УДОСКОНАЛЕНА КОНСТРУКЦІЯ МУФТИ ГВИНТОВОГО ПРЕСУ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2026-1-9Ключові слова:
муфта зчеплення, гвинтовий прес, точне штампування, момент інерції, повзун, гвинтовий шпиндель, маховик.Анотація
Мета роботи. Підвищення енергоефективності та експлуатаційної надійності важких гвинтових пресів шляхом створення нової конструкції приводу, яка забезпечує стабілізацію навантаження на електромережу та усуває теплові перевантаження електродвигуна.
Методи дослідження. Критичний аналіз сучасних технічних рішень від провідних виробників (Weingarten, Hasenclever), зокрема серії RZS із прямим приводом. Для аналізу енергоефективності в перехідних режимах використано загальну теорію електроприводів. Було проведено кінематичний аналіз та аналітичні розрахунки моменту інерції для обґрунтування методу розділення приводної маси (накопичувача енергії) на декілька компонентів з метою зниження інерційних навантажень.
Отримані результати. Визначено експлуатаційні обмеження пресів із прямим приводом, такі як високі пікові струми та теплові перевантаження. Запропоновано нову конструкцію гвинтового преса, яка оснащена накопичувачем кінетичної енергії що складається з центрального ведучого маховика ті бічних приводних мас на валах двигуна. Цей накопичувач з’єднується через муфту з робочим (веденим) маховиком преса. Розділення приводного накопичувача на сегменти дозволяє зменшити масу приводних елементів у 25 разів при збереженні тієї ж кінетичної енергії. Для оптимізації зворотного ходу сам робочий маховик також розділено на дві частини: внутрішній маховик (жорстко закріплений на шпинделі) та зовнішній маховик (що відключається під час підйому повзуна). Надано рекомендації щодо автономної системи зворотного ходу.
Наукова новизна. Запропоновано метод розділення приводної маси на накопичувач енергії, що працює безперервно, та робочий елемент, що підключається циклічно. На відміну від традиційних приводів із жорстким зв’язком, нова кінематична схема використовує проміжну масу маховика та фрикційну муфту, що дозволяє двигуну працювати безперервно без частих пусків із високими струмами.
Практична цінність. Конструкція придатна для пресів з номінальним зусиллям від 2 МН і енергією до 5 МДж, які підходять для точного кування турбінних лопаток і шестерень без штампувальних ухилів. Використання стандартних асинхронних двигунів і зниження металоємності приводу зменшують витрати на виготовлення та модернізацію, водночас покращуючи стабільність електромережі.
Посилання
SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH. (1986). U.S. Patent No. 4,563,889. U.S. Patent and Trademark Office. https://patents.justia.com/patent/4563889
Popovych, M. H., Lozynskyi, O. Yu., & Klepikov, V. B. (2005). Elektromekhanichni systemy avtomatychnoho keruvannia ta elektropryvody [Electromechanical systems of automatic control and electric drives]. Lybid.
Fang, X., Chen, J., Zhang, W., & Li, W. (2022). Research on servo and drive system of hot stamping mechanical servo press. Advances in Engineering Research, 230, 452–456. https://doi.org/10.2991/978-94-6463-114-2_58
Hojda, S., & Groche, P. (2023). A simulation study on the closed-loop control of screw press forgings using the impact energy as control input. Production Engineering, 17(1), 123–134. https://doi.org/10.7494/cmms.2018.3.0618
Altan, T., Ngaile, G., & Shen, G. (2005). Cold and hot forging: Fundamentals and applications. ASM International.
Song, H., Durand, C., Baudouin, C., & Bigot, R. (2024). Dynamic modelling and efficiency prediction for forging operations under a screw press. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 134, 645–656. https://doi.org/10.1007/s00170-024-14114-5
Dziubinska, A. (2023). Connectors from zk60 magnesium alloy preforms. Materials, 16(9), 3467. https://doi.org/10.3390/ma16093467
Malashchenko, V. O., & Strilets, V. M. (2019). Detali mashyn [Machine elements]. Novyi Svit-2000.
Zahirniak, M. V., & Nevzlin, B. I. (2009). Elektrychni mashyny [Electric machines] (2nd ed.). Znannia.
Gontarz, A., Drozdowski, K., Dziubinska, A., Winiarski, G., & Surdacki, P. (2020). Forging of Mg-Al-Zn magnesium alloys on screw press and forging hammer. Materials, 14(1), 32. https://doi.org/10.3390/ma14010032
Obdul, V., Matiukhin, A., Shyrokobokov, V., & Matiukhina, T. (2022). Hvyntovyi pres [Screw press] (Patent No. 127676). Ukrainian Intellectual Property Institute.
Obdul, V., Matiukhin, A., Kovalek, A., Riabenko, A., Yepishkin, O., & Fedosieieva, V. (2024). Enerhoefektyvni konstruktsii hvyntovykh presiv [Energy-efficient designs of screw presses]. Novi materialy i tekhnolohii v metalurhii ta mashynobuduvanni, (4), 67–71. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2024-4-7
Obdul, V. D., Matiukhin, A. Yu., Shyrokobokov, V. V., Ben, A. M., Lenok, A. A., & Yepishkin, O. V. (2024). Sposoby rehuliuvannia enerhii udariv na hvyntovykh presakh [Methods of regulating impact energy on screw presses]. Obrobka materialiv tyskom, 1(53), 152–158. https://doi.org/10.37142/2076-2151/2024-1(53)100
Mirandola, I., Berti, G. A., Caracciolo, R., Lee, S., Kim, N., & Quagliato, L. (2021). Machine learning-based models for the estimation of the energy consumption in metal forming processes. Metals, 11(5), 833. https://doi.org/10.3390/met11050833
Gao, M., He, K., Li, L., Wang, Q., & Liu, C. (2019). A review on energy consumption, energy efficiency and energy saving of metal forming processes from different hierarchies. Processes, 7(6), 357. https://doi.org/10.3390/pr7060357
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
-
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
