средневековью и его достижениям. Как же так вышло, что накопленный уже к 1 веку потенциал не реализовал себя в дальнейших технических прорывах?
Ясным образом, ссылаются на кризис, а потом и крах Римской империи.
Цена общественного беспорядка оказывается очень высокой, и те средства, наука и техника, которые могли бы вывести общество из. кризиса, не находят должной оценки и применения.

2. Приоритеты изобрететательства,

Итак, пройдясь по истории оливковых прессов, мы выяснили несколько важнейших и более или менее документированных фактов – древность первых оливотерок (2 тыс. до н.ж, Крит), появление рычажного пресса (середина 2 тыс. до н.э.), появление оливковой мельницы (вероятно, 7 в. до н.э), скорей всего у греков, изобретение винтового пресса в греческой Александрии (1 в. н.э.)

Широкое распространение процессов получения оливкового масла и инноваций в этой области связано, как мне кажется, с торговой деятельностью минойцев, микенцев и древних греков. Последние, с их многочисленными колониями по всему Средиземноморью, были особенно богатой средой, которая поддерживала распространение нового.

Любопытно, что, однако, есть точка зрения, которая строит совершенно иную картину инноваций в данной области – см, к примеру, статью Давида Файрстоуна, посвященную оливковому маслу во 2 томе Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 6 Volume s , 6th Edition , 2005

По его мнению, оливки в данном регионе (Греция-Крит-Ближний Восток) начали возделывать в Ханаане, то есть на территории современного Израиля. Во времена Древнего царства ( около 2700-2100 до н.э) тут будто бы получали уже оливковое масло и торговали им с Египтом. Рычажные пресс, по мнению автора, был изобретен тут же – в Иудее (хотя самый древний пресс в Израиле лет на 700-900 моложе критских аналогов). Ну и в 7 веке до н.э. тут было заметное производство - особенно в библейском городе Timnah (Tel Batach) и многих других горолах.

Но, собственно, на фоне греческого производства оливкого масла (в те же времена) в одной только Киликии, исследованной турецким ученым Мехметом Башоглу (ANTİK ÇAĞDA KİLİKYA BÖLGESİNDE ZEYTİNYAĞI ÜRETİMİ Mehmet İsmail BAŞOĞLU) на примере многочиленных археологических свидетельств промышленного производства, эта палестинская активность, вероятно, была вполне рядовым явлением. Тем более, что Иудея не имела флота и не вела морской торговли.

Сама борьба за приоритеты конечно, понятна – оливковое масло важный библейский, культовый и исторический мотив, доказывающий древность еврейской культуры, причастность народа к техническому прогрессу. Этому много внимание уделяется в туристических программах в Израиле, где заботливо представлены все технические этапы развития процесса, реконструированы древние прессы.
Но все же, доказательств оригинальности данного производства тут куда меньше.

Тем интересней становится тема: думается, что со временем появятся дальнейшие археологические находки, которые пополнят наши представления о ранней истории прессов.

Винтовой пресс представляет собой простой редуктор , который преобразует вращательное движение в вертикальное перемещение ( перевод ) в осевом направлении ходового винта . Перевод с помощью длинного плеча рычага поворотного движения на наклонной плоскости в потоке создает передаточное отношение. Высокие силы давления, которые могут быть достигнуты таким образом, уже использовались многими техническими способами в средние века , особенно в высокой печати .

история

Изобретение шпинделя с резьбой приписывают греческому эрудиту Архимеду (287–212 до н.э.) (см. Винт Архимеда ). Винтовые прессы основаны на том же принципе, но исторически известны только с позднего средневековья .

Первые винтовые прессы были толкающими или назывались Balancierwerk (фр. Balancier ) и, вероятно, построены впервые в Италии . Говорят, что первое задокументированное использование простого винтового пресса относится к Донато Браманте (очень ограниченно) и Бенвенуто Челлини . Винтовые прессы сначала использовались в основном для изготовления медалей .

Говорят, что веретено-чеканка, созданная ювелиром из Аугсбурга Максом Швабом, была впервые использована для чеканки монет около 1550 года . После этого Элоис Местрелле попытался ввести чеканку веретена в Париже и Лондоне , но потерпел неудачу из-за сопротивления Мюнцера . Только более чем сто лет спустя веретено-монетный двор был представлен на всех основных монетных дворах. Хорошо спроектированный шпиндельный механизм чеканки позволил увеличить объем выпуска и сделать чеканку более точной, так что можно было чеканить до 30 монет в минуту.

Музей Королевского монетного двора в Лондоне демонстрирует одну из первых штампов, которые будут изготовлены для новых механизмов шпинделя. Это марки Кромвельталера с типичной трещиной на марках 1658 года из короткого времени Английской Республики, которые впервые были отштампованы машинным способом.

