Пресс гидравлический большой мощности

 

Использование: обработка металлов давлением, а именно область тяжелого кузнечно-прессового машиностроения. Сущность изобретения: гидравлический пресс содержит станину с верхней и нижней неподвижными поперечинами и гидропривод. Подвижное силовое гидроприводное устройство пресса выполнено в виде диска. Диск установлен с возможностью осевого перемещения относительно нижней неподвижной поперечины в направляющих. Направляющие укреплены на автономном фундаменте посредством кронштейнов. Кронштейны размещены в окнах опорного кольца, которое установлено между неподвижными поперечинами. Вокруг подвижного диска на нижнюю неподвижную поперечину свободно установлена вертикальная кольцевая стенка. Гидропривод пресса выполнен в виде трубопроводов и запорно-регулирующих устройств. Они соединяют полость под подвижным диском с водоемом, находящийся выше пресса. 9 з.п.ф-лы. 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к области тяжелого кузнечно-прессового машиностроения.

Известен крупнейший в мире многоцилиндровый гидравлический пресс, состоящий из станины, содержащей верхнюю и нижнюю неподвижные поперечины и соединяющие их детали подвижного силового гидроприводного устройства, содержащего подвижную поперечину и гидроцилиндры, гидропривода и устройства подачи инструмента и заготовок в рабочую зону (1).

Недостатки известной конструкции заключаются в следующем.

1. Сложность и дороговизна изготовления, связанные, в первую очередь, с тем, что детали крупнейших прессов находятся на пределе технических возможностей по изготовлению из-за габаритов и веса. В зависимости от схемы исполнения и назначения прессов предельными по изготовлению могут быть как, например, колонны, поперечины и станины в целом, так и цилиндры. Даже транспортирование деталей к месту сборки представляет собой сложную техническую задачу. Изготовляются такие прессы на специализированных заводах с использованием уникального дорогостоящего оборудования. Далеко не каждой промышленно развитой стране под силу задача изготовления крупнейших прессов. Например, самые мощные гидравлические прессы усилием 65000 75000 тс изготовлены только в СССР.

2. Ограниченные технологические возможности прессов, что также связано с предельными техническими возможностями изготовления. Нельзя увеличить или изменить в желаемую сторону хотя бы один из технологических параметров (мощность, рабочий ход, штамповое пространство) без ущерба другим. Например, самые мощные известные многоцилиндровые прессы (усилием до 65000 75000 тс) позволяют штамповать крупные в плане детали только со сравнительно низким удельным давлением деформирования. На таких прессах невозможно штамповать труднодеформируемые поковки, где требуется сосредоточенная нагрузка. Объясняется это тем, что площади неподвижных и подвижной поперечин многоцилиндровых прессов велики, а допустимые удельные давления на них слишком малы.

Для штамповки поковок с высоким удельным давлением деформирования известными преимуществами обладают одноцилиндровые прессы (в том числе, с трубной и обмотанной станинами и сверхвысоким давлением рабочей жидкости). Однако такие прессы существенно проигрывают по сравнению с многоцилиндровыми в мощности и в величинах штампового пространства и рабочего хода.

На них невозможно штамповать крупные поковки. Связано это также с ограниченными техническими возможностями изготовления основных узлов пресса (прежде всего, цилиндра и станины). Этим объясняется, например, что трубные прессы имеют минимальную металлоемкость, однако, это не сделало их конкурентоспособными с другими видами прессов и не привело к вытеснению традиционных схем машин Этими же причинами объясняется довольно узкая специализация тяжелых прессов по видам работ, что является также серьезным недостатком, поскольку снижается интенсивность использования и сдерживается окупаемость. Строительство дорогостоящих тяжелых прессов только для ограниченного вида работ это вынужденные экономические потери, связанные с принципиальными недостатками известных конструкций.

3. Неэкономичное использование энергии. Известные конструкции прессов имеют весьма низкий экономический КПД (коэффициент полезного действия). Например, пресс с насосно-аккумуляторным приводом (именно такие приводы имеют мощные прессы) имеет эффективный КПД, равный 0,26 0,33, а полный экономический КПД (т.е. с учетом затраченной энергии топлива на тепловой, например, электростанции, где КПД равен 0,21) составляет всего лишь 0,055 - 0,07, или иначе 5,5 7,0% То есть, более 90% затраченной энергии топлива теряется бесполезно. Если учесть, что мощные прессы являются крупными потребителями электроэнергии, и что в промышленных странах имеет место энергетический кризис, то указанный недостаток становится весьма существенным.

Кроме того, для известной конструкции характерны также высокая металлоемкость и низкая штучная производительность.

Высокая металлоемкость обусловлена конструкцией и объясняется, прежде всего, тем, что пресс состоит в основном из крупногабаритных монолитных деталей, для которых невозможно применить эффективные упрочняющие методы механической и термической обработки. В связи с этим основная масса металла работает при весьма низких удельных напряжениях. Например, поперечины и колонны при 450 600 кгс/см². Кроме того, из-за необходимости компоновки нескольких рабочих цилиндров для получения заданной мощности, поперечины велики по площади и, следовательно, испытывают значительные изгибающие моменты, которые передаются затем на колонны. Для восприятия этих моментов габариты и масса увеличиваются. Мало того, из-за стесненности конструкции и сложности форм ее элементов, почти все основные узлы пресса испытывают сложное напряженное состояние. В связи с этим в разных сечениях металл нагружен неравномерно, большой процент его недозагружен или вообще незагружен. По этой причине также имеет место завышенный расход.

Низкая штучная производительность объясняется тем, что операции установки заготовок в штамп, подача штампов в рабочую зону пресса, их возвращение, выталкивание поковок из штампов трудоемки и продолжительны во времени, поскольку речь идет о манипуляциях с тяжелыми, крупногабаритными деталями, осуществляемых в стесненных условиях пресса с помощью громоздких выдвижных столов и мощных гидромеханизмов (для сведения следует отметить: усилие на плунжере выдвижного стола достигает 5% а выталкивателя 6% от номинального усилия пресса). Во время указанных продолжительных и трудоемких вспомогательных операций основной рабочий орган пресса вынужденно простаивает. Поэтому, чем мощнее пресс, тем ниже штучная производительность. Например, на прессах усилием свыше 10000 тc производительность не более 4-х штук в час.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения заключается в устранении-перечисленных недостатков, а именно: упрощение и удешевление изготовления пресса, снижение его металлоемкости; увеличение мощности и расширение его технологических возможностей; повышение производительности пресса; экономия электрической энергии и внедрение энергосберегающих производств.

Сущность изобретения, обеспечивающая достижение указанного технического результата, заключается в следующем: пресс снабжен свободно установленной на нижнюю неподвижную поперечину кольцевой вертикальной стенкой; станина снабжена установленным между неподвижными поперечинами опорным кольцом с окнами; подвижное силовое гидроприводное устройство выполнено в виде диска, установленного внутри кольцевой вертикальной стенки с возможностью осевого перемещения относительно нижней неподвижной поперечины в направляющих, укрепленных на автономном фундаменте посредством кронштейнов, размещенных в окнах опорного кольца, при этом в качестве источника рабочей среды использован водоем, связанный трубопроводом и запорно-регулирующими устройствами с полостью под подвижным диском, уровень отметки которого находится выше уровня расположения подвижного диска, а в качестве гидропривода используют давление водяного столба, образованного разницей уровней расположения водоема и подвижного диска.

Указанные существенные признаки являются отличительными от прототипа и достаточными во всех случаях реализации изобретения. Технический результат они обеспечивают в совокупности с другими существенными признаками, а именно: неподвижные поперечины выполнены в виде дисков, стянутых между собой силовыми элементами малого сечения, рассредоточенными снаружи по периметру, причем размещены они так, что между ними имеются просветы напротив окон опорного кольца.

пресс снабжен скрепленной с опорным кольцом промежуточной неподвижной поперечиной и устройством подачи инструмента и заготовок в рабочую зону, выполненным в вида подштамповой тележки на рельсовом пути, размещенном на этой промежуточной поперечине и соединенном с внешним рельсовым путем;
пресс снабжен гидроаккумуляторами, при этом в ходе опускания подвижного диска под действием собственного веса полости под поршнями гидроцилиндров выравнивающей гидросистемы соединены с зарядными полостями гидроаккумуляторов.

Связь существенных признаков с техническим результатом заключается в следующем.

В отличие от известной конструкции пресса, где подвижное силовое гидроприводное устройство состоит из подвижной поперечины и нескольких гидроцилиндров, предложенная конструкция снабжена лишь диском и свободно установленной вокруг диода вертикальной кольцевой стенкой, образующей рабочий резервуар. В связи с этим упрощается конструкция, исключаются сложные уникальные детали. Исключаются, например, как таковые, гидроцилиндры с плунжерами, подвижная поперечина. Снимаются ограничения в изготовлении, связанные с габаритами: представляется возможным изготовить как диск, так и стенку практически любых размеров, необходимых для получения заданных мощности и рабочего хода. Исключение уникальных cложных узлов исключает также жесткие требования к применяемым материалам. Предложенная конструкция обеспечивает возможность широкого выбора используемых для изготовления материалов.

В отличие от известной конструкции пресса, где подвижное силовое гидроприводное устройство перемещается по колоннам или стойкам, как по направляющим, отрицатально воздействуя на них попоречными силами и изгибающими моментами, в прадлагаемой конструкции подвижное устройство (подвижный диск) перемещается по направляющим, установленным на автономном фундаменте, не оказывая на вертикальные несущие элементы пресса никаких поперечных усилий или моментов. Именно для этой цели опорное кольцо снабжено окнами для размещений установочных кронштейнов направляющих. Условия работы несущих элементов существенно облегчаются.

Надежно сцентрированный автономными направляющими подвижный диск центрирует, в свою очередь, свободно установленную вокруг него стенку. Во время перемещения подвижного диска стенка самоустанавливается, чем обеспечивается работоспособнооть и надежность. Кроме того, свободная установка стенки компенсирует деформации станки от давления рабочей жидкости.

Станина, состоящая из поперечин, выполненных в виде дисков, между которыми установлено опорное кольцо и которые стянуты между собою силовыми элементами малого сечения, рассредоточенными по периметру, позволяет, во-первых, высвободить внутри максимальную площадь для размещения подвижного диска достаточно большого диаметра для получения заданной мощности обеспечить рациональное и удобное для монтажа рассредоточение по развитому периметру необходимого количества несущих вертикальных элементов, способных удержать значительные усилия, превыщающие усилия известного пресса. Во-вторых, поскольку силовые вертикальные элементы (стягивающие и опорные) рассредоточены за счет большого периметра "тонким слоем", обеспечивается возможность введения укрепленных на автономном фундаменте кронштейнов для установки направляющих подвижного диска внутрь пресса. Кроме того, предложенная станина максимально высвобождает рабочую зону пресса.

Вертикальные несущие элементы станины, воспринимающие только вертикальные усилия, просты по конструкции и в изготовлении, практически не ограничены по высоте (в отличие от колонн), обеспечивают широкие возможности в выборе материалов для изготовления (ленты, проволока, канаты, стандартный прокат, бетон и т.д.) и позволяют значительно экономить металл, поскольку элементы малого сечения значительно превосходят массивные детали по прочности, благодаря возможности применения термомеханической обработки.

Рациональны также (в части несущей способности и возможности экономичного изготовления) конструкции неподвижных поперечин, выполненных в виде дисков, которые воспринимают усилия, рассредоточенные по периметру и равнораспределенные по площади в средней части. Конструкция позволяет успешно применить, в том числе, железобетон.

Таким образом, конструкция основных узлов пресса (станины и гидроприводного силового устройства) позволяет упростить и удешевить его изготовление, снизить металлоемкость, при одновременном увеличении мощности, рабочего хода и штампового пространства.

Предложенная совокупность признаков позволяет скомпоновать внутри пресса подвижный диск такой площади, что ее будет достаточно для получения значительных рабочих усилий при использовании лишь напора водяного столба, обусловленного превышением реально существующих искусственных или естественных водоемов над уровнем пресса, В связи с этим, представляется возможным использовать в качестве привода пресса систему трубопроводов с известными запорно-регулирующими устройствами, соединяющую пресс с водоемом. Одним словом, для осуществления рабочего цикла представляется возможным реализовать в самом прессе прямое преобразование потенциальной энергии воды существующих водоемов в энергию рабочего хода, и, тем самым, экономить электрическую энергию.

Поскольку конструкция предусматривает применение подвижного диска большой площади и, следовательно, большой массы, то на подъем самого диска, в процессе рабочего цикла, будет затрачиваться значительное количество энергии. Предложение предусматривает снабжение пресса гидроаккумуляторами, которые заряжаются с помощью выравнивающих гидроцилиндров, путем использования потенциальной энергии поднятого диска, и которые затем отдают энергию потребителям, в том числе для самой выравнивающей системы. Таким образом, путем "возврата" затраченной на подъем диска энергии воды, также осуществляется экономия электроэнергии.

