Зажимное устройство

 

Изобретение относится к области сварочной техники, используюп1ей принцип сварки трением. Устройство позволяет повысить качество сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемых деталей. При срабатывании гидрораспределителя 15 поршень со штоком 4 левого гидроцилиндра 2 перемещает зажимную колодку 6 и посредством рычага И - ползун 9. В результате этого поворачивается его двуплечий рычаг 12, винт 13 перемещает подпружиненный плунжер 18 .золотника. Поршень со штоком 5 правого гидроцилиндра 3 перемещает зажимную колодку 7 навстречу колодке 6. Редукционный клапан 16 служит для снижения давления питания левого гидроцилиндра 2, что обеспечивает необходимую статическую жесткость следящего гидропривода. Точность центрирования cвapивae в IX деталей определяется величиной рассогласования следящего привода правой зажимной колодки 7 под воздействием нагрузки, создаваемой левой зажимной колодкой 6. При этом левая колодка 6 играет роль активного зажимного элемента, а правая - управляемого упора. 1 ил. /) С со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

SU»1 24803 (51)4 В 23 К 20/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I;;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4008608/31-27 (22) 20.01.86 (46) 23,07.87.Бюл. 11 27 (71) Гомельский политехнический институт (72) С.А.Селезнев, В.Ф.Аникии, В.Д,Волох и Н.А.Старовойтов (53) 621.791.!4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11» 1219296, кл. В 23 К 20/12, 1984.

1 (54) ЗАЖИИНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится х области сварочной техники, использующей принцип сварки трением. Устройство позволяет повысить качество сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемьх деталей, При срабатывании гидрораспределителя !5 поршень со штоком 4 левого гидроцилиндра 2 перемещает зажимную колодку 6 и посредством рычага 11 — ползун 9, В результате этого поворачивается его двуплечий рычаг 12, винт 13 перемещает подпружиненный плунжер 18 золотника. Поршень со штоком 5 правого гидроцилиндра 3 перемещает зажимную колодку 7 навстречу колодке 6. Редукционный клапан

16 служит для снижения давления питания левого гидроцилиндра 2, что обеспечивает необходимую статическую жесткость следящего гидропривода.

Точность центрирования свариваемах деталей определяется величиной рассогласования следящего привода правой зажимной колодки 7 под воздействием нагрузки, создаваемой левой saжимной колодкой 6. При этом левая колодка 6 играет роль активного зажимного элемента, а правая — управляемого упора. 1 нл.

55

1 132

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к машинам для сварки трением, предназначено для зажима неподвижной детали в машине для сварки трением и ее центрирования относительно оси другой детали, зажатой во вращающемся патроне, а также может быть использовано в машинах другого назначения, где возникает необходимоСть зажима детали с силой

300...500 кН и ее центрирования относительно некоторой оси.

Цель изобретения — повышение ка чества сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемых деталей, На чертеже показана принципиаль-. ная схема зажимного устройства.

Устройство содержит корпус 1, левый 2 и правый 3 гидроцилиндры, закрепленные в корпусе 1 и имеющие порш-. ни со штоками 4 и 5, левую эажимную

6 и правую эажимную 7 колодки, соединенные соосно со шч оками 4 и 5, направляющие . 8 корпуса 1, в которых установлены

В зажимные колодки 6 и 7, ползун 9,ось

10 скольжения полэуна 9, закрепленную в корпусе 1, левый рычаг 11, шарнирно соединенный одним концом с левой зажимной колодкой 6, а другим— с ползуном 9, двуплечий рычаг 12, установленный подвижно на оси, закрепленной на ползуне 9, микрометрический винт 13, установленный на одном конце двуплечего рычага 12, правый рычаг 14, шарнирно соединенный одним концом с правой зажимной колодкой 7, а другим — со свободным концом двуп1 лечего рычага 12, двухпоэиционный че тырехлинейный гидрораспределитель 15, соединенный на выходе со штоковой и бесштоковой полостями левого гидроцилиндра 2, редукционный клапан 16, соединенный на входе с питающей гидролинией, а на выходе с гидрораспределителем 15, четырехкромочный проточный золотник, включающий корпус

17 золотника, закрепленный на полэуне 9, плунжер 18 с пружиной 19 и толкатель 20 плунжера 18, установленные в корпусе 17 золотника, при этом вход золотника соединен с питающей и сливной гидролиниями, а выход — со штоковой и бесштоковой полостями право— го гидроцилиндра 3.

