Установка для управляемого технологического разрушения материалов

 

Использование: обработка материалов давлением, раскройно-заготовительное оборудование. Сущность изобретения: установка для управляемого технологического разрушения материалов содержит станину с опорами для размещения разрушаемого материала и расположенный над опорами ударно-импульсный привод с ломателем. Ударно-импульсный привод установлен свободно в направляющих станины с возможностью перемещения в направлении опор и снабжен силовым нажимным механизмом с регулируемым усилием, например, одним или несколькими гидроцилиндрами, жестко связанными со станиной. 2 ил.

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно, к раскройно-заготовительному оборудованию, и может быть использовано для ломки проката, труб и других металлических и неметаллических материалов на мерные заготовки, разделки металлического и неметаллического лома на технологический габарит, дробления и измельчения различных материалов, отходов производства и т.д.

Известны установки для холодной ломки предварительно надрезанного проката на мерные заготовки (хладноломы), содержащие станину с опорами для размещения ломаемого материала и силовой привод с ломателем, обеспечивающим приложение разрушающей нагрузки в плоскости концентратора напряжений надреза для отделения заготовки /1/. В качестве силового оборудования установок холодной ломки проката используются кривошипные или гидравлические прессы, т.е. оборудование статического действия.

Существенными недостатками хладноломов статического действия является значительные энергетические затраты, необходимые для ломки заготовок, что требует мощного оборудования, а также низкое качество заготовок, особенно при ломке материалов, склонных к вязкому разрушению (волокнистость излома, вырывы и т.д.).

Указанные недостатки являются следствием статического нагружения, низкой скорости старта и дальнейшего распространения магистральной трещины, разламывающей материал и характеризующейся наличием пластических деформаций в зоне его разрушения.

Более совершенной является установка импульсной холодной ломки, также содержащая станину с опорами для установки ломаемого материала и ударно-импульсный привод с ломателем, обеспечивающий высокоскоростной удар для отламывания заготовки /2/. Это обеспечивает высокую скорость старта и движения магистральной хрупкой трещины, хрупкий излом, исключающий нежелательные пластические деформации в зоне разрушения материала, следовательно, значительное снижение энергозатрат на отделение заготовки и высокое качество торцов-изломов.

Данная установка и принята за прототип.

Существенным недостатком принятой за прототип установки импульсной холодной ломки материалов является повышение энергосиловых параметров отделения заготовок за счет повышения предела прочности из-за влияния инерционных сил материала при увеличении скоростей нагружения. Т.е. импульсный хладнолом, обеспечивая значительное уменьшение энергозатрат на отделение заготовок за счет исключения пластических (энергоемких) деформаций и повышая качество заготовок, одновременно с этим увеличивает (в меньшей мере) энергосиловые параметры ломки заготовок за счет влияния инерционных сил материала, и, следовательно, снижает КПД установки.

Целью изобретения является уменьшение энергосиловых параметров разрушения (ломки) материалов и увеличение КПД установки за счет предварительного нагружения разрушаемого материала до предельного упругого состояния статической нагрузкой и последующего дополнительного нагружения импульсной разрушающей нагрузкой.

Цель достигается тем, что в установке для управляемого технологического разрушения материалов, содержащей станину с опорами для размещения разрушаемого материала и расположенный над опорами ударно-импульсный привод с ломателем, ударно-импульсный привод установлен в направляющих с возможностью перемещения в направлении опор и снабжен регулируемым силовым нажимным механизмом, например, одним или несколькими гидроцилиндрами, жестко связанными со станиной стяжными колоннами.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная установка отличается новым сочетанием и взаимным расположением силовых приводов: нажимного силового привода, обеспечивающего, во-первых, перемещение ударно-импульсного привода с ломателем и, во-вторых, предварительное нагружение разрушаемого материала в пределах упругой деформации статической нагрузкой и ударно-импульсного привода, обеспечивающего разрушение предварительно нагруженного материала.

