一种无离合器及制动器的曲柄滑块变连杆机构制造技术

本发明专利技术公开了一种无离合器及制动器的曲柄滑块变连杆机构，包括与曲轴连接的上连杆和与滑块连接的下连杆，上、下连杆之间通过外侧板用一个轴销连接，其特征在于，上连杆与轴销之间设有连杆变换机构，该连杆变换机构为一个带销小活塞的气缸结构。本发明专利技术使连杆机构在连杆断开成为两个杆和结合成为一个杆之间切换来实现工作状态和非工作状态，代替了原来的刚性离合器与制动器，从而使压力机可以在无离合器与制动器的状态下进行正常的加工操作，消除了由离合制动引起的噪声、能耗和发热。本发明专利技术将推动中小型机械压力机无离合器化进程。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机械压力机的连杆机构，具体涉及一种无离合器及制动器 的压力机曲柄滑块变连杆机构。
技术介绍
锻压在工业生产中占有重要的地位。采用锻压工艺生产工件具有效率高、 质量好、重量轻和成本低的特点。锻压机械在机床设备中所占的比例越来越大，而机械压力机是最主要的锻压机械，约占锻压机械的80%左右。用机械压力机可 以进行冲压、模锻等工艺，广泛用于汽车、农业机械、电器仪表、国防工业以 及日用品等生产部门。随着工业的发展，机械压力机的品种和数量愈来愈多， 质量要求愈来愈高，压力愈来愈大，因此它在机械制造工业以及其它工业的锻 压生产中的作用日益显著。传统的机械压力机是以曲柄连杆滑块为工作机构的锻压机械，带有离合器 及制动器。电动机通过三角皮带把运动传给大皮带轮(飞轮)，再经大小齿轮 传给曲轴。连杆上端装在曲轴上，下端与滑块连接，把曲轴的旋转运动转变为 滑块的往复直线运动。上模装在滑块上，下模装在垫板上。因此当材料放在上 下模之间时，即可进行冲裁或其它变形工艺，制成工件。由于生产工艺的需要， 滑块有时运动，有时停止，所以在飞轮轴上装有离合器和制动器。机械压力机一般是在曲柄转角接近下死点30。左右承受工作负荷，而其余 330°左右全都是空程，所以压力机的工作是具有短时间高峰负荷的性质。这说 明压力机在工作时瞬时功率很大，如果按工作瞬时功率选择电动机，则电动机 容量需要很大，极不经济。为了充分利用电动机的能量而又不致电动机选得过大，且使电动机的负荷均匀，有效的利用能量，因而装有飞轮，以便在空程时 飞轮加速储藏能量和工作时飞轮减速释放能量，这样电机可以按整个周期时间内的平均功率来选择，比按压力机工作瞬时功率选择的电动机大约可以减小90% 以上。飞轮是储能的零件，在压力机开动后，飞轮应该是一直不停地旋转着。但 是，当压力机工作时，常常由于操作上的需要，除了滑块能做连续往复运动以 便实现连续冲压外，有时需要滑块每往复一次行程后停在上死点上，以便取出 制件和放进坯料。对于带飞轮传动的压力机，不可能靠关闭电动机来达到立即 停止滑块运动的目的，因为飞轮惯性很大，启动和制动过程时间很长，能量消 耗也大，为了实现以上的要求，需要在飞轮传动系统中设置离合器和制动器。 当滑块需要运动时，通过离合器结合，飞轮使从动部分的曲柄连杆机构得到运 动并传递工作时所必要的扭矩。当滑块需要在所需位置上停止时，则离合器脱 开，飞轮和从动部分不发生联系，因此不再传递运动和扭矩。但由于离合器脱 开后瞬时，从动部分还储有一定的动能，会使曲轴和滑块连续运动。因此滑块 不可能准确停止在所需位置上。所以在离合器上必须相应设置一个制动器，用 来在一个较短的时间内(相当于曲柄转角5° 15° )吸收离合器脱开后从动部 分的剩余动能，并使滑块停在所需位置，由此决定了在传动系统中，离合器和 制动器是保证压力机正常工作的必要部件。由于离合器与制动器结构复杂，造价高，维修不便，故障率高，从而大大 增加了设备的使用成本。尤其是气动摩擦离合器与制动器，其每分钟几十次的 频繁动作，致使离合器磨擦面和制动器摩擦面不断结合和分离，不但浪费了大 量的能量，而且使制动器摩擦材料发热严重，降低了制动器摩擦材料的使用寿 命，并消耗了大量的摩擦材料和压縮空气，有数据表明，离合器与制动器的启 动、制动所消耗能量占全部能量的20%左右，能源浪费十分严重，全国每年正在 服役的30万台机械压力机由此产生的能耗达上亿元。此外，其动作过程中产生 的最大排气噪声高达125dB(A)，大大超过国家标准规定的85dB(A)的要求，从而对操作工人及周围的环境造成健康危害。因此，绿色制造已成为当前制造 业可持续发展的主要趋势。目前，无离合器与制动器可控式压力机有在400kN曲柄压力机中设计的以六连杆机构和四杆机构的变换来代替传统的离合器与制动器的结构。如图l所示即为该种机构，这是上世纪90年代由前苏联人专利技术的。