Сквозной рельсовый путь на промежуточной неподвижной поперечине и подштамповая тележна предназлачены для быстрой смены инструмента с заготовками и для доставки их на отдельные участки для разборки и сборки без останова самого пресса. Это повышает производительность пресса. Кроме того, промежуточная неподвижная поперечина обеспечивает прочность и устойчивость опорного кольца, рациональную компоновку выравнивающих гидроцилиндров, изолирует рабочую зону пресса от полости подвижного силового гидроприводного устройства и улучшает условия эксплуатации.

Кроме перечисленных существенных признаков, предложение предусматривает ряд признаков, характеризующих частные случаи реализации изобретения, а именно:
вертикальная стенка выполнена из отдельных вертикальных блоков, стянутых снаружи силовыми гибкими элементами и облицованных изнутри сплошным листом. Этим упрощается и удешевляется изготовление)
неподвижные поперечины снабжены наружными вертикальными пилонами для размещения стягивающих силовых элементов. Этим обеспечивается удобство монтажа и обслуживания силовых элементов;
между неподвижными поперечинами и опорным кольцом размещены шарнирные опоры, например, сферические. Они исключают разрушение соединяемых узлов при температурных расширениях и упругих деформациях от рабочих нагрузок;
автономный фундамент, для крепления установочных кронштейнов направляющих подвижного диска, выполнен в виде монолитного кольца вокруг пресса. Благодаря этому повышается его прочность и несущая способность при минимальной массе;
в центре верхней неподвижной поперечины выполнено сквозное вертикальное отверстие. Это расширяет технологические возможности, т.к. обеспечивает удаление прессуемых длинномерных изделий;
пресс снабжен рассредоточенными по периметру подвижного диска гидроцилиндрами выравнивающей гидросистемы, соединенными с подвижным диском и с промежуточной неподвижной поперечиной посредством шарниров. Рассредоточение гидроцилиндров по периметру подвижного диска увеличивает их эффективность за счет увеличений плеча приложения сил, а шарниры компенсируют перекосы, исключая разрушение.

Изобретение поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 общий вид пресса;
на фиг. 2 конструкция шарнирных опор между неподвижными поперечинами и опорным кольцам;
на фиг. 3 конструкция составного варианта вертикальной стенки рабочего резервуара и ее уплотнительных соединений;
на фиг.4 разрез пресса по А-А;
на фиг.5 разрез пресса по В-В.

