Верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой

 

ВЕРХНИЙ УЗЕЛ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ СРЕДОЙ, содержащий охватываемый обмоткой , скрепляющей .станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и отк хлтой полостью, :ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, отличающийся тем, что, с целью снижения метёшлоемкости и повышения нгщежности путем уменьшения напряжения в опасном сечении, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным i 1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки - равным 1,151 ,2.Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А..SUau(М5ПВ 212 26/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3366735/25-27 (22) 16.12 ° 81 (46) 15.04.84. Бюл. Р .14 (72) В.К.Белянинов, Г.А.Кривонос, В.Н.Сысоев, А.Н.Курович, Ю.Б.Краснокутский, Л.Д.Гольман,Е.С.Носков, В.С.Козлон и N.M.Агафонов (71) Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектноконструкторский институт металлургического машиностроения (53) 621 983.044 (088.8) (56) 1.Малогабаритные специализи рованные гидравлические прессы с предварительно напряженными станинами. Труды ВНИИМЕТМАШ. Сборник научных работ Р 34. Под ред. акад.

A.И Целикова. с. 168-193, рис.100 (прототип). (54) (57) ВЕРХНИЙ УЗЕЛ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ

СРЕДОЙ, содержащий охватываемый обмоткой, скрепляющей .станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, -ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения металлоемкости и повышения надежности путем уменьшения напряжения в опасном сечении, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным

1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки — равным 1,151,2.

1085658

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в гидравлических прессах для листовой штамповки эластичной средой.

Наиболее близким к изобретению 5 по технической сущности и достигаемому результату является верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой, содержащий охватываемый .обмоткой, скрепля-1() ющей станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, 15 установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости (1 3.

Благодаря размещению эластичной подушки в полости ригеля обеспечива- ется благоприятное напряженное состояние последнего..Однако в известном устройстве при работе с высокими давлениями затруднительно обеспечить достоточный запас прочности ригеля из-за возникающих в нем больших напряжений. Уменьшить эти напряжения можно, увеличив толщину ригеля, что ведет к повышению металлоемкости конструкции.

Целью изобретения является сниже ние металлоемкости и повышение надежности путем уменьшения напряжения . в опасном сечении.

Цель достигается тем, что.в верхнем узле гидравлического пресса для 35 штамповки эластичной средой, содержащем охватываемый обмоткой, скрепляющей станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, ширина которой 4() не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным 1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки - равным 1,15-1,2 °

На фиг. 1 изображен гидравлический пресс, использующий описываемый верхний узел, поперечное сечением на фиг. 2 — схема нагружения ригеля верхнего узла пресса; на фиг. 3 верхний ригель с изображением эпюры напряжений в нем, сечение; на фиг.4- 55 верхний ригель с наклеенными на нем датчиками, сечение.

Гидравлический пресс для штамповки эластичной средой, содержащий описываемый верхний узел, состоит из стоек 1 и арок 2, скрепленных между собой обмоткой 3 из высокопрочной ленты и образующих станину пресса, в нижней части которой находится нижний ригель 4 с рабочим цилиндром, 65

5 и плунжером 6, несущим подвижную траверсу 7, помещенную в направляющие 8, а в верхней части станины на- ходится верхний узел пресса, образованный ригелем 9, имеющим цилиндрическую наружную поверхность 10 и полость 11, в которой помещена эластичная подушка 12. Стол 13 с формблоками 14 и заготовками 15 перемещают с позиции загрузки (не показана) в рабочую зону пресса и останнвливают под подушкой 12. В рабочий цилиндр 5 от источника давления подают рабочую жидкость, плунжер 6 перемещает подвижную траверсу 7 со столом 13, несущим формблоки 14 и заготовки 15 до замыкания с эластичной подушкой 12. При дальнейшем ходе плунжера б происходит всестороннее сжатие эластичной среды и производится штамповка.

Наиболее нагруженной частью пресса является ригель его верхнего узла, прочность которого определяет надежность всей конструкции в целом.

На фиг. 2 показана схема нагружения верхнего ригеля, определяющая

его напряженное состояние и найден ные соотношения между заданной величиной толщины h эластичной подушки, наружным радиусом Я верхнего ригеля, равным 1,7-1,9 h, глубиной полости й, равной (1,15-16)Ъ . Это соотношение получено экспериментально на металлической модели пресса при различных соотношениях указанных выше параметров. На фиг. 3 показаны эпюры напряжений в ригеле при его нагру жении. Кривая, обозначенная сплошной линией, получена с использованием соотношения наружного радиуса ригеля, равного 1,7-1,98, и глубиной полости, равной 1,15-1,2 4, при 8 0,8 Р . При этом напряжения в опасном сечении I --I ригеля близки к нулевым, так как момент сил, действующий в этом сечении от воздействия обмотки и эластичной среды, близок к нулю. Это обусловлено определенными выше соотношениями размеров ригеля и подушки.