функциональность

Ручные винтовые прессы

Верхний пуансон опускается на канавку и нижний пуансон с помощью винта шпинделя . Для создания давления тиснения сила передается на шпиндель через двуплечую ось колебаний , на концах которой прикреплены тяжелые колеблющиеся грузы . В свинг руки были получены несколькими рабочими ( в зависимости от энергии деформации от 2 до 12 человек) с помощью выдвижных лент коленчатых или сработавших. Из-за импульса и воздействия тяжелых грузов давление тиснения было настолько сильным, что опускания верхнего пуансона было достаточно для достижения очень хорошего эффекта тиснения (при ручном тиснении или тиснении молотком часто приходилось наносить несколько ударов молотком по поверхности. плоские для достижения удовлетворительного эффекта) Из-за серьезности удара, работы по тиснению веретен должны были быть надежно закреплены в фундаменте на первом этаже или в подвале здания монетного двора. Перед механизмом шпинделя обычно было углубление или яма в основании, в котором сидел монетный двор, который помещал кремень в нижнюю матрицу и снова удалял отчеканенные монеты после толчка шпинделя. Шпиндельная машина для тиснения использовалась до 19 века и лишь постепенно была заменена тиснением с тумблером, изобретенным Ульхорном в 1817 году .

На нашей иллюстрации показан винтовой пресс, с помощью которого можно штамповать медали диаметром до 30 миллиметров. Большой винтовой пресс середины 18 века принадлежал Готскому монетному двору (см. Рисунок), с помощью которого чеканились монеты и медали всех размеров. Он был установлен в 1981 году под аркадами замка Фриденштайн в Готе .

Фрикционные винтовые прессы

В винтовых прессах с фрикционным колесом на головке машины расположены два приводных диска, которые могут перемещаться в осевом направлении. Шкивы приводятся в движение от электродвигателей с помощью плоских ремней . На верхнем конце шпинделя находится маховик, который по окружности снабжен кожаной повязкой .

Ход запускается с помощью рычага или, в случае более современных машин , с помощью ножного или ручного переключателя. Приводные диски перемещаются в осевом направлении, и один из двух дисков прижимается к маховику. Вращательное движение передается от трения к маховику и шпиндель приводит к нисходящему движению, как и с ручным винтовым прессом. Для запуска ведущие шкивы сдвигаются в противоположном направлении, второй шкив прижимается к маховику, и, таким образом, направление вращения маховика и шпинделя меняется на противоположное.

На машинах большего размера два приводных шкива могут приводиться в движение и перемещаться независимо друг от друга. Это позволяет свести к минимуму износ кожаной повязки за счет использования отскока и более медленного ведущего шкива для подъема вверх.

Сцепные винтовые прессы

Привод винтового пресса со сцеплением представляет собой постоянно вращающийся маховик, расположенный на оси шпинделя . Для хода вниз маховик соединен со шпинделем через неположительную муфту и отсоединен незадолго до нижней мертвой точки. Поскольку направление вращения маховика не меняется на противоположное, для хода вверх требуется отдельный привод.

Винтовые прессы с прямым приводом

Привод этой машины основан на том факте, что ротор является частью маховика, а статор - частью корпуса машины. Для хода вверх, как в Reibspindelpresse, необходимо изменение направления вращения шпинделя и маховика.

До сих пор винтовые прессы с прямым приводом разрабатывались по принципу асинхронного двигателя . Эта конструкция отличается прочностью и практически не требует обслуживания. Преобразователь частоты может снизить высокие пусковые токи и добиться очень точной управляемости. Кроме того, обратный ход может использоваться как генератор, и поэтому тормоз используется только как удерживающий тормоз. Более поздние разработки будут направлены на использование в синхронный двигатель с постоянно магнитным возбуждаемым ротором . Здесь статор также является частью рамы машины, а роторная часть маховика. Основное отличие в том, что ротор очень простой. Вместо ротора с короткозамкнутым ротором ротор состоит из стального кольца с постоянными магнитами, прикрепленными к его внешнему диаметру.

Преимуществами этого типа машин являются точное дозирование энергии формования и отсутствие изнашиваемых деталей, таких как кожаная повязка в прессах с фрикционными колесами или соединительные блоки в прессах со сцепными винтами .

Винтовые прессы с сервоприводом

Современные приводы крутящего момента означают, что нет необходимости в маховике или коробке передач. Привод крутящего момента действует непосредственно на шпиндель через муфту и направляет ползун вверх и вниз путем попеременного вращения по или против часовой стрелки. Поскольку отдельные приводы очень точно синхронизированы, использование нескольких шпинделей может создавать соответственно большие силы. Преимущество этой концепции пресса заключается в наличии полного номинального усилия пресса на протяжении всего хода. Используя несколько шпинделей, гидроцилиндр может всегда оставаться параллельным и, следовательно, не наклоняться. Поскольку шпиндель передает очень большие усилия, а требования к точности высоки, используются планетарные роликовые винтовые передачи.

Читайте также: