Ножницы комбинированные

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при резании листового, профильного, пруткового материала. Ножницы комбинированные содержат гидроцилиндр с блоком управления, два рычага с ножами с режущими кромками, установленных с возможностью поворота на общей оси навстречу друг другу. Режущие кромки выполнены с режущими зубьями, а на наружной поверхности концов рычагов выполнены фиксирующие зубья. При этом режущие кромки составляют не менее 0,6 от длины рычагов и скошены навстречу друг другу под углом 40-50° к линии реза. Режущие зубья выполнены с шагом Z=5...8 мм, толщиной l₁=(0,2...0,25)Z, высотой h=(0,25...0,35)Z и с шириной исходной площадки l=0,8...1,0 мм, при этом каждый зуб скошен на угол α=60...80° в сторону оси поворота рычагов и имеет угол заточки β=25...35°. Фиксирующие зубья выполнены с шагом 3...5 мм, глубиной 1,0...3,0 мм и с наклоном 60...80° в сторону оси поворота рычагов. В частном случае выполнения концы рычагов по наружной поверхности на длине 4...10 зубьев скошены под углом α₁=20...40°, а по внутренней поверхности до режущих зубьев рычаги снабжены гладкой опорной поверхностью шириной 20...40 мм. Достигается повышение эффективности резания и раздвижения за счет использования оптимальной несимметричной конфигурации режущих и раздвигающих фиксирующих зубьев. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при разрезании листового, профильного, пруткового материала и различных конструкций из металла, пластмасс и других материалов при проведении аварийно-спасательных работ и при ликвидации последствий различных чрезвычайных ситуаций (ЧС).

По патенту ФРГ №2621249, кл. А 62 В 37/00, 1978 г. известен переносной аппарат с гидроприводом, содержащий два рычага, шарнирно соединенных с корпусом гидроцилиндра, на одних плечах рычагов смонтированы рабочие органы в виде разжимных губок, другие плечи рычагов выполнены с зубчатыми секторами, расположенными с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой на штоке гидроцилиндра.

Недостатками этого аппарата являются недостаточная надежность в работе, а также низкие технологические возможности.

Известно также приспособление с гидроприводом, содержащее два рычага, одними плечами шарнирно установленные на корпусе цилиндра симметрично относительно его оси симметрии, и рабочие органы в виде разжимных губок, смонтированные на свободных плечах рычагов, при этом шток силового цилиндра шарнирно связан с каждым из рычагов посредством соответствующих им звеньев (патент ФРГ №2319276, А 62 В 37/00 1977 г.). Недостатками этого приспособления является то, что получение необходимых разжимающих усилий в определенном интервале раскрытия рычагов с разжимающими губками требует приложение к штоку значительных усилий.

Наиболее близкими к предлагаемому решению являются ножницы универсальные переносные (патент РФ №02116872 от 10.08.98, кл. B 23 D 17/00, Ножницы комбинированные). Они состоят из гидроцилиндра, двух рычагов, несущих на ножах режущие, а на наружной поверхности фиксирующие зубья, и блока управления гидроцилиндром, причем ножи расположены соосно на рычагах с возможностью встречного поворотного движения, каждый из ножей выполнен в форме треугольной пластины и имеет основание, переднюю грань, на задней плоскости ножа - заднюю грань, передняя и грань задняя, пересекаясь под острым углом, образуют режущую кромку, имеющую режущую впадину и ряд одинаковых зубьев, образованных пересечением цилиндрических поверхностей.

Однако в этих ножницах относительные размеры элементов режущих зубьев и число зубьев не определены, а симметричная конфигурация зубьев, образованная пересечением цилиндрических поверхностей, не является оптимальной, т.к она не обеспечивает противодействия выталкивающей силе, возникающей при резании. Не определена также конфигурация наружной поверхности рычагов, используемой для раздвижения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения «Ножницы комбинированные» является повышение эффективности резания и раздвижения за счет использования оптимальной несимметричной конфигурации режущих и «раздвигающих» зубьев.

Это достигается за счет того, что режущие кромки составляют не менее 0,6 от длины рычагов и скошены навстречу друг другу под углом 40-50° к линии реза, режущие зубья выполнены с шагом Z=5...8 мм, толщиной l₁=(0,2...0,25) Z, высотой h=(0,25...0,35)Z и с шириной исходной площадки l=0,8...1,0 мм, при этом каждый зуб скошен на угол α=60...80° в сторону оси поворота рычагов и имеет угол заточки β=25...35°, а фиксирующие зубья выполнены с шагом 3...5 мм глубиной 1,0...3,0 мм и с наклоном 60...80° в сторону оси поворота рычагов, а также за счет того, что концы рычагов по наружной поверхности на длине 4...10 зубьев скошены под углом α₁=20...40°, а по внутренней поверхности до режущих зубьев рычаги снабжены гладкой опорной поверхностью шириной 20...40 мм.

