Подвижные части штамповочного молота

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 21 J 13/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! 0 (с

Щ о

ОО (21) 4876248/27 (22) 06.08.90 (46) 07.10.92. Бюл, М 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения им. А,И.Целикова (72) С.Ю.Сосенко, Ю,П.Кирдеев, С,А.Новиков и А.П,Товпыга (56) Коган М,С. и др, Повышение надежности узла падающих частей паровоздушных штамповочных молотов. — Кузнечно-штамповочное производство, 1972, М 10, с.25-27.

Зайденберг Г,Я. Динамические расчеты штока моло.а. Калинин, Калининский политехнический институт, 1969, с.56 — 58.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам штамповочных молотов.

Известны подвижные части штамповочного молота, содержащие бабу и закрепленный в ней шток с поршнем (1).

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются подвижные части штамповочного молота, шток которого выполнен ступенчатым, Известно два варианта такой конструкции штока: полный и сплошной (2).

Недостатком известных конструкций подвижных частей является низкая долговечность штока и бабы, обусловленная высоким уровнем знакопеременных напряжений, воз- . никающих при технологических ударах; в штоке, а также на верхних и боковых поверхностях бабы.

При использовании ступенчатого штока его посадка в бабу осуществляется по уве. 5U(„) 1766568 А1 (54) ПОДВИЖНЫЕ ЧАСТИ ШТАМПОВОЧНОГО МОЛОТА (57) Использование; при обработке металлов давлением, в конструкциях штамповочных молотов. Сущность изобретения: устройство содержит бабу и закрепленный в ней шток с поршнем. Боковые поверхности бабы на отрезке не менее 1/5 ее высоты выполнены скошенными под углом

45 — 80 к горизонтальной пло-кости. В веохней центральной части бэбь. выполнен выступ, сопряженный с указанными поверхностями, 1 ил, личенному диаметру, что сслабляет несущую способность поперечных сечений бабы, Ступенчатый шток сложен в изготовлении из-за наличия трудоемких операций механической обработки, а выполнение полого ступенчатого штока тяжелых молотов ограничено технологическими возможностями оборудования, так как в молотах с массой падающих частей (м,п ч.) 10 — 25 т длина штока составляет 3,5-4,6 м.

Применение сплошного ступенчатого штока связано с дополнительными сложностями при сборке и установке узла подвижных частей, так как сначала весь шток с насаженным поршнем проводят сверху через сквозное отверстие в дне цилиндра, а потом запрессовывают его в бабу. Таким образом между посадочными поверхностями штока и отверстия остается зазор, устранение которого трудно реализуется на практике.

1766568

Целью изобретения является повышение долговечности подвижных частей штамповочного молота путем снижения действующих напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в известных подвижных частях штамповочного молота, содержащих бабу и закрепленный шток с поршнем, согласно изобретению, баба на отрезке не менее 1/5 ее высоты выполнена со скосами внешних боковых поверхностей под углом a = 45 — 80 к горизонтальной плоскости и сопряженным с ними выступом в верхней центральной части.

Такое конструктивное выполнение подвижных частей штамповочного молота позволяет значительно повысить долговечность штока и бабы за счет снижения не менее чем на 25 Д максимальной величины действующих волновых напряжений в штоке и устра нения зон растягивающих напряжений на боковых и верхних поверхностях бабы, Кроме того, по сравнению с прототипом, исключаются трудоемкие операции механической обработки ступенчатого штока, упрощается процесс сборки и установки подвижных частей, Положительный эффект достигается лишь при соблюдении вышеприведенных значений угла а и размера отрезка, на котором выполняются скосы и сопряженный с ними выступ. При выполнении скосов и сопряженного с ними выступа на отрезке менее

1/5 высоты бабы и угле а<45 или а > 80 эффект снижения действующих волновых напряжений в штоке практически не ощутим, что доказано экспериментальными исследованиями на моделях.

B известных источниках научно-технической информации не обнаружены технические решения с признаками, сходными с предложенным техническим решением, что .позволяет сделать вывод о соответствии предложенного критерию изобретения "существенные отличия"..

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где изображены подвижные части штамповочного молота.

Подвижные части штамповочного молота содержат бабу 1 и закрепленный в ней шток

2 с поршнем 3. Баба на отрезке Н, который

1 составляет не менее 1/5 ее. высоты Н, выполнена с постепенно уменьшающимися поперечными сечениями по мере удаления от подштамповой поверхности 4 за счет профилирования внешних боковых поверхностей. Указанные подвижные части штамповочного молота могут быть выполнены следующим образом. В бабе 1 на отрезке

Н, который составляет не менее 1/5 ее

55 высоты Н, выполнены скосы боковых поверхностей 5 под углом a =.45 — 80 к горизонтальной плоскости и сопряженный с ними выступ 6 в верхней центральной части.

Подвижные части штамповочного молота работают следующим образом.

Под действием усилия энергоносителя на поршень 3 происходит разгон подвижных частей. При соприкосновении с заготовкой в результате резкого торможения подвижные части подвергаются динамическому нагружению, При штамповке в окончательном ручье, а также при соприкосновении штампов, величина времени удара ty соизмерима с полупериодом пробега продольной волны напряжений в подвижных частях 0,5 Т .ч., например, для штамповочных молотов с

M.ï,÷. 5-25 т; ty>(p 0,001 с; 0,5 Тп.ч. = 0,001—

0,002 с. B этом случае изменение действующих напряжений в подвижных частях имеет волновой характер. Кроме того, соотношение продольных и поперечных размеров, геометрическая форма подвижных частей предопределяет наличие не только продольных, но поперечных и отраженных волн, а также зон концентрации напряжений.