Как показано на фиг.1, предложенный пресс состоит из верхней неподвижной поперечины 1, нижней неподвижной поперечины 2, выполненных в виде дисков и изготовленных преимущественно из железобетона) и опорного кольца 3, установленного концентрично между ними. Опорное кольцо изготовлено из набора стандартного стального проката или железобетона. Неподвижные поперечины стянуты между собою силовыми элементами 4 малого сечения, типа стандартных стальных прутков, проволоки, лент. Указанные силовые элементы размещены по периметру неподвижных поперечин, на наружных вертикальных пилонах 5. Между неподвижными поперечинами и опорным кольцом установлены по всему периметру опорного кольца шарнирные опоры 6. Опорное кольцо соединено с промежуточной неподвижной поперечиной 7, которая изготовлена также из металлоконструкций или железобетона. На указанной промежуточной неподвижной поперечине размещен рельсовый путь 8 для подштамповой тележки 9. Кроме того, промежуточная поперечина обеспечивает устойчивость и прочность опорного кольца, изолирует рабочую зону пресса от полости подвижного силового гидроприводного устройства и используется для обслуживания рабочей зоны и всех устройств внутри пресса. В опорном кольце выполнен сквозной загрузочный проем 10, через который рельсовый путь пресса соединен с цеховым рельсовым путем и который обеспечивает свободный проезд подштамповой тележки со штампом в сборе или с другим инструментом в рабочую зону пресса. Пресс содержит подвижный диск 11, выполненный из металлоконструкций или железобетона. Сверху по периметру на подвижном диске установлены верхние скользящие упоры 12, (например, 8-16 штук), направляющие 13 для которых установлены на кронштейнах 14, укрепленных на автономном фундаменте 15, выполненном в виде железобетонного кольца вокруг пресса. Зазор между автономным фундаментом и опорным кольцом устанавливается с учетом удобства монтажа и обслуживания стягивающих силовых элементов, шарнирных опор и кронштейнов. Для ввода указанных кронштейнов внутрь пресса предусмотрены окна в опорном кольце, а напротив окон просветы между стягивающими силовыми элементами. Снизу на подвижном диске на кронштейнах 16, также по периметру, установлены нижние скользящие упоры 17 (например, также 8-16 штук), направляющие 18 для которых установлены в нижней неподвижной поперечине, в предусмотренных для этой цели колодцах 19. Размещен подвижный диск непосредственно на нижней неподвижной поперечине, которая одновременно является дном рабочего резервуара. Вертикальная стенка 20 указанного резервуара свободно установлена на нижнюю неподвижную поперечину вокруг подвижного диска. Изготовляется стенка как сварной, так и сборной (составной) конструкции с бандажированием. Пресс снабжен выравнивающими гидроцилиндрами 21 (например, 8-16 штук), которые размещены также по периметру подвижного диска и соединены с ним и с промежуточной неподвижной поперечиной с помощью шарниров. На подвижном диске, в центральной его части, размещен нижний блок подштамповых плит 22. Основание блока имеет пирамидальную или конусообразную форму с углом 37^o (угол распространения давления), а верхняя часть цилиндрическую или многогранную форму. Форма верхней части блока согласована о формой проема в промежуточной неподвижной поперечине для обеспечения беспрепятственного возвратно-поступательного перемещения. К верхней неподвижной поперечине прикреплен верхний блок подштамповых плит 23, также имеющий форму усеченного конуса или усеченной пирамиды. Подштамповые плиты, контактирующие с инструментом, выполняются из прочной стали, плиты, контактирующие с поперечинами, из рядовой стали или чугуна, облегченные, пустотелые. В верхней неподвижной поперечине в центре выполнено сквозное отверстие 24, предназначенное для выхода прессуемых изделий (для выполнения операций прессования в верхнем блоке подштамповых плит также предусматривается отверстие). В нижней неподвижной поперечине выполнены водяные каналы 25, которые выведены под подвижную поперечину. Водяные каналы соединены с наружными трубопроводами 26, которые в свою очередь соединены через известные запорно-регулирующие устройства с питающим водоемом, находящимся выше пресса.

Как показано на фиг.2, шарнирные опоры состоят из сферических вкладышей 27 и 28, опирающихся на основания 29 и 30. Основания скреплены с опорным кольцом и неподвижными поперечинами соответственно. К опорному кольцу прикреплены также ограничители 31, изготовленные в виде пружинящих пластин.

Как показано на фиг. 3, составной вариант стенки рабочего резервуара состоит из вертикальных блоков 32, стянутых снаружи силовыми гибкими элементами 33, типа проволоки или лент, и облицованных изнутри стальным листом 34. Уплотнение стыка стадии с нижней неподвижной поперечиной осуществляется с помощью манжеты 35, изготовленной из резины или полимерных материалов, прикрепленной к стенке прижимами 36 и прижатой к уплотняемой поверхности пластинчатыми пружинами 37. Аналогично, с помощью манжеты 38, прижимов 39 и пластинчатых пружин 40 уплотняется сочленение стенки резервуара с подвижным диском. Пластинчатые пружины служат для первоначального прижатия манжеты и обеспечения герметичности. Во мере увеличения давления воды герметичность обеспечивается, в том числе, благодаря прижатию манжеты водой к уплотняемой поверхности.

Предложенная конструкция пресса позволяет применить для изготовления широко распространенные в строительно-монтажном деле технологии. Основные узлы изготовляются непосредственно на месте строительства пресса из несложных транспортабельных деталей, стандартного проката, бетона. Возможна, например, следующая последовательность сборки основных узлов:
нижняя неподвижная поперечина 2,
подвижный диск 11,
нижний блок подштамповых плит 22,
вертикальная стенка резервуара 20,
опорное кольцо 3 с промежуточной неподвижной поперечиной 7,
верхняя неподвижная поперечина 1,
верхний блок подштамповых плит 23,
монтаж и натяжение силовых элементов 4.

Натяжение силовых элементов 4 осуществляется как каждого в отдельности, поскольку конструкция обеспечивает свободный к ним доступ, так и всех вместе, известным способом с помощью основного рабочего органа.

