Высокоскоростной молот

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно кузнечному I оборудованию. Цель - расширение технологических возможностей за счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления. Высокоскоростной молот содержит смонтированные на станине 1 рабочий цилиндр 4 с бабой 5 и соединенную со штоками цилиндров гильзу 9, В ее стенке установлен узел 32 пода чи топливной смеси. После подъема гильзы 9 и герметизации штампового пространства включается рабочий ход молота. Баба 5-идет вниз, нажимает на исполнительный элемент клапана 40, который производит впрыскивание топливной смеси через узел 32. Топливная смесь загорается и при деформировании бабой 5 поковки обеспечивает дополнительный термодинамический эффект. 6 ил. /7 (Л -8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д01 B 21 J 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4124382/25-27 (22) 24.09.86 (46) 07.10.88. Бюл. В 37 (75). В.П.Коротков (53) 621.074 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 667310, кл. В 21 J 7/26,10.03.75. (54) ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МОЛОТ (57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно кузнечному оборудованию. Цель — расширение технологических возможностей за счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления. Высокоскоростной молот содержит смон„„SU„„1428524 А 1 тированные на станине 1 рабочий цилиндр 4 с бабой 5 и соединенную со штоками цилиндров гильзу 9. В ее стенке установлен узел 32 подачи топливной смеси. После подъема гильзы 9 и герметизации штампового пространства включается рабочий ход молота.

Баба 5 -идет вниз, нажимает на исполнительный элемент клапана 40, который производит впрыскивание топливной смеси через узел 32. Топливная смесь загорается и при деформировании бабой 5 поковки обеспечивает дополнительный термодинамический эффект.

6 ил.

1428524

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции оборудования для обработки металлов давлением.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей эа счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления.

На фиг.1 показан высокоскоростной молот, вид спереди; на фиг.2— то же, вид сбоку; на фиг.3 — то же, фрагмент; на фиг.4 — термодинамичес:кий цикл молота в координатах объем—

:давление; на фиг.5 " то же, в коор- 15 динатах энтропия — температура; на фиг.6 — график температуры и давления во время рабочего цикла.

Высокоскоростной молот содержит станину 1 и соосно смонтированные в 20 ней камеру 2 сгорания, расширительный ,:цилиндр 3, рабочий цилиндр 4 и бабу ."

:с верхней частью 6 инструмента, ниж:няя часть 7 которого установлена на шаботе 8. Стенки камеры 2 сгорания 25 выполнены в виде цилиндрической гильзы 9, охватывающей нижнюю часть 10 расширительного цилиндра 3 и верхнюю часть 11шабота 8 и снабженной механизмом 12 вертикального перемещения.

Цилиндр 4 снабжен поршнем 13, соединенным с бабой 5 посредством штока

14 и образующим поршневую 15 и штоко=. вую 16 полости, имеющие обратный 17 и прямой 18 клапаны. Баба 5 выполнена в виде поршня, снабженного уплотни-. тельными кольцами 19, взаимодействующими со стенкой расширительного цилиндра 3.

Механизм 12 вертикального перемеще-,

9, и клапаны 23 управления. На нижней части 10 расширительного цилиндра 3 и верхней части 11 шабота 8 преду45 смотрены уплотнительные кольца 24 и

25 для обеспечения герметичности камеры 2 сгорания в процессе ковки.

В расширительном цилиндре 3 выполнены впускные 26 и выпускные 27 ок- 50 на, соединенные посредством трубопроводов 28 и 29 с воздушным фильтром

30 для подачи заряда свежего воздуха и коллектором 31 для сбора отработанной рабочей среды соответственно.

Впускные 26 и выпускные 27 окна расположены в верхней части расширительного шшиндра 3, при этом впускные: окна 26 расположены несколько ниже выпускных окон 27 для их более раннего открытия и обеспечения работы молота по более надежной бесклапанной петлевой схеме газообмена.

В стенке гильзы 9 установлена форсунка 32 для подачи, топлива в камеру 2 сгорания, содержащая плунжерный насос 33 с толкателем 34 и электромагнитом 35, клапан 36, регулировочную иглу 37 и распылитель 38.

Топливо к форсунке 32 подается по телескопическому трубопроводу 39 топливным насосом низкого давления из топливного бака через топливный фильтр (не показаны).

Питание электромагнита 35 осуществляется от источника (не показан) через прерыватель 40, кулачок 41 которого в процессе ковки взаимодействует с нижним торцом бабы 5,обеспечивая впрыск топлива в камеру 2 сгорания в момент удара с требуемым опопережением зажигания.

