ПЕРЕНОСНЫЕ НОЖНИЦЫ Российский патент 1995 года по МПК B23D29/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для резки металла, и может быть использовано при резке попавших в аварию транспортных средств.

Известны переносные ножницы, содержащие шарнирно соединенные один с другим и с корпусом силового цилиндра два рычага, на одних плечах которых смонтированы ножи, а другие плечи которых шарнирно связаны со штоком силового цилиндра посредством тяг [1]
Недостатком известных переносных ножниц является то, что они предназначены только для резки арматуры стержней, что обуславливает их низкие технологические возможности.

Наиболее близким аналогом предложенных ножниц переносных являются ручные ножницы с гидравлическим приводом, содержащие два рычага с рабочими органами, расположенные симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра и шарнирно соединенные с его корпусом, при этом шток силового цилиндра шарнирно связан посредством звеньев со свободными плечами рычагов [2]
Недостатком известных ручных ножниц являются их низкие технологические возможности, обусловленные следующим. Разрезаемые объекты могут отличаться как материалом, так и размерами, и при резке сортового и листового проката большое усилие резания будет необходимо при сравнительно малом раскрытии рычагов с рабочими органами. Однако, при резке объектов больших размеров при небольшом раскрытии рычагов известные ножницы не могут развить необходимое для резки усилие.

Техническим результатом изобретения является то, что оно обеспечивает создание максимальных усилий резания в необходимом интервале изменения углов раскрытия рычагов.

Данный технический результат достигается тем, что в ножницах переносных, содержащих два рычага с рабочими органами, установленных симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра и шарнирно соединенных с его корпусом, в которых шток силового цилиндра шарнирно связан посредством звеньев со свободными плечами рычагов, оси шарнирных соединений каждого из звеньев со штоком силового цилиндра расположены со смещением и симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра, при этом отношение расстояния между осями шарнирных соединений каждого из звеньев с рычагом и со штоком силового цилиндра к расстоянию между осями шарнирных соединений рычага с корпусом силового цилиндра и с соответствующим ему звеном равно 0,83-0,89, а отношение расстояния между осью симметрии силового цилиндра и осью шарнирного соединения каждого из звеньев со штоком силового цилиндра к расстоянию между осью шарнирного соединения каждого из рычагов с соответствующим ему звеном и осью шарнирного соединения рычагов с корпусом силового цилиндра равно 0,17-0,19.

Указанные соотношения параметров ножниц переносных получены путем проведения следующих оптимизационных расчетов. Сила N резания зависит от угла ϕповорота рычага ножниц.

N=f(ϕ) (1)
Схема сил, действующих на рычаг приведена на фиг. 1.

Параметрами этой функции являются расстояние 0'А между осью 0' поворота рычага и точкой А приложения силы Т, передаваемой от звена к рычагу, длина АС звена, угол ν между осью 0'Y' системы координат Х'O'Y', связанной с рычагом и отрезком 0'А. и расстояние L_c между точкой С приложения силы R/2, передаваемой от силового цилиндра, и осью симметрии силового цилиндра.

Приняв величины вышеуказанных параметров в качестве параметров оптимизации, за критерий оптимизации принимаем значение работы А, производимой при резании, в интервале изменения угла поворота рычага от 10 до 20^о.

A M(ϕ)dϕ N(ϕ)·L_пdϕ
(2) где L_n плечо силы N.

(См. фиг. 2: зависимость момента вращения от угла поворота рычага).

На графике зависимости М=f(ϕ) зависимость (2) представляет собой величину площади под кривой между значениями аргумента функции ϕ_о и ϕ*.

Оптимизацию функции (2) следует проводить при ограничениях, которые накладываются исходя из конструктивных особенностей ножниц.

1) 0≅AC≅15,0 (cм);
2) -45≅ν≅45, град;
3) L_c≥2,0, см.

При поиске оптимизационных значений параметров АС, ν и L_c использовался метод Хука-Дживса.

Лучшее распределение момента вращения, приложенного к рычагу, обеспечивается выбором соотношений между параметрами кривошипно-шатунного механизма, образованного рычагом, звеном и штоком силового цилиндра. Эти соотношения выбирались с учетом следующих ограничений:
1) угол β наклона звена ≅80^о;
2) отношение 0'C'/O'A≥0,4 при любом положении рабочих органов.

Получены следующие соотношения параметров ножниц:
0,17-0,19;
0,83 0,89
0,13 0,29
На фиг. 1 изображена схема сил, действующих на рычаг; на фиг. 2 график зависимости момента вращения от угла поворота рычага; на фиг. 3 изображены ножницы переносные, общий вид.

