F A C H S C H U L E L A N D T H Ü R I NG E N / M Ü H L H A U S E N

Transkript

1 Spinelpreen Spinelpreen in mechaniche Preen, ie über Spineln (Gewinepineln) ihren Arbeitweg zurücklegen. Sie zählen zu en Arbeitmachinen, genauo wie ie Hämmer kann man bei ihnen nur a Arbeitvermögen eintellen. Da Arbeitvermögen wir über ein Schwungra auf ie Spinel übertragen. E ergibt ich au er Drehzahl un er Abmeung e Schwungrae. Noch vor em Beginn e Umformvorgang wir a Schwungra vom Antrieb getrennt, o a ie kinetiche Energie für en Umformproze zur Verfügung teht. (Maenträgheitmoment). Arbeitvermögen: ω π n I W = I = 30 W = Arbeitvermögen in Nm n I = Drehzahle Schwungrae in = Maenträgheitmoment in kgm 30 = Umrechnungfaktor von / min ω = Winkelgechwinigkeit in min Merkmale: E gibt kontruktive Untercheiungmerkmale 1. Nach er Art wie a Schwungra bechleunigt wir. Nach er Bauart Zu 1: Reibtrieb Hyraulichen Antrieb Spinelpreen mit irektem elektr. Antrieb Spinelpree mit Keilantrieb Zu : Schwungra bewegt ich mit er Spinel in vertikaler Richtung Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 1 -

2 Spinel mit Schwungra ortfet gelagert (Spinel teht / Stößel bewegt ich) Spinelpree mit Reibtrieb Spinelpreen mit axial beweglicher Spinel (Bil 5.1) Der E-Motor treibt ie Antriebwelle, auf er ie Treibcheiben itzen an. Die Treibcheiben rehen ich mit kontanter Drehzahl un können in Achrichtung er Antriebwelle verchoben weren. Daurch kann jeweil eine Treibcheibe urch Reibchlu mit em Schwungra a Schwungra nach unten un ie anere Treibcheibe mit umgekehrter Drehrichtung a Schwungra wieer nach oben bechleunigen. Da Anrücken er Treibcheiben kann mittel Getänge von Han, elektropneumatich oer hyraulich erfolgen. Kontruktive Merkmale Der Preentäner au Graugu wir urch Zuganker au Stahl (z. B. St 60) geichert. Da Schwungra au Graugu trägt am Umfang eine Chromleerbanage, ie eine toßfreie Energieübertragung ermöglicht. Für en Preentößel verwenet man al Werktoff Stahlgu. Spinel preen mit ortfeter Spinel (Bil 5.) - Vincentpreen Bei en Vincentpreen it ie Lage von Spinel un Schwungra in vertikaler Richtung ortfet. Der Preentößel führt, wie eine ablaufene Mutter an einer ortfet rehenen Schraube, allein ie Axialbewegung au. Bei er im Bil 5. gezeigten Kupplungpinelpree läuft a Schwungra auern nur in einer Drehrichtung. E wir über einen Flachriemen von einem Drehtrom-Aynchronmotor angetrieben. Für jeen einzelnen Hub wir a Schwungra an ie Spinel angekuppelt un nach em Abwärthub ofort wieer gelöt. Nach em Ankuppeln reht ich ie Spinel un bewegt en Stößel über ie Spinelmutter nach unten, bi a Oberwerkzeug aufchlägt un en Werktoff umformt. Die erforerliche Umformenergie liefert a Schwungra, a abei an Drehzahl verliert. Sobal zwichen Ober- un Unterwerkzeug ie vorgewählte Prekraft erreicht it, wir a Schwungra abgekuppelt. Zwei hyrauliche Zyliner bringen en Preentößel in ie Auganglage zurück. Sie wirken gleichzeitig al Bremvorrichtung un halten en Stößel im oberen Totpunkt oer in jeer aneren Hublage fet. Weiterhin wirken ie Zyliner al Nur für Schüler er Fachchule für Technik - -