Доступ к месту монтажа манжеты 38, скользящих упоров 12 и направляющих 13, а также выравнивающих гидроцилиндров 21 осуществляется через технологический лаз в промежуточной неподвижной поперечине 7. Доступ к месту монтажа манжеты 35, а также скользящих упоров 17 и направляющих 18 осуществляется через технологические каналы в нижней неподвижной поперечине. Работы проводятся при поднятом с помощью выравнивающих гидроцилиндров 21 подвижном диске 11, с применением технологических упоров безопасности.

Регулировка и контроль рабочего положения скользящих упоров 12 и 17 и направляющих 13 и 18 производятся с помощью известных устройств, например, механических и электро-оптических нивелиров и уровней.

Предложенная конструкция позволяет производить обслуживание, ремонт или замену деталей, подверженных эксплуатационному износу или требующих периодической регулировки, без трудоемких демонтажей узлов, что облегчает эксплуатацию. В то время как у известной конструкции такие работы сопровождаются сложными и трудоемкими демонтажами ( например, замена уплотнений гидроцилиндра осуществляется только при разборке последнего).

Пресс работает следующим образом. Вода из искусственного или естественного водоема, находящегося выше пресса (например, на 100-200 метров), подается через известные запорно-регулирующее устройства по наружным трубопроводам 26 и водяным каналам 25 непосредственно под подвижный диск 11. Поскольку полость под подвижным диском замкнута по контуру вертикальной стенкой 20, которая в стыках с диском и неподвижной поперечиной уплотнена манжетами 35 и 38, в ней создается давление, поднимающее диск. Подвижный диск, поднимаясь вверх, сохраняет строго горизонтальное положение, благодаря верхним и нижним скользящим упорам 12 и 17 и направляющим 13 и 18.

При движении диск не оказывает на конструкцию пресса практически никаких силовых воздействий, поскольку его направляющие установлены на автономном фундаменте 15 и в нижней неподвижной поперечине 2, которая одновременно является фундаментом пресса. Через блок подштамповых плит 22 подвижный диск поднимает с тележки 9 инструмент до упора последним в верхний блок подштамповых плит 23 и оказывает на него рабочее усилие.

При удержании максимального давления воды диаметр стенки 20 резервуара увеличивается на существенную величину за счет упругой деформации (поскольку велики диаметр и напряжение), однако целостность и работоспособность конструкции и герметичность стыков не нарушаются благодаря свободной установке стенки на поверхность поперечины и благодаря конструкции уплотняющих манжетных узлов. Свободная установка стенки на поверхность нижней поперечины обеспечивает также автоматическое центрирование ее относительно подвижного диска.

Отрыв стенки от неподвижной поперечины не происходит, поскольку при большом диаметре и низком давлении рабочей жидкости масса стенки значительна, а прижатие манжеты 38 к стенке, необходимое для обеспечения герметичности, сравнительно невелико. По этим причинам указанная манжета не способна поднять стенку резервуара только за счет трения при движении подвижного диска вверх. С учетом коэффициента трения подъемная сила будет значительно меньше, чем сили прижатия. Кроме того, манжета 35 при возрастании давления рабочей жидкости прижимает стенку к нижней неподвижной поперечине практически с таким же давлением, с каким прижимается к стенке манжета 38.

Блоки подштамповых плит 22 и 23, воспринимая сосредоточенную нагрузку от инструмента, равномерно распределяют ее по площадям неподвижной поперечины и подвижного диска. Этим обеспечивается сниижение удельных давлений, действующих на диск и на поперечину, до приемлемых по условиям прочности величин.

В случае эксцентричного сопротивления инструмента рабочему усилию, при достижении на направляющие 13 и 18 предельной величины давления, включаются (например, по сигналу тензодатчиков) в работу выравнивающие гидроцилиндры 21, вторые, благодаря большому плечу приложения сил, эффективно противодействуют перекосу. Запитываются выравнивающие гидроцилиндры от предназначенной для этого насосно-аккумуляторной гидросистемы.

Рабочее усилие, передаваемое на верхнюю неподвижную поперечину 1, удерживается силовыми элементами 4, соединенными с нижней неподвижной поперечиной 2. Предварительное натяжение силовых элементов выполняется существенно большим максимального рабочего усилия пресса, что исключает отрыв неподвижной поперечины от опорного кольца 3.