Штрихами обозначена эпюра напряжений, возникающих в ригеле, при отличном от оптимального соотношения указанных параметров. В опасном сечении 1 -Ъ ригеля возникают максимальные найряжения. Таким образом, используя определенные соотношения размеров наиболее нагруженного узла пресса - верхнего ригеля с эластичной подушкой, возможно создахь мощные надежные прессы для штамповки эластичной средой высокопрочных материалов при давлении на заготовку 1000-1500 кгс/см

Расчеты и эксперименты, в;ходе которых выявлены оптимальные размеры

1085658

Датчик Напряжение, MIla при глубине полбсти

l 4» 41»

В=2,2Ь В 2,0Ь В=1,9Ь В=1,8Ь В=1,7Ь В=1,6Ь

32

35 - 41

42

+ l2 + 14 ..+ 10

+ 12 + 30 +2) З + 155, + 165 + 110 + 160 + 112 + 156

+ 132 + 140 + 9

+ 86

+ 90

+ 142

+ 16 + 44

+ 35

+ 48 + 31

+ 4

+ 100

0 з - 1 ж + 165 + 156

+ 80

+ 76

+ 100

Ъ

Из табл. 1 следует, что с увели-. Таким образом, при фиксированных чением глубины полости (от R= 2,2 h значениях радиуса ригеля Р и глубидо Ъ= 2,0 Ъ) при приложении нагрузки ны Н оптимальным является соотношвнапряжение по галтели возрастает от 45 ние bfp= 1,7-1,9 °

132-155 до 140-165 МПа, а при вер- На втором этапе исследоваиня опрешине (см. датчик ж) уменьшается от делено оптимальное заполнение полос165 до 156 МПа. При дальнейшем увели- ти подушкой для ригеля данного ради» чении глубины ф(Р= 1,9 h Р= 1,8Ъ уса и данной глубины полости. Для

1,7 Ъ) происходит резкое падение 5Q этого в ригеле с обввношениемЪЯ1,8 напряжений в галтели и при вершние . (при Ъ= Н ) постепенно уменьшена высо(см. датчики в,г,ж)до 76-112 МПа. та подушки отН=З до Н= 1,25 Ъ .

При дальнейшем увеличении глубины Нагрузка и тенэометрирование Про.полости общая жесткость несколько водятся при давлении в подушках. уменьшается R 1,6Ъ .и напряжения у 100 МПа. на галтели прн вершине (датчики Результаты тенэометрирования приз,г,a) снова возрастают. ведены в табл. 2. радиуса наружной поверхности верхнего ригеля и глубины его полости, приведены на модулях из оптического стекла. Опасными являются сеченйя

1 — 1 внутри галтели и сечения и -1Г1 при вершине верхнего ригеля.

С целью экспериментального определения оптимального соотношения

-параметров )< и Ъ, критерием которого является напряженное состояние верхнего ригеля, изготовлено 6 моделей 10 ригелей с различным соотношением Й и Ь, Исследование проводится методом тензометрирования с помощью тенэорезисторов сопротивлением 70 Ом и базой 1 мм.

Наиболее опасными сечениями являются те, где наклеены датчики

S, z, x, по их показаниям и опре-1 деляются растягивающие напряжения в опасных сечениях. С целью расшире,ния сведений о напряженном состоянии верхнего ригеля наклеены датчики на его стенки а, 6, д, е .

Тензометрирование проводится при давлении в подушке 100 МПа. При этом тензометрируются ригели одинакового радиуса R с различной глубиной полости. Высота подушки при этом всегда равняется глубине полости, /т.е.b = Н wl,á < ЪЯ< 2,2.

Исследование проводится в два этапа: на первом этапе выбирается

/оптимальное соотношение R и h, в этом случае U=h.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

1085658

Т а б л и ц а 2

Напряжение, 6, МПа, при высоте подушки

Датчик

Н =h Н=1,lh Н=1,15h И=1,2h 8=1„25h — 49

72

38 — 43

+ l2 + 12

Ь + 100 + 96

+ 15

+ 16

+ l0

+ 93

+ 85

+ 90

+ 65

+ 62

+ 68

+86 +71

+ 34 + 24

+ 27

+ 22

+ 2

X + 75 + 82

+ 80

+ 91

+ 100. Иэ табл. 2 видно, что с уменьшением высоты подушки напряжения в галтели (сечение I -I, датчики в и г) уменьшаются от 71-96 )to 62-85 МПа, а при вершине (сечение I -(6, датчик ж) увеличиваются от 76 до

100 ИПа.

Такое перераспределение напряжений, а именно снижение напряжений в сечение T - t и увеличение напряжений в сечение .-lJ при сохранении равновесия внешних .и внутренних сил, приложенных к ригелю, делает его равнопрочным.

Таким образом, при фиксировании

25 радиуса наружной поверхности ригеля

Й и глубине его полости Н соотношение Н)% = 1,15«. 1,2 является оптимальным, так как в этом случае напряжения в опасных сечениях близки

3О по величине.

Применение данных соотношений радиуса наружной поверхности верхнего ригеля и глубины его полости позволит значительно повысить его

З5 надежность и прочность беэ увеличения металлоемкости конструкции., 1085б58

1085658

«6

Ж

Составитель М.Мнщенкова

Редактор М.Дылын Текред И.Метелева КорректорЮ.Макаренко

Ъ/

Заказ 2122/7 Тиран 796. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная,4