当E滑块也随着运动时，该六连杆机构具有两个自由度，即經=6 x 3 _ 2 x 8 = 2。 (l-l)若让工作滑块C在平衡杆作用力的作用下处于静止状态，即C滑块停留在最上段不动，则该六杆机构就构成了只有一个自由度的连杆机构，即鮮=5x3-2x7 = 1。 (l-2)这样，通过机构和自由度的转换，该六杆机构就可以按给定的方式运动。若E采用摆动机构，则连杆DE在E滑块中往复运动。显然，如要使滑块C处 于往复运动的工作状态，则必须停止E滑块的往复运动而只许其摆动，从而使六 杆机构依然只有一个自由度。由此就可以以这种六连杆机构和四杆机构变换来 代替离合器和制动器的工作。从理论上说，这种变换没有制动时的能量损失。 但图1中所示的机构由于存在处于工作机构侧面的DE杆及铰链E，使得整个工作机构占据太大空间，且机构复杂，结构惯性大，装置动作可靠性差，摩擦耗能 大，仅适合400kN以下开式机械压力机，实际使用效果并不理想，这也反映了为 何这种新的工作机构在前苏联人专利技术后20多年时间里未能在国际上推广应用的 原因。
技术实现思路
本专利技术为了解决
技术介绍
连杆机构所存在的问题，以大中型机械压力机 (400kN以上)为应用对象，提供了一种新的无离合器与制动器的压力机滑块变 连杆机构。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的一种无离合器及制动器的曲柄滑块变连杆机构，包括与曲轴连接的上连杆 和与滑块连接的下连杆，上、下连杆之间通过外侧板用一个轴销连接，其特征 在于，上连杆与轴销之间设有连杆变换机构，该连杆变换机构为一个带销小活 塞的气缸结构。上述方案中，所述的带销小活塞的气缸结构包括一个设置在外侧板之间的 气缸，气缸外侧设有一个中间气管和两个旁气管；气缸内设置一对相向的带销 小活塞将缸体分为三个气室，小活塞相向面的气室联通气缸中间气管，小活塞 背向面的两个气室分别联通两个旁气管；外侧板上开有活塞销孔，当小活塞背 向运动时，活塞销刚好进入活塞销孔内，使上下连杆不能沿轴销摆动；当小活 塞相向运动时，活塞销脱离活塞销孔，使上下连杆可以沿轴销摆动。所述的滑 块一侧连接有平衡气缸。该平衡气缸包括缸体以及上下端盖，缸体内设置有活 塞，其活塞杆通过一个连接轴与滑块连接。所述连接轴与活塞杆之间可设有一 个调节活塞杆长度的装置，其包括一个与连接轴连接的调节螺钉，该调节螺钉 通过一个调节螺套与活塞杆螺纹连接。本专利技术使连杆机构在连杆断开成为两个杆和结合成为一个杆之间切换来实 现工作状态和非工作状态，代替了原来的刚性离合器及制动器，从而使压力机 可以在无离合器与制动器的状态下进行正常的加工操作，当在压力机处于非工 作状态时，曲轴仍然在旋转而不需停止。所以避免了离合器与制动器产生的噪 声、能耗和发热等一系列问题。这种机构具有节能、降噪等良好特性，值得在 生产中推广应用。附图说明图1为现有的一种400KN无离合器与制动器压力机的曲柄连杆机构原理图。 其中图l (a)为变连杆机构工作原理；图l (b)为采用摆动滑块的变连杆机构工作原 理。图2、图3为本专利技术变连杆机构结构图。其中图3为图2的侧视图。图4为图3的B-B向剖视图，也即连杆变换机构-带销小活塞气缸结构图。图5为图2中的平衡气缸结构图。图6为图5平衡气缸工作原理图。图7为图1的工作原理图。其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无离合器及制动器的曲柄滑块变连杆机构，包括与曲轴连接的上连杆和与滑块连接的下连杆，上、下连杆之间通过外侧板用一个轴销连接，其特征在于，上连杆与轴销之间设有连杆变换机构，该连杆变换机构为一个带销小活塞的气缸结构。

【技术特征摘要】
1. 一种无离合器及制动器的曲柄滑块变连杆机构，包括与曲轴连接的上连杆和与滑块连接的下连杆，上、下连杆之间通过外侧板用一个轴销连接，其特征在于，上连杆与轴销之间设有连杆变换机构，该连杆变换机构为一个带销小活塞的气缸结构。2、 根据权利要求l所述的无离合器及制动器的曲柄滑块变连杆机构，其特 征在于，所述带销小活塞的气缸结构包括一个设置在外侧板之间的气缸，气缸 外侧设有一个中间气管和两个旁气管；气缸内设置一对相向的带销小活塞将缸 体分为三个气室，小活塞相向面的气室联通气缸中间气管，小活塞背向面的两 个气室分别联通两个旁气管；外侧板上开有活塞销孔，当小活塞背向运动时， 活塞销刚好进入活塞销...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵升吨，王军，邹军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]