Зажимное устройство работает следующим образом..

4803 2

При подаче упр авляюще го си гнала гидрораспределитель 15 переключается и рабочая жидкость начинает поступать в бесштоковую полость а левого гидроцилиндра 2, а из штоковой полости б — на слив, Поршень со штоком 4 перемещает вправо левую эажимную колодку 6 и одновременно посредством левого рычага 11 — ползун

9 вдоль его оси 10 скольжения, вследствие чего совершается поворот двуплечего рычага 12 против часовой стрелки относительно оси, закрепленной на полэуне. Микрометрический винт 13 через толкатель 20 перемещает плунжер

18 и через открывшийся канал в корпусе золотника рабочая жидкость поступает в бесштоковую полость правого гидроцилиндра 3, Благодаря этому поршень со штоком 5 перемещает влево правую зажимную колодку 7. В результате ее перемещения посредством правого рычага 14 осуществляется поворот двуплечего рычага 12 по часовой стрелке, благодаря чему плунжер 18 и толкатель 20 под воздействи,ем пружины 19 перемещаются влево, вслед за микрометрическим винтом 13, приближаясь к нейтральному положению.

Из штоковой полости б гидроцилиндра

3 рабочая жидкость через канал в корпусе золотника поступает на слив. т

В четырехкромочном проточном золотнике через каналы 3 и е с уменьшенными проходными сечениями вследствие смещения плунжера 18 происходит одновременно перетекание рабочей жидкости иэ полости а правого гидроцилиндра 3 на слив, а из питающей магистрали — в полость 6, Так происходит отслеживание правой зажимной колодкой 7 перемещения левой эажимной колодки 6, играющей роль задающего органа.

При подаче управляющего сигнала гидрораспределитель 15 переключается в обратную сторону, вследствие чего поршни гидроцилиндров возвращаются в исходное положение, а зажимные колодки освобождают деталь °

Микрометрический винт 13 служит для регулирования исходного положения плунжера 18 относительно корпуса

17 золотника, а следовательно, и по-, ложения оси детали, зажатой в колодках.

1324803

Q4 = (So 8)Р

1 2 НР

R — — — ) F

Р = — — — (Р

2 1+а где

2ЬЬ Р у й

Ч F P

Точность центрирования свариваемых деталей определяется величиной рассогласования следящего привода правой эажимной колодки под воздействием нагрузки, создаваемой левой зажим- 5 ной колодкой. При этом левую колодку используют как активный,эажимной элемент> аправую - как управляемый упор, Для анализа зависимости рассогласования от величины эажимного усилия 10 используют известный метод, учитывая, что поршни в гидроцилиндрах, приводящие эажимные колодки, одноштоковые.

Для простоты анализа пренебрегаем утечками по радиальному зазору между 15 корпусом золотника и плунжером, кромки их считаем острыми, беэ закруглений, а коэффициенты расхода по всем четырем каналам золотника — равными.

Принимаем следующие обозначения па- 20 раметров: Р„ — давление питания; Р и P — давление в рабочей (бесштоковой) и сливной полостях правого гидроцилиндра; R — нагрузка на правой эажимной колодке (усилие зажима); расходы рабочей жидкости

14 2 через каналы ь и 3 золотника; Q з, Я вЂ” то же, через каналы ъ и е; р— плоскость рабочей жидкости; p — коэффициент расхода; Ч вЂ” скорость порш-30 ня правого гидроцилиндра; F — площадь поршня гидроцилиндра в бесштоковой полости; F — то же, в штоковой по- лости; а = Г /F — отношение площадей поршня в штоковой и бесштоковой З5 полостях; Ь вЂ” длина окна золотника;

h — начальное открытие окна золото ника; h — смещение плунжера золотника от среднего положения (h = 1У); с) — рассогласование йравой эажимной 40 колодки, i — передаточное отношение между правой зажимной колодкой и плунжером золотника; Я вЂ” начальная площадь проходного сечения окна золотника (So = bh ); о Б — изменение 45 площади проходного сечения при взаимном смещении плунжера и втулки.

Рассмотрим уравнения расходов рабочей жидкости в бесштоковой и штоковой полостях гидроцилиндра. 50

Q = (S +IS)y — — Р

З о Р 2

Просуммировав левые и правые части уравнений расходов и разрешив результат относительно V получаем.Г г

V Г(8

F(l+a) P о

+ 4$)((Ра - P, + P — ($0

- 4$)((Ра — P> +)(P,)1.