На фиг.1 изображен общий вид ножниц, на фиг.2 вид по стрелке А на рукоятку регулирования работы ножниц, на фиг.3 показан вид по стрелке Д на режущие зубья, на фиг.4 дан вид по стрелке Е на вид по фиг.3.

Ножницы комбинированные (универсальные) предназначены для перекусывания стальных прутков (арматуры), резания уголков и других профилей, листового материала, перерезания и пережатия стальных труб, подъема и удержания в неподвижном положении крупногабаритных объектов, расширения узких проемов, а также стягивания элементов конструкции с помощью набора принадлежностей при проведении аварийно-спасательных работ в зонах чрезвычайных происшествий, аварий на транспорте, катастроф, пожаров, стихийных бедствий, а также при строительных и монтажно-демонтажных работах в различных отраслях промышленности.

Ножницы комбинированные содержат два ножа 1 рычажного типа, шарнирно связанных посредством оси с трубчатым корпусом 3, который связан резьбовым соединением с корпусом силового гидроцилиндра 4. Свободные плечи рычажных ножей через серьги 5 и оси 6 шарнирно соединены со штоком силового цилиндра.

Рабочая жидкость к силовому гидроцилиндру подводится через золотниковый блок 7, с которым связаны два гибких рукава 8 и 9 с быстродействующими полуразъемами 10.

В свободном состоянии рукоятки 11 золотник находится в нейтральном положении и рабочая жидкость, поступающая от насоса через напорный рукав 8, свободно сливается через золотник и сливной рукав 9 в маслобак.

При повороте рукоятки 11 в направлении символа «а» и удержании ее в этом положении жидкость через напорный рукав 8 и золотник попадет в поршневую полость гидродилиндра, шток перемещается в сторону связанных с ним ножей, которые, поворачиваясь, сближаются и совершают перекусывание или резку.

При освобождении рукоятки 11 золотник автоматически становится в нейтральное положение, перемещения ножей прекращается. При повороте рукоятка 11 в направлении символов «б» рабочая жидкость через напорный рукав 8 и золотник поступает в штоковую полость гидроцилиндра, шток перемещается в сторону от ножей и ножи расходятся. При освобождении рукоятка 11 золотник автоматически возвращается в нейтральнее положение, движение ножей прекращается.

Ножницы имеют гидрозамок 12, который срабатывает автоматически при освобождении рукоятки 11, когда необходимо удерживать груз в неподвижном положении.

Гидроцилиндр ножниц имеет предохранительный клапан, который исключает возможность повышения давления в штоковной полости выше 80 МПа, в случае, когда сливная магистраль ошибочно не подключена.

Ручка 13 совместно с рукояткой 11 обеспечивают возможность манипулировать ножницами в пространстве и удерживать их в удобном для работы положении.

В исходном положении рычаги сжаты и их наружные концы образуют клин. В этом положении оператор, удерживая инструмент за корпус и рукоятку, может вводить этот клин с приложением ударной нагрузки между поверхностями конструкции, деформированной в результате аварийной ситуации для их первичного раздвигания.

Универсальность ножниц заключается в том, что они обеспечивают выполнение пяти различных по характеру воздействия операций:

1) перекусывание; 2) разжим; 3) подъем и удержание различных объектов; 4) пережатие и плющение труб; 5) стягивание с помощью дополнительных устройств. На первом месте по функциональному назначению ножниц стоят операции перекусывания и разрезания, поэтому режущие кромки в виде зубьев должны занимать не менее 60% от всей длины рычагов. При меньшей длине режущих кромок эффективность выполнения первой, основной операции резко снижается.

Экспериментально установлено, что режущие кромки должны быть скошены к линии реза на угол 40÷50°, в этом случае достигается оптимальное прилегание режущих пластин друг к другу и создаются благоприятные условия резания.

При разрезании и перекусывании возникает сила, выталкивающая обрабатываемую деталь из зева ножниц. Для противостояния этой силе и обеспечения хорошей сцепляемости режущей кромки с объектом резания режущая кромка выполнена в виде повторяющихся режущих зубьев: шаг Z=5÷8 мм; толщина l₁ 0,2-0,25 Z, высота h=0,25-0,35Z; ширина исходной площадки l 0,8÷1,0; мм угол скоса α=60-80°, угол заточки β=25-35°.

Для выполнения операций разжима, операций подъема и удержания объектов используются наружные концы рычагов, снабженные фиксирующими зубьями. Для этих зубьев получены следующие оптимальные диапазоны параметров: шаг - 3-5 мм; глубина - 1,0-3,0 мм; наклон - 60-80°.