Для удержания подвижных частей молота в верхнем положении предусмотрен узел фиксации в виде разрезной цанги 42, содержащей втулку 43 с пружинными фиксаторами 44. Между цангой 42 и втулкой 43 имеются пружины

45. В корпусе 46 механизма запирания смонтированы приводные цилиндры 47, штоки 48 которых соединены с цангой

42. В нижней части 49 корпуса 46 размещена дополнительная разрезная цанга 50, связанная с втулкой 43 рычагами 51 и корпусом 46 пружинами

52 растяжения. Цанга 50 взаимодействует с корпусом 46 но выполненной в нем конической поверхности 53. Порш" невые полости цилиндров 47 сообщаются с источником управляющего энергоносителя (не показан) посредством трубопровода 54.

В гильзе 9 может быть предусмот- . рен автоматический пусковой клапан

55, связанный с источником энергоносителя (не показан) посредством телескопического трубопровода 56.

Высокоскоростной молот работает следующим образом.

Перед началом рабочегб хода баба

5 с верхней частью 6 инструмента, шток 14 и поршень 15 удерживаются в верхнем положении узлом фиксации — трубопровод 54 сообщен со сливной магистралью, разрезная цанга 42 расклинена, дополнительная разрезная

14285 цанга 50 заклинена и прочно охватывает шток 14. Обратный 17 и прямой

18 клапаны цилиндра 4 управления закрыты, воздух в поршневой полости

15 сжат, а в штоковой 16 разрежен.

Цилиндрическая гильза 9 камеры 2 сгорания находится в нижнем положе- нии." клапаны 23 управления гидроцилиндров механизма 12 вертикального перемещения сообщены со сливной магистралью.

Нагретая до ковочной температуры заготовка укладывается на нижнюю часть 7 инструмента. Клапаны 23 управления сообщаются с напорной магистралью, и поршни 20 гидроцилиндров механизма 12 вертикального перемещения своими штоками 21 перемещают гильзу 9 вверх. При этом в результате о взаимодействия гильзы 9 с уплотнительными кольцами 24 и 25 нижней части 10. расширительного цилиндра 3 и верхней части 1.1 .шабота 8 осущест. вляется герметизация камеры 2 сгора- 25 ния и подготовка рабочего хода.

Трубопровод 54 сообщается с напорной магистралью, штоки 48 приводных цилиндров 47 перемещают разрезную цангу 42 вниз, втулка 43, преодоле-. вая сопротивление пружин 45, садится на пружинные фиксаторы 44, движение втулки 43 через рычаги -51 передается дополнительной разрезной цанге 50, которая, несмотря на сопротивление пружин 52 растяжения, расклинивается

35 и освобождает шток 14.

Потенциальная энергия массы подвижных частей молота, сжатого в надпоршневой полости 15 и разреженного в подпоршневой полости 16 воздуха, трансформируется в кинетическую энергию верхней части 6 инструмента, используемую для деформирования заготовки, находящейся на нижней части 7

45 инструмента.

В процессе движения вниз баба 5, выполненная в виде поршня, перекрывает впускные 26 и выпускные 27 окна и сжимает воздух в замкнутом объеме расширительного цилиндра 3 и камеры 2

50 сгорания ° Протекает процесс а — с изоэнтропийного сжатия, температура

Т и давление P воздуха повьппаются.

Незадолго до удара (пунктирная вертикаль на фиг.6) кулачок 41 прерыва55 теля 40 взаимодействует с нижним торцом бабы 5, на электромагнит 35 форсунки 32 подается питание, толкатель

24 4

34 воздействует на плунжерный насос 33, который через регулировочную иглу 37, клапан 36 и распылитель 38 вспрыскивает распыленное топливо, подаваемое по телескопическому трубопроводу 39, в камеру 2 сгорания.

При взаимодействии впрыснутого распыленного топлива с горячим воздухом в камере 2 сгорания происходит воспламенение и сгорание топлива и ! осуществляется процесс с-z -д изохорно-изобарного подвода теплоты.

Температура Т и давление P еще более повышаются и достигают максимальных значений Т и Р, оказывая влияние на пластичность заготовки. При этом эффекты температуры и давления не просто суммируются, а создается качественно новое состояние, характеризующееся высокой пластичностью даже труднодеформируемых металлических материалов.. Затем производится удар и деформирование заготовки в верхней 6 и нижней 7 частях инструмента.

