Projekt: Exzenterpresse

[Balduin]

Höhenverstellung Hilfe ich komme nicht weiter

@ Newtoolsmith
Danke für deine Mail über die Excelblätter, werde diese ändern.

Hallo freunde der Exzenterpresse
Am Samstag war ich bei Claymore in seiner Werkstatt und habe Schmiedeluft geschnuppert und seinen Lufthammer studiert.
Um diese diese Art des Schmiedens nach zuempfinden
mit einer Exzenterpresse, komme ich auf folgende Vorschläge (ich denke mal laut).

Die Höhenverstellung würde ich in zwei Funktionen zerlegen.
1. Generelles einstellen der Arbeitshöhe die Verstellhöhe 60-80 mm und durch entfernen einer Zwischenlage auf max 100 mm.
Ich stell mir einen Keil wie bei Dex vor. Der Keil hat ein Fenster mit Gitterstäben, durch die ein Verstellhebel geht, den man schwenken kann und so eine Keilverschiebung erwirkt das ganze in drei Stufen.Keilwinkel 20-25°.

2. Höhenverstellung während des Schmiedens (Feindosierung)
Wieder ein Keil mit Keilwinkel von 2-3°.
Hier stellt sich mir die Frage kan man an der Presse von Dex einhändig schmieden?
Bei Claymore am Lufthammer wurden die Oberarme der "Schmiedegesellen" recht durch geschüttelt (schmiedeten beidhändig). Es geht mir darum die Feindosierung über einen Handhebel auszuführen. Hätte für mich den Vorteil mit beiden Füssen am Boden zu stehen und die Feinmotorik ist in der Hand besser als im Fuß.
Am Lufthammer wird mit dem Fuß nur die Luftsteuerwalze bewegt.

Bei einem Keil (schiefe Ebene) von 2° und einer Presskraft von 20 Tonnen müsste ich 700 Kg ziehen und bei 3° sind es schon 1050 Kg.
Auch wollte ich die Überlastsicherung vorgespanntes Tellerfederpaket auch noch integrierren, auch das sieht schlecht aus um einen Hub von 5mm bei 2° zu bekommen muss man den Keil rund 150mm verschieben daraus ergeben sich Tellerfeder Pakete von 300-400 mm Länge.
So kam ich auf die Idee eine Servounterstützung muss her.
Bei 700 Kg und 6 bar Luftdruck ist das ein Zylinder von 125 mm Durchmesser.
Meine letzte Idee bei uns in der Brauerei haben wir viele Regelventile (Bier,Heißwasser) Das sind die Dinger mit einem Membranzylinder von 200 bis 300 mm Durchmesser
und das Beste sie haben ein Steuerventil. Meist 4-20mA von geschlossen bis ganz offen und Hub 30-50mm. Jetzt könnte ich über den max Luftdruck die Überlastsicherung einstellen und mit dem kleinen Finger (Großenzehen) das Steuerventil bedienen, bedingt allerdings Druckluft von ca 6 Bar. Eine rein mechanische Lösung würde ich vorziehen, aber es fällt mir einfach keine ein. Bei einer Trapezspindel sind die Verhältnisse ähnlich, Berechnung über schiefen Ebene. Wer weiß da Rat?

mit freundlichen Grüßen
Balduin

 

[Dex]

Hallo Balduin,

Du brauchst nicht 700kg zu ziehen.
Die Verstellung geschieht in den Pausen und nicht im Moment des Pressens. Zumindest ist das bei meiner Arbeitsweise so.
Meine Höhenverstellung ist im prinzip fertig konstruiert. Ich verwende wieder den Keil. Er wird mit einem Drahtseil, daß über eine Umlenkrolle läuft, durch ein Fußpedal bewegt. Über dieses Pedal wird auch die Maschine eingeschaltet.
Zusätzlich habe ich an der Führung des Keils zwei Gewindestangen mit jeweils einem verstellbaren Anschlag.
Auf diese Weise kann ich sehr exakt rechteckige Querschnitte schmieden.
Die Belastung der Arme bei meiner Presse ist sehr gering.

Detlef

 

[newtoolsmith]

@Balduin:

Hier hat Dex völlig Recht, denn unter dem Stichwort Reibungskegel findet man eine Anleitung zur Kontrolle der Selbsthemmung:

Wenn tan(alpha)<Haftreibungskoeffizient, tritt sogar Selbsthemmung ein. So zum Beispiel bei Schrauben, die ja nur eine geringe Steigung haben.

Wird tan(alpha) größer, so nimmt zumindest die Haftreibungskraft einen Teil der Gesamtkraft auf.

Du brauchst also auch nicht gegen die volen 700kg gegenhalten.


