Ковочные манипуляторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Классификация ковочных манипуляторов

ковочный манипулятор электропривод

Ковочным манипулятором называют специальную подъемно-транспортную машину, предназначенную для выполнения транспортных и технологических операций, связанных с приданием заготовке необходимых форм и размеров. Манипулятор совершает следующие основные операции: захватывание заготовки и ее освобождение; перемещение заготовки в вертикальной плоскости (угловое или плоскопараллельное); вращение заготовки вокруг ее оси (угловая подача); перемещение заготовки в горизонтальной плоскости (осевая подача при ковке или перенос заготовки в направлении, перпендикулярном ее оси).

Для выполнения этих операций манипулятор имеет следующие механизмы: передвижения моста манипулятора по рельсам, проложенным на полу цеха, для перемещения заготовки в горизонтальной плоскости от нагревательной печи к кузнечному агрегату и обратно (для мостовых манипуляторов); передвижения тележки манипулятора (собственно манипулятора) для осевой подачи заготовки при ковке, а также (для безрельсовых манипуляторов и поворотных рельсовых) выполнения транспортных операций; перемещения хобота в вертикальной плоскости для кантовки заготовки, более точной установки их в рабочем пространстве технологического агрегата, компенсирования возможной разности уровней пода нагревательной печи и нижнего бойка и ковки заготовок с различным поперечным сечением; вращения хобота вокруг оси для угловой подачи заготовки; зажима для захвата и удерживания заготовки при выполнении всех операций; бокового смещения хобота, что позволяет расширить технологические возможности манипулятора за счет обеспечения повышенной подвижности заготовки в рабочем пространстве технологического агрегата.

Количество механизмов и их конструкция зависят от назначения манипулятора. Ковочные манипуляторы можно разделить на две группы: напольные и подвесные. Учитывая, что подвесные манипуляторы по отношению к напольным являются производными и что используют их мало, рассмотрим вопросы конструирования манипуляторов, ориентируясь на напольные манипуляторы. Напольные манипуляторы, в свою очередь, разделяются на рельсовые и безрельсовые.

2. Описание и предназначение ковочных манипуляторов

В кузнечнопрессовых цехах применяются современные рельсовые и безрельсовые манипуляторы различных типов, обслуживающие ковочные молоты, прессы и тяжелые штамповочные паровоздушные молоты. Напольные кузнечные манипуляторы рельсового и безрельсового типов применяют для механизации основных процессов ковки: держания заготовки, перемещения ее назад и вперед, повертывание заготовки, т. е. для манипулирования в процессе ковки. При отсутствии на участке посадочной шаржирмашины манипулятор выполняет также погрузку холодных заготовок в печь, выдачу нагретых заготовок из печи и доставку их к прессу или молоту. Для обслуживания крупных штамповочных молотов применяют безрельсовые манипуляторы (на колесах автомобильного типа). Эти машины отличаются большой маневренностью и возможностью использования при любом размещении ковочного оборудования и нагревательных печей.

Рельсовый манипулятор на рисунке 1 для ковочного молота имеет сварную раму 1, на двух платформах которой расположены четыре механизма: передвижения, вращения хобота, качания хобота и зажима заготовки (слитка). На нижней платформе установлен механизм передвижения манипулятора, передающий вращение от электромотора к ведущим бегункам 5.

Рисунок 1. Рельсовый манипулятор к ковочному молоту

На этой же платформе смонтирован масляный насос 6 и электрооборудование 8. Хобот и механизм 7 вращения хобота смонтированы на качающейся в вертикали литой раме, подвешенной к основной раме 1 в двух точках: к задней оси 3 и к передней подпружиненной подвеске 10. Хобот качается вместе с подвесной рамой вокруг задней оси 3, это движение осуществляется через систему блоков тросом от привода 2. Удары, действующие на подвесную раму в горизонтальной плоскости, воспринимаются и гасятся пружинными буферами 4.

Хобот, опирающийся на два подшипника в подвесной раме, получает вращение от электродвигателя через планетарный редуктор, благодаря которому механизм вращения стержня хобота предохраняется от перегрузок и поломок. Механизм зажима клещей хобота, смонтированный в теле хобота, имеет гидравлический привод, состоящий из цилиндра 9 и поршня, шток которого соединен с рычажной системой зажима. Привод 2 механизма качания хобота смонтирован на верхней платформе и состоит из электродвигателя, редуктора и двух барабанов для тросов, на которых подвешена рама и хобот манипулятора. Управляют каждым механизмом самостоятельно (автономно) из кабины.

3. Кинематическая схема механизма вращения хобота манипулятора

Механизм хобота представляет собой многомассовую систему. Его кинематическая схема представлена на рисунке 2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Кинематическая схема механизма хобота ковочного манипулятора

Хобот манипулятора представляет собой длинный полый стержень, связанный через трехступенчатый цилиндрический или планетарный редуктор с валом двигателя. Более того, для механизма хобота применяется редуктор с фрикционной муфтой для предотвращения механизма от перегрузки и поломки в момент зажима заготовки бойками молота. Всё это позволяет рассматривать вал двигателя с редуктором и хобот с клещами как раздельные массы механизма связанными между собой упругостями и зазорами. Отдельную массу образует заготовка, обладающая значительной массой и размерами и зажатая клещами также образует упругие связи с хоботом.