Далее протекает процесс z — - Ь изоэнтропийного расширения высокотемпературной рабочей среды высокого давления, являющейся смесью продуктов сгорания топлива и остаточного воздуха, в расширительном цилиндре 3.

В этом процессе подведенная теплота трансформируется в механическую работу: подвижные части молота быстро устремляются вверх, запасая потенциальную энергию, поршень 13 сжимает воздух в надпоршневой полости 15 и создает разрежение в подпоршневой полости 16, что также способствует повышению энергии последующего удара при, рабочем ходе.

При движении бабы 5 вверх сначала открываются впускные 26, а затем выпускные 27 окна. Протекает процесс

Ь вЂ” а изохорного отвода теплоты в окружающую среду: отработанные газы по трубопроводу 29 удаляются в коллектор 31, а объем расширительного цилиндра 3 и камеры 2 сгорания по трубопроводу 28, пройдя через воздушный фильтр 30, заполняется свежим зарядом воздуха по бесклапанной пет" i левой схеме газообмена.

Шток 14 при движении вверх заклинивает разрезную цангу 42 и увлекает ее вместе с втулкой 43, несмотря на сопротивление пружинных фиксаторов

1428524

30 Высокоскоростной молот, содержащий смонтйрованные на станине рабочий цилиндр с бабой, .узел фиксации верхнего положения бабы, гильзу, соединенную со штоками приводных цилинд 15 ров и установленную на станине с возможностью перемещения в штамповое пространство для его герметизации отличающийся тем, что, с целью расширения технологических

40 возможностей за счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления, он снабжен установленным в стенке гильзы узлом подачи топливной смеси и клапаном с

4 аппаратом управления, а исполнительный элемент Последнего размещен на станине с возможностью взаимодейст,вия с бабой.

44. Движение втулки 43 заставляет рычаги 51 и пружины 52 растяжения заклинивать дополнительную разрезную цангу 50, что затормаживает движение штока 14 вверх. Дойдя до определенного положения, шток 14 устремляется вниз, разрезная цанга 42 расклинивается, а дополнительная разрезная цанга 50 из-за трения о шток 14 до- 10 полнительно самозаклинивается, надежно охватывает шток 14 и препят. ствует его дальнейшему движению, т.е. осуществлению повторного удара.

При необходимости многоударной, 1б работы молота трубопровод 54 соединяется со сливом, во время хода штока 14 вниз вследствие сил трения о ыток 14 разрезная цанга 42 расклинивается, преодолевая усилие пру- 20 жин 45, и не мешает движению штока 14 вниз, накопленная потенциальная энергия вновь расходуется на деформирование заготовки. Повторяются процесt сы а-с, с-z -z z-b и Ь-а, которые составляют замкнутый термодинамичес-! кий цикл а-с-z --z-b-а, аналогичный циклу двухтактного дизеля.

Результатом осуществления цикла а-с-z --z-b-а является пластификация труднодефориируемой заготовки и генерирование механической энергии для нанесения ударов по заготовке.

При движении бабы 5 вниз, если давление в надпоршневой полости 15 станет ниже атмосферного давления в результате неизбежных утечек, обратный клапан 17 открывается и впускает дополнительную порцию воздуха в надпоршневую полость 15. При движении бабы 5 вверх обратный клапан 17 автоматически закрывается и не препятствует накоплению потенциальной энер" гии при холостом ходе.

При движении бабы 5 вниз, если давление н подпоршневой полости 16 станет вьш е атмосферного давления в результате неизбежных протечек, прямой клапан 18 открывается и выбрасывает воздух в атмосферу иэ подпоршневой полости 16. При движении бабы 5 вверх прямой клапан 18 автоматически закрывается и не препятствует накоплению потенциальной энергии за счет создания разрежения в подпоршневой полости 16 при холостом ходе.

При длительных остановках, когда баба 5 находится в нижнем положении и верхняя часть 6 инструмента покоится на нижней его части 7, пуск молота осуществляется через автоматический пусковой клапан 55 путем подачи энергоносителя по телескопическому трубопроводу 56. Возможен пуск путем подачи энергоносителя .в штоковую полость 16. В этом случае на период пуска прямой клапан 18 должен

I быть заблокирован.

Экономический эффект обеспечивается за счет расширения технологических возможностей.

Формула и э о б р е т е и и я

1428524

1428524

Фие.6

Фиг. Ф

Составитель И.Базунов

Редактор Н.Тупица Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 5076/16 Тираж 589 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4