Mir schwebte vor, das untere Gesenk auf zwei Gewindestangen zu stellen und die dazugehörigen Muttern per Ritzel (z.B. 30Z) und Fahrradkette zu synchronisieren.

Eine weitere Welle mit Handrad und sehr kleinem Ritzel sollte damm die Verstellung übernehmen. ALternativ kann eine der Gewindestangen nach unten herausragen und dort verstellt werden.

Ein Hub von 100mm wäre damit leicht zu realisieren, dicke Gewindestangen (z.B. M60) gibts mit etwas Glück auch vom Schrott und bei der geringen Länge ist auch die elastische Deformation gering.



Um ganz ehrlich zu sein- warum kopiert ihr nicht einfach die Lösung von Dex? Unkompliziert, stabil und preiswert. Gut, es braucht etwas Zeit zum Kurbeln aber das stört doch nicht weiter!?

Dazu folgender Tip:

Es gibt "halbe" Muttern z.B. für M20, die man hochklappen und die Gewindestange zurückziehen kann. Die Mutter rastet dann wieder ein. Man kann die Gewindestange auch vorschieben, ohne die Mutter ausrasten zu müssen, das tut sie selbst und rastet dann auch wieder ein. Gerne genommen als Schnellverstellung bei Schraubstöcken und anderen Spannvorrichtungen. Könnte man auch selbst fertigen.

MfG
newtoolsmith

 

[Balduin]

@ newtoolsmith
Wieso soll ich Dex's Lösung kopieren?
Wo bleibt da die Innovation? :lach:
- Bremstrommel
- Schwungrad
- Überlastsicherung
- Servounterstützung fürs Freiformschmieden
- Maschinengestell mit Dehnschrauben
Wenn ich eine Presse baue, dann ist das eine Kombimaschine Presse und Walze in einem (nebeneinander).
- Brauche den Antriebsstrang nur einmal.
- das Gestell ist auch schon zur Hälfte vorhanden.
@ Dex
Ich möchte deine Presse auf keinen Fall abwerden, du hast eine sehr gute Maschine gebaut.
@ alle
Kopieren werde ich die "Exzenterwalze". Das scheint mir die einfachste Lösung zu sein.
Für den Antrieb habe ich eine Idee.
Am Samstag werde ich mir Luftkompressoren näher ansehen. Motor und Kompressor werde ich trennen. Motor treibt die Presse an. Den Kompressor hänge ich an eine Vorgelegewelle (Luft für die Servounterstützen). Der Luftkessel ergibt eine Gasesse.
Irgend wo muss da noch ein Haken sein. Der komplette Kompressor kostet soviel wie anderswo nur der Antriebsmotor. Ich vermute in der Einschaltdauer des Motors. Am Samstag weiss ich mehr.

Mit freundlichen Grüssen
Balduin

 

[hpf]

Exzenter V2

Hallo,

ich melde mich mal nach fast 2 arbeitsreiche Wochen zurück. Ich fand endlich mal wieder Zeit, mir Gedanken zu machen.
Ich habe mich nochmals mit dem Exzenter beschäftigt. Das Argument, dass die Auflage der Walze zu gering ist, ging mir nicht aus dem Kopf. Also doch Pleuel.
Hier nun die nächste Version.
Aushalten sollte die Konstruktion 800Nm Drehmoment und 600kN Druck.
Frage an die Mechaniker: Reicht dafür eine 20mm Achse und was für Lager kommen da in Betracht?

Gruß
Harald

 

[newtoolsmith]

Gefühlsmäßig: NEIN!

Ich habs nicht durchgerechnet, käme aber nie auf die Idee, für 600kN, also 60t, eine 20mm Welle zu nehmen. Schon gar nicht im Schwermaschinenbau - und dort befinden wir uns zweifelsfrei.

Die Welle würde ich aus einem 50mm Rundstahl drehen, den Excenterdurchmesser dabei so groß wie möglich belassen (je nach gewünschtem Hub) und feinst schlichten und feinschleifen (600er Leinen).

Dann die Wellenzapfen auf 35mm(-0,1mm) drehen, einen so lang lassen, dass dort der Antrieb montiert werden kann.

Als Lager würde ich 35mm Stehlager "über Kopf" verwenden - robust und steif!

Den Pleuel könnte man aus 50mm oder besser 75mm Blech ausbrennen und die Bohrung für den Excenter (Bronzebuchse vorsehen!) bohren oder Spindeln.

Die Lager so eng anordnen, dass der Pleuel gerade so hindurch passt, nicht mehr als zwei oder drei mm Spiel vorsehen.

Die Unterkante in einer Aufspannung mit der Bohrung fräsen, damit die beiden genau parallel gelingen!! Z.B. mit 30er Fingerfräser einen Radius einfräsen, in den Zylinderrollen aus Wälzlagern eingelegt werden können. Am Gesenk dann ebenso verfahren.