3 Gewichtaugleich, o a ie Machine auch leichte Schläge von nur 10% er Nennprekraft auüben kann. Kontruktiver Aufbau Der Machinenkörper in geteilter Gukontruktion wir von vier Zugankern au Vergütungtahl zuammengehalten. Der Stößel au Stahlgu hat beoner lange Führungen, um ein Aukippen zu verhinern. Die Spinel it au hochlegiertem Vergütungtahl. Da Spinellager it al Kammlager (Bil 5.) augebilet. Die Spinelmutter it au Spezialbronze. Da Schwungra it auf em Machinenkörper hyrotatich gelagert. Kammlager er Spinel Die Kupplung zwichen Schwungra un Spinel it al Eincheiben- Friktionkupplung augebilet. Sie wir hyraulich über einen Ringkolben beaufchlagt. Der Ölruck wir elektronich geteuert. Die Kupplung rutcht urch, wenn a eingetellte Drehmoment überchritten wir. Weil ie Prekraft zu em Drehmoment er Spinel proportional it, kann urch ie Eintellung e Drehmomente ie Pree auch gegen Überlatung abgeichert weren. Die Hauptmerkmale ieer Machine in: Kleine Bechleunigungmaen E in leiglich eine leichte Kupplungcheibe un ie Spinel in Gang zu etzen. Kurze Bechleunigungtrecke Wegen er kleinen Bechleunigungmaen wir ie maximale Stößelgechwinigkeit bereit bei 1/10 e Hube erreicht. Die volle Kraft wir bereit bei einem Drittel er Hublänge erreicht. Hohe Nutzarbeitvermögen Arbeitvermögen un Prekraft in bei Kupplungpinelpreen voneinaner unabhängig. Die Prekraft wir über a Kupplungrehmoment eingetellt. Da im Schwungra gepeicherte Arbeitvermögen kann in beliebiger Höhe entnommen weren. Prekraftoierung Die gewünchte Umformkraft kann über ie elektroniche Steuerung e Kupplungrucke in Grenzen von 10% bi 100% an er Beientafel eingetellt weren. Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 3 -

4 Prellchlagicherheit. Da ie geamte Energie auf ehr kurzen Stößelwegen abgenommen wir, enttehen ehr große Umformkräfte. Die Nennprekraft kann unter ungüntigen Umtänen (z.b. falche Werktückzuführung oer Hubeintellung) al ogenannter Prellchlag mit veroppelter Kraft in a Getell bzw. auf en Antrieb zurückwirken. Daher in iee Preen mineten auf ie oppelte Nennkraft augelegt. Die Prellchlagicherheit it gewährleitet, weil ie Prekraft über en Kupplungruck präzie eingetellt weren kann. Steuerung er Machine Die Machine it mit einer Mikroprozeorteuerung augerütet. Mit ieer Steuerung weren überwacht: Automatiche Schmieeprogramme Spitzenkräfte Machinenfunktionen Störungen uw. Spinelpreen mit hyraulichem Antrieb Bei er im Bil 5.4 gezeigten Machine it a Schwungra Z al chrägverzahnte Zahnra augebilet. In iee Schrägverzahnung greifen ie Ritzel R au Kunttoff ein (mineten bi max. 8), ie von hyraulichen Axialkolbenmotoren M angetrieben weren, un bechleunigen a Schwungra auf ie gewünchte Drehzahl. Die Ölmotoren in ortfet im Körper er Pree gelagert. Da ich a verzahnte Schwungra mit er Spinel in er Größe e Hube auf un ab bewegt, gleiten ie Ritzel in er Verzahnung e Schwungrae in Längrichtung er Zähne. Dehalb hat a Schwungra eine Mineticke von Preenhub + Ritzelbreite. Für en Rückhub wir ie Drehrichtung er Ölmotoren umgekehrt. Da Drucköl für ie Ölmotoren (10 bar) wir in einem Pumpenaggregat urch Axialkolbenpumpen erzeugt un in einem hyraulichen Speicher für en nächten Hub bereitgetellt. Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 4 -

