Установка для динамического прессования порошка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)959920 (61) Дополнительное к авт. свид-ву.—. (22) Заявлено 11 ° 02. 81 (21) 3245266/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 2309.82. Ьюллетень ¹35

Дата опубликования описания 2309.82

Р1 М К з

В 22 F 3/02

В 30 В 12/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 762 .. .4.045(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Д.Обдул, В.И.Дубина и A.Â.Ñûïêî

Запорожский машиностроительный институт им. В.Я.Чубаря (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ

ПОРОШКА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к установкам для динамического прессования порошка. 5

Известна установка для динамического прессования порошка, включающая станину, к стойкам которой крепятся направляющие планки, между которыми движется ползун с установленной. неподвижно в нем гайкой. Накопителем энергии является маховик, неподвижно насаженный на шпиндель, кинематически связанный с гайкой ползуна. Над накопителем энергии установ» лен ведущий маховик, получающий вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Скорость рабочего органа может изменяться от

0,6 до 2-3 мс-" (1).

Однако указанная установка обладает невысокой производительностью.

Повышение производительности требует увеличения ее быстроходности, в частности увеличения скорости ползуна, в том числе и при рабочем ходе, что 25 приводит к быстрой усталостной поломке штока .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому

Результату является установка для ди- 30 намического прессования порошка, содержащая станину, рабочий цилиндр, ползун, поршень и шток (2).

Однако шток является наиболее слабым звеном, наиболее чувствительным к эксцентриситету прилагаемой нагрузки, поскольку здесь не устранено наличие знакопеременных напряжений, возникающих в штоке. Колебания напряжений гасятся не полностью, в том числе и продольные, так как отсутствует конструкционное демпфирование. Наличие металлургических дефектов также не устранено.

Целью изобретения является повышение производительности установки, ее надежности и долговечности. укаэанная цель достигается тем, что установка для динамического прессования порошка, содержащая станину, рабочий цилилдр, ползун, поршень и щток, снабжена верхней и нижней втулками и верхним и нижним распорными коническими стержнями, причем верхний стержень смонтирован на штоке, нижний установлен в полэуне, шток выполнен в виде набора стальных нитей, а втулки установлены с воэможностью охвата нитей, при этом нити штока свиты в пряди, расположенные

959920 по винтовой линии, длина участка штока между точками заделки в верх- - ней и нижней втулках составляет 0,20,3 общей длины штока, а образующие внутренних поверхностей нижнего торца верхней втулки и верхнего тор.ца нижней втулки, охватывающих нити штока, описываются уравнением вида

y = A s n r, 45 где A — стрела прогиба максимальная наружного волокна што ка, мм;

Х вЂ” длина участка штока между точками заделки его нитей во втулках, мм;

z. - текущая длина участка штока, отсчитываемая от места заделки нитей во втулке. 20

Применение штока, состоящего иэ набора упругих нитей, позволяет (практически) полностью устранить волволновые явления, возникающие в одно- или многостержневом штоке за Я5 счет повышения эффекта конструкционного демпфирования.. Поверхность контакта упругих нитей во много раз больше поверхности контакта стержней, поэтому и возникающие касательные ЗО усилия в нитях при колебаниях штока практически полностью гасятся силами трения.

Повыаения эффекта конструкционного демпфирования можно добиться за счет увеличения поверхности контакта упругих нитей друг с другом, за счет увеличения их длины, не увеличивая при этом общей длины штока в целом.

Для этого упругие нити могут быть расположены по винтовой линии. При ударе в этом случае поршень будет закручиваться на определенный угол, за счет чего будет увеличиваться длительность нагрузочной фазы и в свою очередь КПД удара.

Под действием продольных усилий, возникающих в штоке в момент удара, в упругих нитях появляется продольный изгиб, так как они теряют продольную устойчивость, при этом упру- 5О гие нити будут занимать положение, описываемое уравнением п3а

M(z) А sin i

55 где м — текущая величина стрелки прогиба;

A -м -величина максимального

-мах прогиба;

2 - длина стрелки между заделанными концами; п — число полуволн синусоиды, умещающихся на длине изогнутого стержня;

z — текущее значение длины стержня. 65

Величины и и z определяются конструктивными параметрами штока, и очевидно, последние можно подобрать так, что число полуволн синусоиды всегда будет равно 1 (этот случай имеет место в данном техническом решении). Для устранения конструкции напряжений в упругих нитях в месте заделки, тонкостенные втулки, монтируемые в ползуне и порошке, имеют на свободных концах внутренние поверхности

Величина А, равная максимальному прогибу, может быть определена с достаточной точностью по формуле

A=F=e

СОВ л Р кр где 2 - расстояние от оси штока до центра упругой нити;

Р „- максимальное усилие, задаваемое при расчете конструкции молота, зависит от веса поршня и его ускорения в момент удара;

Рк — критическая сила, после превышения которой упругие нити теряют устойчивость, определяется по формуле Эйлера

Л EJ

Ркр = где Š— модуль продольной упругости материала волокна. Для стали

2 ° 10 кг/см

J — момент инерции сечения нити, зависящий от диаметра нити, определяется по формуле

J = 0,1dx

2 — приведенйая длина упругих нитей.