Fräsfrei geht natürlich auch - nur halt nicht so gut.

MfG
newtoolsmith

 

[hpf]

Hallo Newtoolsmith,

danke für die Tips

Leider habe ich nicht alle verstanden

Den Pleuel könnte man aus 50mm oder besser 75mm Blech ausbrennen und die Bohrung für den Excenter (Bronzebuchse vorsehen!) bohren oder Spindeln.

Ich denke, ein Blech wird doch etwas dünn sein.

Die Unterkante in einer Aufspannung mit der Bohrung fräsen, damit die beiden genau parallel gelingen!! Z.B. mit 30er Fingerfräser einen Radius einfräsen, in den Zylinderrollen aus Wälzlagern eingelegt werden können. Am Gesenk dann ebenso verfahren.

Das verstehe ich nun gar nicht Meinst Du, dass man den Pleuel mit Welzlager ausstatten soll?

Sorry für die Rückfragen.

Gruß
Harald

 

[Balduin]

Jetzt wirds interessant

@hpf
Jetzt wird’s aber interessant 60 Tonnen Presskraft.
Das ist der Quantensprung im privaten Exzenterpressenbau, Schwungrad sei Dank.
Ich habe das Ganze mal durchgerechnet
Siehe # 53 Roloff/Mate Excelblätter
Wellenberechnung auf Torsion
Für 800 Nm komme ich auf eine 50er Welle. Industriegetriebe mit einer 40er Welle kommen so auf 700Nm. Mir scheint eine 50er angemessen ( St.60)
Wellenberechnung auf Biegung
Lagerabstand 70mm
Kraft mittig 600000N
Stahl 60
Wellendurchmesser 87 mm
Lagerberechnung
Lagerlast 300000N
Rillenkugellager 6415 - ID 70mm
Lebensdauer 15 Std.
Rillenkugellager 6408 - ID 40mm
Lebensdauer 1,3 Std

Harald wie machst du die Führung des oberen Stössel?
Vergiss um himmelswillen die Überlastsicherung nicht!
@ Newtoolsmith
Danke für den Tipp mit dem Reibungskegel.
Ich frage mich nur wie es sich verhält, wenn der Keil federt (hüpft). Ich arbeite an einer pneumatischen Servolösung.
Wie gross ist die zulässige Flächenpressung von Lagerbronce?
Gruss Balduin

 

[newtoolsmith]

@hpf:

Warum sorry??

Für Fragen sind wir doch da!

Zur Sache selbst:

Blech kann dünn sein - etwa 2mm oder auch 5mm - es kann auch dicker sein - 10mm oder 20mm zum Beispiel - Blech kann aber auch richtig dick sein. Bei 100mm ist noch gaaannnzzz lange nicht Schluss!!

Ein Blech von 75mm Stärke ergibt zum Beispiel ein Pleuel von 75mm Breite! Das wäre mir schon eine angenehme Dimension.

Mit einem Schneidbrenner kann man die äußere Kontur des Pleuels mit 2mm Zugabe aus dem Blech schneiden. Als wenn man Weihnachtskekse aussticht.

In der Regel hat ein Pleuel eine Bohrung oben und eine unten. Hier aber nicht ganz:

Oben ist tatsächlich eine Bohrung, die untere Bohrung ist aber nach unten hin offen, bildet nur knapp einen Halbkreis.

Daraus ergibt sich eine alternative Fertigungsmethode:

Löcher oben und unter Bohren und gegebenenfalls ausspindeln und danach die untere Hälfte der unteren Bohrung absägen. Löcher bohren ist doch einfacher als Halbkreisnuten fräsen.

Ich hab mal eine Skizze des Pleuels und zwei Zylinderrollen gezeichnet, die ist aber nur ein paar Tage online, muss Platz sparen.

Die Zylinderrollen gibts in Wälzlagern, genauer Zylinderrollenlagern, die eben keine Kugeln beinhalten wie Kugellager, sondern Zylinderrollen. Die sind sehr maßhaltig und hart.

Wälzlager selbst sind hier eigentlich nicht so gut, weil nur kleine Berührungspunkte vorliegen. Die Stehlager für die Excenterwelle sollten auch am besten Zylinderrollenlager sein und keine Kugellager, sind aber viel schwieriger zu kriegen.





MfG
newtoolsmith

 

[Guenter]

Mir ist nur nicht klar, wie Du mit diesem Pleuel das Gesenk wieder hoch ziehen willst.

 

[newtoolsmith]

@Günther:

Gut erkannt - diese Bauweise erfordert eine Linearführung für das Gesenk und Rückstellfedern.