Реализуемая в заявленной установке последовательность и сочетание силового нагружения разрушаемого материала приводит к новому положительному эффекту значительному уменьшению энергосиловых параметров разрушения (ломки) материалов и повышению КПД установки, так как на первой стадии статическом нагружении до предельного упругого состояния исключается отрицательное влияние инерционных сил, свойственных для динамического (импульсного) нагружения, а на второй стадии воздействие импульсной разрушающей нагрузки, исключаются пластические деформации, свойственные для разрушения статической нагрузкой. Варьируя соотношением численных значений энергосиловых параметров статического и импульсного нагружения в сочетании с созданием концентраторов напряжений - надрезов для ряда операций, управляют процессом разрушения в направлении минимальной энергоемкости процесса и качества конечного продукта (мерных заготовок, раздробленной массы и т.д.).

На фиг. 1 представлена установка для управляемого технологического разрушения материалов с одним верхним силовым нажимным цилиндром; на фиг. 2 - установка с двумя боковыми силовыми нажимными цилиндрами, имеющая меньшую высоту по сравнению с установкой, представленной на фиг. 1.

Установка для управляемого технологического разрушения материалов содержит станину 1, соединенную с верхней плитой 2 стяжными направляющими колоннами 3, образуя, таким образом, жесткую основу конструкции. К плите 2 прикреплен силовой нажимной механизм 4: верхний цилиндр на фиг. 1 и два боковых гидроцилиндра на фиг. 2. К штокам 5 нажимных гидроцилиндров подсоединен ударно-импульсный привод 6 с ломателем 7. Ударно-импульсный привод 6 свободно установлен в направляющих стяжных колонн 3 и имеет возможность под действием силового нажимного механизма 4 перемещаться к установленным на станине опорам 8, на которые укладывают разрушаемый материал 9, в данном случае ломаемый на заготовки прокат с надрезом концентратором напряжений. Конструкции опор 8 и ломателя 7 могут быть различными зависимости от технологического назначения установки.

Установка работает следующим образом. Разрушаемый материал, в данном случае прокат 9 с надрезом, устанавливают на опоры 8. Нажимным силовым приводом 4 перемещают ударно-импульсный привод 6 с ломателем 7 до соприкосновения ломателя с прокатом и выбирают рабочий ход ломателя (50-80 мм), после чего дальнейшим воздействием нажимного силового привода (гидроцилиндра) 4 нагружают прокат 9 статической нагрузкой до предельного упругого состояния, а затем в завершающей стадии с помощью ударно-импульсного привода к прокату прикладывают ударный разрушающий импульс. После выполнения рабочего хода гидроцилиндром (гидроцилиндрами) 4 ударно-импульсный привод 6 поднимается в верхнее положение. Установка готова к совершению очередного цикла.

Пример конкретного выполнения установка для управляемого технологического разрушения материалов. Разработана, изготовлена и испытана установка (импульсный хладнолом) с использованием в качестве ударно-импульсного привода гидромолота ГМ-5905 со следующей технической характеристикой: максимальный диаметр или сторона квадрата ломаемого проката, мм 250 максимальная энергия удара, кДж 10 максимальное усилие нажатия, кН 35000 давление гидропривода, МПа 12-18 габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм 1440 x 1360 x 5540 вес, т 24,5 Результаты испытаний ломки проката для установок трех сравниваемых конструкций: статического, импульсного и заявленного комбинированного действия показали, что относительный коэффициент энергоемкости процесса соответственно равен 1; 0,25; 0,1. Таким образом, энергоемкость процесса разрушения (ломки проката) минимальна для конструкции заявленной установки, а следовательно, КПД максимален.

Формула изобретения

Установка для управляемого технологического разрушения материалов, содержащая станину с опорами для размещения разрушаемого материала и расположенный над опорами ударно-импульсный привод с ломателем, отличающаяся тем, что ударно-импульсный привод снабжен регулируемым силовым нажимным механизмом в виде по меньшей мере одного гидроцилиндра, жестко связанного со станиной стяжными колоннами, и установлен в направляющих стяжных колонн с возможностью перемещения в направлении опор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2