Длина участка штока между точками заделки в верхней и нижней втулках составляет 0,2-0,3 общей длины штока.

Такая величина участка выбирается, исходя из значений максимального прогиба, величины хода рабочего органа и длины изгибающей части штока.

На фиг.1 представлена установка, общий вид; на фиг.2 - место посадки поршня на шток.

Установка включает станину 1, между стоек которой перемещается ползун 2, рабочий цилиндр 3, внутри которого перемещается поршень 4. Уплотнение поршня осуществляется кольцами

5.. Поршень 4 насажен на шток 6 и закрепляется на нем с помощью верхнего распорного конического стержня 7 и болтов 8, которыми и создается необходимая посадка поршня 4 на шток б.

Уплотнение штока в цилиндре осуществляется набивкой 9, вкладываемой в корпус 10 и поджимаемЬй шайбой 11.

Посадка штока б в ползун 2 осуществляется с помощью нижнего распорного конического стержня 12 и нижней втулФ

959920 может быть значительно увеличена без увеличения напряжений, возникающих в штоке (в 1,5-3 раза), что позволит повысить производительность на 3060Ъ в зависимости от сложности форьы изделия.

Зкономический эффект от применения предлагаемой установки определяется экономией дорогостоящих сталей, идущих на изготовление штоков со10 кращением количества ремонтов и их стоимости, а также увеличением фактического ресурса времени работы установки и снижением трудоемкости изготовления штоков.

Формула изобретения

1. Установка для динамического прессования порошка, содержащая станину, рабочий цилиндр, ползун и шток, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, надежности и долговечности установки, она снабжена верхней и нижней втулками и верхним и нижним распорными коническими стержнями, причем верхний стержень смонтирован на штоке, нижний установлен в ползуне,, шток выполнен в виде набора стальных

З0 нитей, а втулки установлены с возможностью охвата нитей.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нити штока

35 свиты в пряди, расположенные по винтовой линии.

3. Установка по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что длина участка штока между точками заделки

4© в верхней и нижней втулках составляет 0,2-0,3 общей длины штока.

4. Установка по пп..1-3, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что образующие внутренних поверхностей нижнего тор45 ца верхней втулки и верхнего торца нижней втулки, охватывающих нити штока, описываются уравнением вида лг

= А ° sin

У

50 где .А

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 442893, кл. В 22 F 3/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

45 9 447223, кл. В 22 F 3/02, 1973. ки 13. На верхнюю часть штока б на-.

4 сажена втулка 14, с которой в процессе работы установки контактирует набивка 9, предотвращая тем самым утечки энергоносителя из цилиндра 3.

Посадочные отверстия в поршне и ползуне выполнены в виде двух усеченных конусов с общей поверхностью.

Установка работает следующим образом.

При подаче команды на совершение рабочего хода энергоноситель поступает в рабочий цилиндр 3 (в его поршневую полость) и, воздействуя на поршень 4, заставляет его с ускорением двигаться вниз ° Вместе с поршнем 4 начинает двигаться также шток 6, ползун 2 и верхняя часть инструмента (не обозначен). За время разгона поршня 4, штока б, ползуна 2 с инструментом в них накапливается кинети-ческая энергия, которая в процессе смыкания прессформ расходуется на формование изделий из порошков (динамическое горячее и холодное прессования). При этом в процессе нагружения упругие нити в связи с .потерей продольной устойчивости будут выгибаться наружу, а линия прогиба будет представлять собой синусоиду.

Такое выполнение штока способствует также увеличению длительности нагрузочной фазы и КПД за счет существенного снижения энергии отражения.

Выполнение штока нитевидным гриводит к практически полному устранению упругих колебаний в штоке, а напряжения, возникающие в нем, не зависят от скорости- ползуна в момент соприкосновения верхней части инструмента с порошком. Появляется возможность беспрепятственного повышения быстроходности установки (и производительности ее).

При многоместной формовке эксцентриситет нагрузки уже .практически не влияет на надежность штока.

Если при отсутствии эксцентриситета нагрузки нити будут выгибаться симметрично, т.е. стрелка прогиба их будет одинаковой, то при эхсцентриситете нагрузки стрелка прогиба нитей будет различной: со стороны эксцентриситета нагрузки — большей, в диаметрально расположенной точкеменьшей. В процессе удара упругие нити теряют устойчивость, т.е. имеет место случай продольного изгиба. При этом потеря устойчивости нитями происходит по достижении в последних определенной величины напряжений,после чего напряжения больше не растут.

После окончания удара волокна распрямляются, и при подаче воздуха в штоковую полость поршень, шток и рабочий орган возвращаются в крайнее верхнее положение. В предлагаемой кон конструкции скорость рабочего органа стрела прогиба (максимальная) наружного волокна штока, мм;

- дпина участка штока между точками заделки его нитей во втулках,мм; текущая длина участка штока,,отсчитываемая от места заделки нитей во втулке.

Составитель Г.Загорская

Редактор Л.Гратилло Техред М.Коштура Корректор В.сутяга

Заказ 7099/14 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

bio делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4