Волновое возмущение, вызванное ударом подвижных частей по заготовке, распространяется по бабе 1, штоку 2 с поршнем

3 и обратно. Волны напряжений по мере достижения наклонных боковых и горизонтальных верхних поверхностей бабы отражаются, а затем частично гасятся в силу симметричной конструкции подвижных частей относительно вертикальной оси. Таким образом достигается эффект снижения волновых напряжений в штоке. Кроме того, постепенное уменьшение поперечных сечений бабы по мере удаления от подштамповой поверхности при выполнении скосов и сопряженного с ними выступа позволяет более равномерно распределить напряжения по сечениям бабы и штока, При выполнении подвижных частей штамповочного молота согласно изобретению максимальные напряжения в штоке снижаются не менее чем на 25 / и устраняются зоны растягивающих напряжений на боковых и верхних поверхностях бабы.

Достижение вышеуказанного йоложительного эффекта подтверждено экспериментальными исследованиями, выполненными на моделях методом динамической фотоупругости (ДФУ). Метод ДФУ позволяет наиболее точно отразить волновой характер изменения напряжений в подвижных частях штамповочного молота.

При описании модельного эксперимента волновые напряжения приведены в относительных величинах в виде коэффициента

10

Ф В 5

35 усилия волновых напряжений К„ . Величина

К равна отношению напряжений в области концентрации к напряжениям, возникающим в прямоугольной модели с размерами, подобными ширине бабы и высоте подвижных частей.

Модельные эксперименты показали, что при выполнении бабы со скосами внешних боковых поверхностей и сопряженным с ними выступом в верхней центральной части по сравнению с обычной конструкцией ей подвижных частей, принятой за аналог, коэффициент усилеййя волновых напряжений снижается с 1,8 до 1,3 и по сравнению с прототипом — с 1,6 до 1,3. При этом действующие волновые напояжения снижаются соответственно на 30;4 и 25, .

Выполнение в бабе одних только скосов не приводит к ощутимому уменьшению напряжений в штоке.

На верхних и боковых поверхностях подвижных частей, принятых за аналог и прототип, возникают переменные напряжения, при этом растягивающие напряжения превышают начальные сжимающие, а их усилие достигает величины К„= 1, Выполнение скосов боковых поверхностей бабы под углом а>45 к горизонтальной плоскости устраняет зону растягивающих напряжений на боковых и верхних поверхностях. При выполнении скосов под углом а < 45 или а> 80, зона растягивающих напряжений не устраняется, В результате экспериментальных исследований на моделях подвижных частей с различными вариантами выполнения скосов внешних боковых поверхностей бабы и выступа в ее верхней центральной части установлено, что чем более плавно и на большем отрезке Н осуществлено постеI пенное уменьшение поперечных сечений бабы по мере удаления от подштамповой поверхности, тем больше эффект снижения волновых напряжений в штоке, При этом постепенное уменьшение поперечных сечений бабы должно быть выполнено на отрезке Н, составляющем не менее 1/5 высоты

I бабы Н, иначе снижение волновых напряжений в штоке практически не ощутимо.

Для достижения требуемого эффекта по снижению действующих волновых напряжений в штоке, а также с учетом конструктивных особенностей и геометрических параметров подвижных частей, рекомендуется: соотношения поперечных размеров подвижных частей

d/Bz; В /В1; Bi/Á принимать в пределах 0,5—

G 8, а высоту выступа Н в верхней центральной части бабы — 0,5 — 1,5 диаметра штока d.

Принимать рекомендуемые размеры для подвижных частей следует с учетом обеспечения их прочностнОЙ надежности, Использование предложенного технического решения позволит, по сравнению с прототипом, повысить срок службы штока не менее чем в 2 раза и бабы — в 1,5 раза, устранить трудоемкие операции механической обработки ступенчатого штока, облегчить сборку и установку подвижных частей, сократить простои молотов, связанные с частой заменой штока и бабы.

В настоящее время на предприятиях нашей страны эксплуатируется около 60 молотов с м.п,ч. 10 — 25 т. Срок службы штока составляет 1-2 месяца, бабы — 6-12 месяцев; стоимость штока 1000 — 2200 руб., бабы

3500 — 12500 руб. Таким образом годовой экономический эффект от повышения долговечности подвижных частей при внедрении предлагаемого изобретения для единицы

Оборудования составит от 4200 до 20000 руб., а Ожидаемый годовой экономический эффект в народном хозяйстве — около 700 тыс. руб.

Внедрение предложенных подвижных частей штамповочного молота с м.п.ч. 16 т планируется в 1991 г, на Чебаркульском металлургическом заводе, Формула изобретения

Подвижные части штамповочного молота, содержащие бабу и закрепленный в ней штокс поршнем,отл ича ю щиеся тем; что, с целью повышения долговечности путем снижения действующих напряжений, баба на отрезке не менее 1/5 ее высоты выполнена со скосами внешних боковых поверхностей подуглом a=45 — 80 к горизонтальной плоскости и сопряженным с ними выступом в верхней центральной части.

1766568

Составитель С.Сосенко

Редактор С.Горячева Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Заказ 3503 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101