Принимая во внимание уравнение статического равновесия поршня

FPq aFP2 = R и зависимость между давлениями справедливую для гидропривода с четырехкромочным проточным золотником при любых значениях V находим:

1 R

Р = — — — (аР + )

)+а и F Р

После подстановки выражений Р1 и

Р2 в уравнение для Ч и преобразований получаем:

КчЬо 2

V = — —— () + — -) )()+a )+a ho

R h,)

Х1- — — - (1- — ) а + —— !

Ри F

РиГ

Введем безразмерные параметры

V — i 0) R

Ч d = — — — й

При их использовании уравнение для

V можно привести к виду

Q аРЧ = Q q — (, где (оО 4@" р (Н

0, = (S, - 8)) ->- Р„

I 2 — — — () + )Й к

1+а )+а (I-У) /а + R ) Разрешив его относительно д, получаем

1324803 6 гаемой конструкции зажимного устройства это достигается соответствующей

1+а (1+а) Х i + Га+й + Г: К

1а+ R — 6:К

+ а a+ R + l- а

Данйое выражение определяет зависи- Я мость рассогласования следящего npusopa от скорости поршня и действующей на него нагрузки. Необходимо заметить, что описываемый привод во время рабочего хода работает в двух 15 режимах: сближения зажимных колодок (Ч ф О, R О) и зажатия детали (V О, в. 74 О).

Определим, например, относительное рассогласование привода предла- 20 гаемого эажимного устройства для следующих значений диаметров поршня, штока и относительной нагрузки:

140 мм, dhT = 60 мм R = 0,9.

Р— dwy

0 816

13 2 ь ь a+R - l-Ь ф 0,61.

a+R + 1-R пан, соединенный на входе с питающей

35 гидРолинией, а íà выходе — с гидрои толкателем жестко закреплен на полф5 эуне, двуплечим рычагом, смонтирован2

+ а+1

При подстановке R = 1 получаем К =: О, т.е. при силе зажатия, определяемой равенством R = P>F, привод ут- 50 рачивает статическую жесткость. Для ее обеспечения необходимо выполнение неравенства R

F, которое существует, если давление в бесштоковой полости левого гидроцилиндра ниже,чем 55 давление питания золотника. В предлаВНИИПИ Заказ 3001/11

Тираж 974.

Подписное

Производств.-полиграф. пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Принимая Ьр = 15 мкм, i =- 1, абсолютное рассогласование вычисляем по формуле

d 3 †. - " 9 мкм.

1

/М

Полученный результат свидетельствует о высокой жесткости привода. В общем случае жесткость привода можно оценить параметром К = dR/d3 R который для рассматриваемого случая определя- ется формулой настройкой редукционного клапана 16.

При помощи микрометрического винта 13 можно скомпенсировать то небольшое рассогласование, которое возникает под действием нагрузки, Приведенный математический анализ свидетельствует о способности указанной схемы зажимного устройства обеспечивать высокую точность центрирования неподвижной детали относительно вращающейся, а следовательно, повысить качество свариваемых деталей.

Формула изобретения

Зажимное устройство преимущественно машин для сварки трением, содержащее корпус, закрепленные в нем гидроцилиндры одинакового диаметра с одноштоковыми поршнями, направляющие кор" пуса, зажимные колодки, соединенные соосно со штоками поршней и смонтированные в направляющих корпуса, ползун, ось скольжения которого закреплена в корпусе, один рычаг, шарнирно соединенный одним концом с одной зажимной колодкой, а другим — с ползуном, второй рычаг, шарнирно соединенный с другой эажимной колодкой, двухпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель и редукционный клараспределителем, о т л и,ч а ю щ е е" с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемых деталей, зажимное устройство снабжено четырехкромочным проточным золотником, корпус которого с подпружиненным плунжером ным с возможностью поворота на оси, закрепленной на ползуне, микрометрическим винтом, установленным на одном конце двуплечего рычага, другой конец которого шарнирно соединен с вторым Рычагом, при этом вход золотника соединен с питающей и сливной гидролиниями, а выходы золотника и гидрораспределителя — со штоковой и бесштоковой полостями соответствующих гидроцилиндров.