По наружной поверхности концы рычагов на длине 4-10 зубьев должны быть скошены до угла 20÷40°, что обеспечивает более надежное внедрение концов рычагов перед началом работы.

Для выполнения операций пережатия, плющения элементов конструкций на внутренней поверхности рычагов предусмотрена гладкая площадка шириной до 20÷40 мм.

В качестве примера исполнения предлагаемого изобретения служат разработанные ножницы, имеющие следующие параметры рассмотренных элементов. Длина режущей кромки относительно всей длины рычага 129/192=0,67; угол скоса режущей кромки 45°. Параметры режущих зубьев: Z=6,8 мм; толщина кромки l - 1,5 мм, высота зуба h=2 мм; ширина исходной площадки l=0,9 мм; α=70°; β=30°. Шаг фиксирующих зубьев составляет 4 мм, глубина - 1,5 мм, наклон 70°, а на длине 5 зубьев концы рычагов скошены до угла α₁ 30°. На внутренней поверхности концов рычагов предусмотрена гладкая площадь шириной 32 мм.

Приведенные выше параметры основных рабочих элементов ножниц обеспечили получение следующих технических характеристик:

Рабочее давление	80,0 МПа
Максимальное усилие на концах рычагов	25,0 кН
Диаметр перекусываемого прутка
из арматурной стали	25,0 мм
Толщина перерезаемого стального листа	10,0 мм
Диаметр пережимаемой стальной трубы	60,0 мм
Раскрытие челюстей (ножей)	240,0 мм
Масса готовых к работе ножниц	17.2 кг
Габаритные размеры	560×315×177 мм
Оснащены гидрозамками

В одном углу ножа имеется отверстие для прохождения оси вращения ножа относительно корпуса гидроцилиндра, в другом - отверстие для прохождения оси вращения шатуна, связанного со штоком гидроцилиндра. На концах ножей выполнены отверстия для крепления стягивающих элементов.

Ножи изготовлены из высокопрочной стали фрезерованием и отпескоструены. Толщина ножа - 16 мм (выбор марки стали и толщины - по проведенному анализу ножей различных - фирм, по результатам испытаний и по результатам эксплуатации ножниц спасателями).

На концах ножей со стороны режущей кромки расположены площадки для пережима труб, деформации профилей и уголков.

В верхней части на конце каждого рычага вваривается пластина длиной 120 мм и шириной 32 мм с нанесенными на нее зубьями. Эта часть ножей предназначена для расширения узких проемов, подъема, удерживания в неподвижном состоянии объектов (благодаря гидрозамкам, которые не дают объекту возвращаться в исходное состояние). Нанесенные на площадки зубья предназначены для того, чтобы при расширении, подъеме, удерживании объекта инструмент не выскальзывал из проема. Выбор конфигурации и расположения зубьев площадки сделан по результатам экспериментов, испытаний и по результатам эксплуатации ножниц спасателями.

Разработанная конфигурация зубьев и режущей кромки ножей инструмента позволяет:

- повысить эффективность работы инструментом;

- улучшить внедрение и смятие перерезаемого материала режущей кромкой;

- улучшить удерживание от перекоса перерезаемого материала при резании;

- убрать проскальзывание перерезаемого материала по длине режущей кромки.

Перерезаемый материал не должен превышать твердости режущей кромки, которая составляет 51...53 HRC.

В том случае если при резании происходит смятие зубьев на режущей кромке ножей, деформированные зубья прошлифовывают по плоскостям сопряжения ножей оселком или шарошкой. После чего продолжают резание.

1. Ножницы комбинированные, содержащие гидроцилиндр с блоком управления, два рычага с ножами с режущими кромками, установленных с возможностью поворота на общей оси навстречу друг другу, режущие кромки выполнены с режущими зубьями, а на наружной поверхности концов рычагов выполнены фиксирующие зубья, отличающиеся тем, что режущие кромки составляют не менее 0,6 длины рычагов и скошены навстречу друг другу под углом 40-50° к линии реза, режущие зубья выполнены с шагом Z=5...8 мм, толщиной l₁=(0,2...0,25)Z, высотой h=(0,25...0,35)Z и с шириной исходной площадки l=0,8...1,0 мм, при этом каждый зуб скошен на угол α=60...80° в сторону оси поворота рычагов и имеет угол заточки β=25...35°, а фиксирующие зубья выполнены с шагом 3...5 мм, глубиной 1,0...3,0 мм и с наклоном 60...80° в сторону оси поворота рычагов.

2. Ножницы комбинированные по п.1, отличающиеся тем, что концы рычагов по наружной поверхности на длине 4...10 зубьев скошены под углом α₁=20...40°, а по внутренней поверхности до режущих зубьев рычаги снабжены гладкой опорной поверхностью шириной 20...40 мм.