Man könnte alternativ auch das Gesenk mit Federn gegen das Pleuel Spannen.

Dieser Nachteil wird meiner Meinung nach dadurch aufgewogen, dass man eine recht große Auflagefläche zwischen Pleuel und Gesenk realisieren kann.

MfG
newtoolsmith

 

[Balduin]

@ newtoolsmith

Klär mich mal auf warum du ein Pleuel vorschlägst und nicht direkt mit einer Bronzewalze auf den oberen Stössel drückst(Prisma

Gruss Balduin

 

[hpf]

Exzenter V2.1

Hallo,

hier mal die nächste grössere Version. Welle diesmal 50mm, Exzenter 75mm. Lagerabstand ca. 55mm.

Gruß
Harald

@Newtoolsmith
Sieht so aus, wie wenn ich eine andere/falsche Definition von "Blech" habe

 

[hpf]

Höhenverstellung V2

Hallo,

hier ein neue Version der Höhenverstellung.
Ich habe die Keile vergrößert, damit man auf der ganzen Breite und Tiefe eine Fläche hat. Also vom Prinzip her dasselbe, das Dex auch bei seiner Presse hat. Nur habe ich mehrere Keile aufeinander gestapelt.
Der Verstellmechanismus basiert auf dem Prinzip „Hampelmann“. In der Mitte nach unten ziehen und die Keile schieben sich ineinander. Rückstellung soll über eine Feder passieren, die nach oben zieht/drückt (nicht eingezeichnet). Außerdem soll der Mechanismus vorne und hinten vorhanden sein, damit es gleichmäßig schiebt/drückt.
Min. Höhe ca. 355mm, max. Höhe ca. 475mm. Ergibt eine Verstellhöhe von 120mm.

Gruß
Harald

 

[Balduin]

@ Harald

Erkläre mir bitte wer das baut und zu welchem Preis?
60 Tonnen sind in Deutschland gleichviel wie in der Schweiz?
Gruss Balduin

 

[hpf]

@Balduin
Schau mer mal. Bis jetzt bin ich noch nicht so weit. 60 Tonnen bleiben aber 60t

 

[newtoolsmith]

Huch, ich war wohl ein paar Tage offline und schon überschlagen sich hier die Beiträge!!

Mal der Reihe nach:

@Balduin:

Für Bronze würde ich 25N/mm² zulassen, für 600kN also 60000mm², bei 75mm Pleuelbreite muss die Welle also 320mm Durchmesser haben.

Bei 100mm Pleuelbreite wären noch 240mm Durchmesser gefragt.

Man sieht, dass solche Kräfte eigentlich gar nicht zu verkraften sind - das Problem begegnet uns Hobby-Konstrukteuren jedoch öfter und wir arbeiten dann nach dem Motto: "Basteln und Beten".

Mit 75mm Pleuelbreite und 75mm Excenterdurchmesser ergeben sich 5625mm tragende Lagerfläche und bei 600kN Last bekommt man dann 106,66N/mm².

Wenn das Lager gut gefertigt ist und immer gut geschmiert (Öler oben aufsetzen!) könnte es gutgehen.

Bei der Variante der Walze, die direkt auf den Stössel drückt bekommst du nur eine Linienberührung und keine Fläche. Das Lagermaterial wäre nach einigen Umdrehungen nicht mehr existent.

@hpf:

Viel besser!! Das Pleuel muss aber oben geschlossen sein.

Die Höhenverstellung ist immer noch viel zu konpliziert, das kriegst du nie ordentlich hergestellt. Die Idee ist zwar gut aber meiner Meinung nach hier ungeeignet. Sorry!

MfG
newtoolsmith

 

[Balduin]

Vollrolliges Nadellager

@ Newtoolsmith
Danke für die Antwort

Ich fragte nach der zulässigen Flächenpressung von Bronce, mir war nur der Wert für Sinterbronce mit 5 N/mm2 bekannt und das kanns ja nicht sein. Habe in der Zwischenzeit Bronce mit 60-100 N/mm2 gefunden.
Am Montag werde ich bei einem Anbieter eine konkrete Anfrage starten.

Die Auflage der Walze zum Stößel mache ich selbstverständlich mit konkavem Radius der Walze. Somit ist die Linienführung behoben.

Bei 60 Tonnen hilft tatsächlicht nur Beten und Glauben oder wie mein Lehrmeister immer sagte: "Schmieren und Salben hilft Allendhalben".

@ alle
Hat jemand eine Formel für ein vollrolliges Nadellager zu berechnen?

mit freundlichen Grüßen

Balduin

 

[Guenter]

Sieh doch mal hier bei SKF nach.

 

[Balduin]

Guenter Danke

Manchmal sehe ich den Wald nicht vor lauter Bäumen.

Gruss Balduin