Примененные в предложении сферические шарнирные опоры 6 (см. фиг.2) обеспечивают надежность соединяемых узлов, исключая опасные концентрации напряжений, вызываемые температурными колебаниями и деформациями от рабочих усилий. Достигается это благодаря скользящим контактам между вкладышами 28 и 27 и вкладышем 28 и основанием 30, а также благодаря упругости ограничителей 31. Указанные ограничители не оказывают разрушающего воздействия на соединяемые узлы при угловых и линейных смещениях в пределах величин температурных расширений и деформаций от штатных нагрузок, однако надежно фиксируют концентричное положение неподвижных поперечин и опорного кольца относительно друг друга и эффективно противодействуют (благодаря достаточному количеству и соответствующей упругости) против различных нештатных поперечных усилий, например, при неисправном инструменте.

В прессе применяются преимущественно штампы или другой инструмент, которые имеют собственные направляющие и центрирующие устройства. Пресс выполняет только функцию создания рабочего усилия, смыкая инструмент до упора. При этом обеспечивается строгая параллельность схождения рабочих плоскостей пресса. Конструкция пресса обеспечивает параллельность рабочих плоскостей даже при существенной эксцентричности сопротивления рабочему усилию со стороны инструмента благодаря механическим направляющим и выравнивающим гидроцилиндрам.

Известно, что гидравлические прессы среди всех типов кузнечно-прессовых машин имеют наименьшую жесткость. Предложенная конструкция, очевидно, обладает этим свойством в большой степени. Однако это не снижает ее технологические возможности в части обеспечения точности штамповки, поскольку имеется возможность предусмотреть значительный запас мощности и в любом случае обеспечить смыкание инструмента до жесткого упора
Сборка указанных штампов или других инструментов с заготовками производится согласно предложению на отдельных участках без останова самого пресса. С помощью подштамповой тележки 9 инструмент в сборе подается по цеховому рельсовому пути, а затем по рельсовому пути 8 самого пресса в рабочую зону. Рельсовый путь пресса соединяется с цеховым рельсовым путем с помощью моста перекрывающего зазор между опорным кольцом 3 и автономным фундаментом 15. В прессе, в установленном месте, тележка стопорится и затем включается пресс. После выполнения рабочего хода при опускании подвижного диска сомкнутый до упора инструмент автоматически устанавливается на тележку, которая затем откатывается по рельсовому пути на участок разборки. В пресс закатывается другая тележка с другим инструментом, и т.д. Для выполнения указанных перестановок инструмента тележка в центральной части имеет проем, обеспечивающий беспрепятственное возвратно-поступательное перемещение блока подштамповых плит 22 (как вариант исполнения).

Для обеспечения минимальной величины холостого хода подвижного диска и сведения до минимума излишнего расхода воды различные виды инструмента собираются (с помощью дополнительных сменяемых плит) одинаковой высоты, достаточной лишь для беспрепятственного закатывания инструмента в рабочую зону, с минимальными зазорами с блоками подштамповых плит 22 и 23.

Прочностные расчеты конкретных конструкций основных узлов подтверждают осуществимость предложенного пресса и возможность достижения поставленных целей. Расчеты подтверждают, что пресс конструкции в 2-3 раза менее металлоемок, чем известный пресс аналогичных технологических параметров и мощности. Пресс не содержит деталей или узлов, которые были бы ограничены техническими возможностями агропромышленности по изготовлению. Представляется возможным создать пресс, значительно превышающий по мощности известный самый мощный пресс в мире (75000 тс) и с более широкими технологическими возможностями. Причем применение его возможно не только для широкого набора штамповочных работ, но и для прессования длинномерных деталей, а также для порошковой металлургии, получения искусственных алмазов и других работ, поскольку имеется возможность применить крупные мощные и технически оснащенные аппараты, т.к. нет проблем с размещением их в рабочей зоне и созданием необходимых усилий.

Пресс изготовляется из дешевых и доступных материалов, как то: стандартного проката, проволоки, канатов, лент, чугуна, бетона. Само изготовление пресса доступно широкому кругу металлообрабатывающих заводов и строительно-монтажных организаций.

Расчеты подтверждают также экономический выигрыш изготовления низконапорной трубопроводной системы вместо высоконапорной насосно-аккумуляторной станции, которая в изготовлении сложна и дорога, а по металлоемкости соизмерима с металлоемкостью самого пресса Если для изготовления трубопроводов и арматуры использовать массу металла, равную массе насосно-аккумуляторного привода (аналогичного по параметрам пресса), то предложенный пресс можно разместить на расстоянии до 30 км от водоема.