4. Механизм вращения хобота

К важнейшим механизмам хобота относится механизм вращения. Механизм строят как с механическим приводом, так и с гидравлическим. На рисунке3 дана принципиальная схема наиболее распространенной конструкции механизма.

Рисунок 3. Схема механизма вращения хобота

Двигатель 1 муфтой соединяется с центральным валом 2 планетарного редуктора. Выходной полый двухопорный консольный вал 4 редуктора выполняет роль водила. На одной из шеек вала установлен подшипник корпуса 5 планетарного редуктора. Внутри полого вала установлен подшипник центрального вала. Вторая опора центрального вала находится внутри цапфы корпуса редуктора. Цапфа установлена в разъемном подшипнике, смонтированном на раме хобота. От проворачивания корпус редуктора удерживается тормозом 6. Шестерня 3, нарезанная на полом валу, входит в зацепление с зубчатым колесом 7, которое неподвижно закреплено на хоботе 8, установленном на двух подшипниках в раме хобота. Торможение механизма осуществляет электромагнитный тормоз 9. Введение планетарного редуктора позволяет предохранить механизм вращения хобота от случайной перегрузки.

Рассмотрим два случая работы механизма: на рисунке 4,механизм включен, хобот вращается; на рисунке 5 механизм включен, заготовка зажата между бойками пресса.

Рисунок 4. Случай в работе, при котором венец заторможен

Рисунок 5. Случай в работе, при котором водило заторможено

При нормальной работе механизма (рисунок 4), когда нагрузка не превышает номинальную, пружины создают достаточные силы трения между тормозными колодками и тормозом редуктора, что обеспечивает неподвижность последнего. Сателлиты обегают внутренний зубчатый венец, скрепленный с корпусом, увлекая водило. Второй случай соответствует превышению нагрузки на механизм по сравнению с номинальной. При зажиме заготовки в бойках приводится во вращение водило. Крутящий момент с вала двигателя через сателлиты, выполняющие роль паразитных шестерен, передается на зубчатый венец корпуса. Поломка механизма исключена благодаря проворачиванию корпуса. В большинстве конструкций (Аллианс, Дэви, Демаг, ЭЗТМ, УЗТМ, Челябинский металлургический завод) механизм вращения монтируется на раме хобота. Такое решение, несмотря на компактность, неблагоприятно сказывается на стойкости элементов механизмов и рамы хобота и, особенно на работе электродвигателя. На некоторых заводах проведена модернизация, заключающаяся в установке двигателя механизма вращения хобота на раме манипулятора. Редуктор приводится посредством карданного вала (рисунок 6).

Рисунок 6. Конструкция механизма вращения хобота манипулятора УЗТМ после модернизации

В связи с тем, что гидроприводы вращательного движения (высокомоментные гидродвигатели) пока не выпускаются серийно, в конструкциях гидравлических вращение хобота обычно осуществляется посредством реек. Простейший вариант такого механизма манипулятора фирмы Брозиус (безрельсового) показан на рисунке 7.

Рисунок 7. Механизм вращения хобота манипулятора фирмы Борзиус

Механизм смонтирован на литой раме хобота. Со штоком гидроцилиндра 2 жестко связана зубчатая рейка 3, входящая в зацепление с шестерней 5, закрепленной на вертикальном валу 4. На нижнем конце вертикального вала консольно укреплено коническое колесо 6. Вращательное движение вала 4 через конические колеса 6 и 8 передается хоботу. Хобот вращается в игольчатых подшипниках; осевые перемещения хобота относительно рамы исключают упорные шарикоподшипники. Управление штоком 9 механизма зажима осуществляется также посредством гидроцилиндра, установленного параллельно оси хобота. Шток цилиндра зажима и шток механизма связаны траверсой 7. Число оборотов хобота в одном направлении определяется величиной хода рейки.

Непрерывное вращение хобота в этом случае требует частого реверсирования. На рисунке 8показана усовершенствованная конструкция механизма вращения хобота отечественного манипулятора грузоподъемностью 30 Т. Возвратно-поступательное движение рейки посредством автоматического переключения преобразуется во вращательное движение хобота, за счет одновременной подачи масла в цилиндр, переключающий муфту и силовой цилиндр.

Рисунок 8. Механизм вращения хобота манипулятора конструкции ЭЗТМ

Механизм вращения хобота и механизм передвижения ковочных манипуляторов являются наиболее загруженными. Ковочный манипулятор состоит как бы из нескольких механизирующих устройств, обслуживающих последовательно захватный орган (клещи). В этом случае структурная схема манипулятора состоит из захватного органа, четырех преобразующих механизмов, приводов и систем управления, объединяемых оператором.

Если бы рассматриваемый ковочный манипулятор работал в автоматическом цикле (характер движений его был бы запрограммирован), то роль оператора выполняла бы общая система управления и блокировки.

5. Достоинства и недостатки привода постоянного тока перед другими типами электроприводов

Достоинства:

- простота устройства и управления;

- практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя;

- легко регулировать частоту вращения;

- хорошие пусковые свойства (большой пусковой момент), (наибольший пусковой момент у ДПТ с последовательным возбуждением);

- компактнее других двигателей (если использовать сильные постоянные магниты в статоре);

- так как ДПТ являются обратимыми машинами, появляется возможность использования их как в двигательном, так и в генераторном режимах.

Недостатки:

- дороговизна изготовления;

- для питания электродвигателя от сети переменного тока необходимо использовать выпрямительные устройства;

- необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов;

- ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

Размещено на Allbest.ru