Ножницы переносные содержат привод в виде силового цилиндра 1, например, гидроцилиндра, со током 2 и двух рычагов 3. Последние шарнирно установлены посредством оси 4 на корпусе 5 силового цилиндра 1. Ось 4 расположена на оси симметрии указанного цилиндра 1. На одних плечах рычагов 3 смонтированы рабочие органы, а другие их плечи шарнирно связаны посредством соответствующих им звеньев 6 со штоком 2 силового цилиндра 1. При этом оси шарнирных соединений каждого из звеньев 6 со штоком 2 силового цилиндра 1 расположены со смещением и симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра 1. Отношение расстояния между осями шарнирных соединений каждого из звеньев 6 с рычагом 3 [A] и со штоком 2 [C] к расстоянию между осями шарнирных соединений рычага 3 с корпусом 5 силового цилиндра 1 [0'] и с соответствующим ему звеном 6 [A] равно 0,83-0,89. А отношение расстояния между осью симметрии силового цилиндра 1 [O'C'] и осью С шарнирного соединения каждого из звеньев 6 со штоком 2 силового цилиндра 1 к расстоянию между осью А шарнирного соединения каждого из рычагов 3 с соответствующим ему звеном 6 и осью О' шарнирного соединения рычагов 3 с корпусом 5 силового цилиндра 1 равно 0,17-0,19. Рабочие органы выполнены в виде ножей и установлены на сторонах рычагов, обращенных одна к другой в зеве ножниц. На противоположных сторонах рычагов можно смонтировать рабочие органы в виде разжимных губок. При этом ножницы могут быть использованы как разжим.

Работа ножниц переносных осуществляется следующим образом.

Разрезаемый материал размещают между рабочими органами рычагов 3. Шток 2 силового цилиндра 1 выдвигают, при этом посредством звеньев 6 осуществляют поворот рычагов 3 относительно оси 0' один навстречу другому. Происходит разделение материала. Затем шток 2 возвращают в исходное положение, тем самым осуществляют разведение рычагов 3.

Цикл резки закончен.

При аварийных работах, например, при необходимости разжатия заклинившей двери автомобиля, используют рабочие органы в виде разжимных губок. При этом рычаги 3 в сомкнутом состоянии вводят в разделяемый объект, шток 2 силового цилиндра 1 втягивают, при этом осуществляют разведение рычагов 3 и разжим частей разделяемого объекта.

Таким образом, предложенная конструкция ножниц переносных за счет подбора соотношений ее параметров позволяет развивать максимальное значение момента вращения рычагов при их угле поворота ϕ=10-15^о, что приводит к расширению технологических возможностей ножниц.

Использование: обработка металлов давлением, устройства для резки металла, резка попавших в аварию транспортных средств. Сущность изобретения: ножницы переносные содержат расположенные симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра и шарнирно соединенные с его корпусом два рычага с рабочими органами. Шток силового цилиндра шарнирно связан посредством звеньев со свободными плечами рычагов, при этом оси шарнирных соединений каждого из звеньев со штоком расположены со смещением и симметрично относительно оси симметрии указанного цилиндра. Отношение расстояния между осями шарнирных соединений каждого из звеньев с рычагом и со штоком силового цилиндра к расстоянию между осями шарнирных соединений рычага с корпусом силового цилиндра и с соответствующим ему звеном равно 0,83 - 0,89. А отношение расстояния между осями симметрии силового цилиндра к расстоянию между осью шарнирного соединения каждого из рычагов с соответствующим ему звеном и осью шарнирного соединения рычагов с корпусом силового цилиндра равно 0,17 - 0,19. 3 ил.

ПЕРЕНОСНЫЕ НОЖНИЦЫ, содержащие два рычага с рабочими органами, расположенные симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра и шарнирно соединенные с его корпусом, при этом шток силового цилиндра шарнирно связан посредством звеньев со свободными плечами рычагов, отличающиеся тем, что оси шарнирных соединений каждого из звеньев со штоком силового цилиндра расположены со смещением и симметрично относительно оси симметрии силового цилиндра, при этом отношение расстояния между осями шарнирных соединений каждого из звеньев с рычагом и со штоком силового цилиндра к расстоянию между осями шарнирных соединений рычага с корпусом силового цилиндра и с соответствующим ему звеном равно 0,83 0,89, а отношение расстояния между осью симметрии силового цилиндра и осью шарнирного соединения каждого из звеньев со штоком силового цилиндра к расстоянию между осью шарнирного соединения каждого из рычагов с соответствующим ему звеном и осью шарнирного соединения рычагов с корпусом силового цилиндра равно 0,17 0,19.