Основным и решающим преимуществом конструкции является открывающаяся возможность экономии энергии. Как отмечалось ранее, КПД известного пресса весьма низок и составляет 5,5 7% от энергии затраченного топлива на тепловой электростанции.

Если электроэнергию производить наиболее экономичным способом, например на гидростанции (где КПД равен приблизительно 85%), то полный КПД пресса составит в данном случае не более 30% от затраченной потенциальной энергии воды, в то время как, при прямом преобразовании указанной потенциальной энергии воды в прессе, что позволяет осуществить предложенная конструкция, полный КПД составит более 90% от затраченной энергии воды. Следует подчеркнуть, что указанный высокий КПД можно получить при реализации, в том числе, признака о полезном использовании энергии поднятых подвижных частей пресса (что составляет 5 10% от общей экономии).

Таким образом, с учетом, в том числе широких технологических возможностей и высокой производительности предлагаемого пресса, становится осуществимой задача развития энергосберегающих производств.

Хотя главной целью изобретения является экономия электрической энергии путем полного исключения ее потребления для основного привода, вполне возможно также использование для предложенного пресса насосного привода, поскольку в изготовлении сам пресс дешевле известного, технологические возможности его шире, а низконапорный насосный привод (напор, например, 100-200 метров вод.ст.) более экономичен в изготовлении и эксплуатации, чем высоконапорный насосно-аккумуляторный привод.

Формула изобретения

1. Пресс гидравлический большой мощности, содержащий станину, включающую верхнюю и нижнюю неподвижные поперечины, подвижное силовое гидроприводное устройство, средство подачи инструмента и заготовок в рабочую зону, гидропривод, содержащий трубопровод и запорно-регулирующее устройство, а также источник рабочей среды, отличающийся тем, что он снабжен свободно установленной на нижней неподвижной поперечине кольцевой вертикальной стенкой, станина снабжена опорным кольцом с окнами, установленными между неподвижными поперечинами, подвижное силовое гидроприводное устройство выполнено в виде диска, установленного внутри кольцевой вертикальной стенки с возможностью осевого перемещения относительно нижней неподвижной поперечины в направляющих, укрепленных на автономном фундаменте посредством кронштейнов, размещенных в окнах опорного кольца, при этом в качестве источника рабочей среды использован водоем, связанный трубопровод и запорно-регулирующими устройствами с полостью под подвижным диском, уровень отметки которого находится выше уровня расположения подвижного диска, а в качестве гидропривода используют давление водяного столба, образованного разницей уровней расположения водоема и подвижного диска.

2. Пресс по п.1, отличающийся тем, что неподвижные поперечины выполнены в виде дисков, стянутых между собой силовыми элементами малого сечения, рассредоточенными снаружи по периметру.

3. Пресс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что неподвижные поперечины снабжены наружными вертикальными пилонами, на которых размещены стягивающие силовые элементы, причем размещены они так, что между ними имеют место просветы, расположенные напротив окон опорного кольца.

4. Пресс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что между неподвижными поперечинами и опорным кольцом размещены шарнирные опоры.

5. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что автономный фундамент для крепления установочных кронштейнов направляющих подвижного диска выполнен в виде монолитного кольца вокруг пресса.

6. Пресс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен скрепленной с опорным кольцом промежуточной неподвижной поперечиной, устройство подачи инструмента и заготовок в рабочую зону выполнено в виде подштамповой тележки на рельсовом пути, размещенном на промежуточной неподвижной поперечине и соединенном с внешним рельсовым путем.

7. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что вертикальная стенка, свободно установленная вокруг подвижного диска, выполнена из отдельных вертикальных блоков, стянутых снаружи силовыми гибкими элементами и облицованных изнутри сплошным листом.

8. Пресс по пп. 1, 2 и 6, отличающийся тем, что он снабжен рассредоточенными по периметру подвижного диска гидроцилиндрами выравнивающей гидросистемы, соединенными с подвижным диском и с промежуточной неподвижной поперечиной посредством шарниров.

9. Пресс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в центре верхней неподвижной поперечины выполнено сквозное вертикальное отверстие.

10. Пресс по пп. 1, 2, 6, 8, отличающийся тем, что он снабжен гидроаккумуляторами, при этом в ходе опускания подвижного диска под действием собственного веса полости под поршнями гидроцилиндров выравнивающей гидросистемы соединены с зарядными полостями гидроаккумуляторов>

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5