5 Die Spinelmutter (SM) it ortfet im Preenkörper angeornet. Die Spinel S it mit em verzahnten Schwungra Z fet verbunen. Im Stößel SL it ie rehbar gelagert Spinelpreen mit irektem elektromotorichem Antrieb Die im Bil 5.5 gezeigte Spinelchlagpree (Vincentpree) wir berührunglo urch einen Reveriermotor (Elektromotor, er in zwei Drehrichtungen gefahren weren kann) angetrieben. Bei ieer Machine itzt er Rotor e Reveriermotor irekt auf er Gewinepinel un er Stator auf em Preenkörper. Da Drehmoment zum Bechleunigen e Schwungrae wir alo berührunglo urch a Magnetfel zwichen Rotor un Stator erzeugt. Durch en unmittelbaren elektrichen Antrieb gibt e keine Verchleißteile im Antriebytem. Da Schlupf- oer anere mechaniche Verlute, bi auf en elektrichen Schlupf un ie Verlute im Gewinetrieb elbt nicht auftreten, it er mechaniche Wirkunggra ieer Machine ehr hoch (ηm =0,7-0,8). Kontruktive Merkmale Da Arbeitvermögen kann über ie Rotorrehzahl exakt geteuert weren. Der Machinenkörper wir bi zu einer Nennprekraft von kn in Platten- Schweißkontruktion au Feinkorntahl in einem Stück hergetellt. Bei en größeren Preen bi zu einer Nennprekraft von kn wir er Preenkörper au Stahlgu geteilt un urch zwei hyraulich eingezogene vorgepannte Stahlzuganker zuammengehalten. Spinelkeilpree Bei er Spinelkeilpree (Bil 5.6) wir er Preentößel von einem Keil abgetützt. Da Keilgetriebe wirkt wie ein Unteretzunggetriebe. Die Spinelache liegt parallel zur Hypotenue e Keile. Bei einem Keilwinkel von ca. 4 ergeben ich um en Faktor 0,4 kleinere Torionmomente un Zugkräfte (Bil 5.7) in er Spinel. Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 5 -

6 Vorteile von Spinelpreen Wegen ihrer Vorteile im Vergleich zu en Hämmern un Kurbelpreen weren Spinelpreen zum Geenkchmieen un für Prägearbeiten eingeetzt. Solche Vorteile in z. B.: 1. Spinelpreen benötigen nur kleine Funamente.. Der Lärmpegel it entchieen nieriger al bei Hämmern. 3. Spinelpreen in energiereiche Machinen. Dehalb können mit ihnen Werktücke mit hohem Energiebearf umgeformt weren. 4. Die Druckberührungzeiten (ie Zeit, in er a Werktück unter Schmieekraft teht) in kurz. Daurch weren ie Werkzeugtanzeiten verbeert. 5. Da Spinelgewine it nicht elbthemmen (Reibkraft it höher al ie Hangabtriebkraft). Dehalb kann eine Spinelpree nicht unter Lat blockieren. 6. Spinelpreen etzen ihre Energie, ähnlich em Hammer, chlagartig um. Wegen er kleineren Stößelauftreffgechwinigkeit (v = 0,7~1,0 m/) im Vergleich zu en Hämmern (v = 5~8 m/) it er Umformwiertan bei er Warmformgebung geringer. 7. Spinelpreen haben wie ie Hämmer keinen kinetich fixierten unteren Totpunkt. Dehalb entfällt eine Werkzeughöheneintellung. Typiche Einatzgebiete für Spinelpreen in: 1. Prägearbeiten Wegen e harten Schlage in Spinelpreen für Prägearbeiten präetiniert, z. B. Prägen un Auformen von Betecken, Kupplunggehäuen au Blech uw.. Kalibrierarbeiten Z. B. a Fertigchmieen von Zahnräern mit Toleranzen von ca. : ± 0,0 mm. 3. Genauchmieearbeiten Schmieearbeiten, für ie ein harter Enruck erforerlich it, amit er Werktoff tehen bleibt un nicht nachfeert. Z. B. Hertellung von Turbinenchaufeln. Sie weren auf Spinelpreen, bi auf einen Polierarbeitgang, ohne Nacharbeit mit hoher Maßgenauigkeit hergetellt. Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 6 -

7 4. Werktücke mit hohem Energiebearf Hierbei hanelt e ich um Geenkchmieeteile, ie zur Umformung große Arbeitvermögen (bi zu 6000 knm) erforern. Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 7 -

8 ω π n = I = I W 30 W=Arbeitvermögen in Nm n =Drehzahle Schwungrae in min I =Maenträgheitmoment in kgm 30=Umrechnungfaktor von /min ω=winkelgechwinigkeit in -1-1 Kranz Maenträgheitmoment I =I +I +I ge kranz Steg Narbe Maenträgheitmoment m I = r r=raiue Vollzyliner m=mae Steg Narbe m r π h = δ h=höhe e Zyliner δ=dichte Kontante um a Maenträgheitmoment leichter zu errechnen δ π 750 π z = = = 1138 kg 3 für Gueien GG 18 m 4 I = z h r für Vollzyliner 4 4 ( ) I = z h R r für Hohlzyliner Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 8 -

9 Erforerliche Schwungrehzahl n 18 W I 1 = min 18=Augleichfaktor für alle Werte urch Einetzen 18 W 1 r = t π I [ mm] Die it er Treibcheibenraiu bei em ie erforerliche Drehzahl er Schwungcheibe erreicht it. Treibcheibenraiu au er Annahme v =v Schwungcheibe Treibcheibe π n = r π n t t r t n = n t Auftreffgechwinigkeit e Stößel h = 0 0 α = Steigungwinkel h n v = 60 π tanα = Spinelteigung [ m ] [ m] [ Gra] = Flankenurchmeer [ m] Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 9 -

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11 Beipiel: Gegeben: In einem Betrieb teht eine Spinelpree mit folgenen Daten: Maenträgheitmoment e Schwungrae I = 80kg m Treibcheibenurchmeer t = 1, 6m Schwungcheibenurchmeer =, 0m Treibcheibenrehzahl n = 15 m t Nennprekraft F n = 1000kN Geucht : 1. Kann ie Pree eingeetzt weren, wenn zur Hertellung eine Werktücke folgene Daten benötigt weren? Prekraft F=700kN Arbeitvermögen W=400Nm. Welche Drehzahl müte a Schwungra haben, um ein Arbeitvermögen von 400 Nm zu peichern? Löung: Die Nennprekraft it um 300 kn größer al ie erforerliche Prekraft. Die Pree kann für ie Hertellung genommen weren. Da max. Arbeitvermögen berechnet ich au ω π n I W = I = 30 W = Arbeitvermögen in Nm n I = Drehzahle Schwungrae in = Maenträgheitmoment in kgm 30 = Umrechnungfaktor von / min ω = Winkelgechwinigkeit in min e fehlt ie Drehzahl e Schwungrae, iee berechnet ich au er Gechwinigkeit. Nur für Schüler er Fachchule für Technik

12 v =v Schwungcheibe Treibcheibe π n = r π n n t t r n n 1,6m 15mim,0m t t t t = = = = max 100min ie Drehzahl muß in ie Formel für a Arbeitvermögen eingeetzt weren. 1 n I 100 min 80kgm ω π π W = I = = = 4386,5Nm min W=Arbeitvermögen in Nm n =Drehzahle Schwungrae in min I =Maenträgheitmoment in kgm 30=Umrechnungfaktor von /min ω=winkelgechwinigkeit in -1-1 Da Arbeitvermögen er Pree it 186,5Nm größer al benötigt. Erforerliche Schwungrehzahl n = 18 W1 I [ min ] 18 = Augleichfaktor = 18 für alle Werte 400Nm min 80kgm [ ] min = 97,7 min Nur für Schüler er Fachchule für Technik - 1 -

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