УСТАНОВКА И СПОСОБ ПЛАКИРОВАНИЯ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА Российский патент 1999 года по МПК B23K20/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии и устройствам для плакирования металлических листов энергией взрыва.

Изобретение касается в первую очередь получения путем использования энергии взрыва биметаллических заготовок для вкладышей подшипников и толщиной антифрикционного слоя до 3 мм на стальной подложке толщиной 10 - 20 мм.

Как правило, плакирование металлических листов для подшипников скольжения производят на полигонах, где на грунт насыпают слой песка, далее горизонтально укладывают плакируемые листы, над которыми с зазором с помощью подставок устанавливают плакирующие листы. По периметру плакирующего листа размещают рамку, высота которой равна необходимой толщине заряда. Заряд взрывчатого вещества (ВВ) насыпают в рамку, а у края ее устанавливают детонатор и заряд ВВ инициируют (Крупин А.В. и др.//Деформация материалов взрывом. - М.: Металлургия. - 1975, с. 154, 412, 413).

При работе на полигоне указанным способом плакированные заготовки разбрасываются взрывом и их приходится искать и собирать.

Указанный недостаток устраняется при плакировании заготовок во взрывной камере. На металлическую опору (рабочий стол) укладывают плакируемые заготовки, над ними с зазором устанавливают плакирующий лист с зарядом ВВ, который далее инициируют (Обработка материалов импульсными нагрузками //Тематический сборник научных трудов. - Новосибирск. - 1990, с.270 - 274).

Следует отметить, что при плакировании описанными способами часто толщина заряда ВВ определяется не условиями свариваемости листов, а его детонационными свойствами. При малой толщине плакирующего листа нужен небольшой слой ВВ, но для исключения возможности прекращения детонации приходится завышать его толщину, то есть нерационально расходовать ВВ.

Этот недостаток устраняют, используя установку, где заряд ВВ размещают между плакирующими листами, а плакирующие заготовки устанавливают возле упоров, подвешенных на осях (Заявка N 95115615/02 (026587), по которой 1.09.96 г. вынесено решение о выдаче Патента на изобретение. Данная заявка принята за прототип.

При работе описанным способом на установке с подвижными упорами возможно нарушение цикличности работы установки, выражающееся в том, что при отклонении упоров на угол, превышающий 180^o, и некоторой несинхронности их движения подвижные части установки не возвращаются в исходное положение; отмечается низкая стойкость рабочих поверхностей упоров и передача значительных ударных нагрузок на оси подвеса.

Предлагаемыми изобретениями решаются задачи обеспечения цикличности работы установки, повышения долговечности рабочих поверхностей упоров и снижения ударных нагрузок на оси их подвеса.

Для достижения этих технических результатов основание установки, содержащей два упора, подвешенных на осях, снабжено амортизирующим ограничителем, взаимодействующим с упорами, отверстия под ось вращения каждого из которых смещены от вертикали, проходящей через центр масс упора, в сторону второго, при этом массу упора выбирают такой, что его отклонение при работе меньше 180^oC. Кроме того, упор снабжен сменным бойком, скрепленным с ним клином, а амортизирующий ограничитель установлен на листовой пружине и выполнен в виде трубы с двумя пробками и амортизатором между ними, например, из резины. Далее, при размещении плакируемых заготовок возле упоров центр заготовки совмещают с центром удара упора относительно оси вращения.

Отличительными признаками предлагаемой установки для плакирования энергией взрыва от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются наличие амортизирующего ограничителя, взаимодействующего с упорами, смещение отверстия под ось вращения каждого упора в сторону второго, а также выбор величины массы упора.

Отличительным признаком предлагаемого способа плакирования энергией взрыва от известного является то, что при размещении плакируемой заготовки ее центр совмещают с центром удара упора относительно оси вращения.

Благодаря наличию перечисленных отличительных признаков обеспечивается цикличная работа установки и долговечность рабочих поверхностей упоров, а также снижение ударных нагрузок на оси их подвеса.

Предлагаемые установка и способ плакирования энергией взрыва иллюстрируются чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.

На фиг.1 показан общий вид установки для плакирования энергией взрыва.

На фиг. 2 - продольный разрез нижней части установки.

Установка для плакирования энергией взрыва (см. фиг. 1) содержит основание 1, выполненное в виде рамы, два упора 2, подвешенных с помощью подвесов 3 и осей 4, установленных в подшипниках 5, скрепленных с основанием 1. На основании 1 закреплена листовая пружина 6 с амортизирующим ограничителем 7, контактирующим с упорами 2. Амортизирующий ограничитель 7 содержит трубу 10 с двумя пробками 11 и амортизатором 12 между ними.

Упор 2 (см. фиг. 2) снабжен бойком 8 и скреплен с ним клином 9.

Точка Ц.М. - центр масс упора 2.

Подготовка к работе.

Изготавливают взрывные плакирующие пакеты 13: по контуру плакирующей заготовки 14 устанавливают рамку 15; в рамку 15 насыпают и разравнивают заряд ВВ 16; скрепляют, например, липкой лентой.

Закрепляют на основании 1 установки подшипник 5 оси 4 в положении, в котором при соответствующей длине амортизирующего ограничителя 7, получаемой за счет подбора пробок 11, обеспечивается параллельность и необходимый промежуток между рабочими поверхностями бойков 8.

Плакирование заготовок.

У рабочих поверхностей бойков 8 устанавливают плакируемые заготовки 17, совмещая при этом центр (точка А на фиг. 1) каждой с центром удара упора 2, который определен относительно оси вращения 4. Между плакируемыми заготовками 17 размещают взрывной плакирующий пакет 13. Заряд ВВ 16 инициируют. Плакирующие заготовки 14 метаются на плакируемые заготовки 17.

Часть энергии при плакировании передается упорам 2. Упоры отклоняются, а затем под действием силы тяжести возвращаются в исходное положение. Процесс завершен. Далее рабочий цикл повторяется.

Отклонение упора не должно превышать 180^o, т.к. в противном случае упоры начнут совершать вращательное движение. Исходя из этого минимальная масса упора равна

где q - масса заряда ВВ;
Q_взр - теплота взрыва ВВ;
R - расстояние между центром масс упора и осью вращения по вертикали;
q - ускорение свободного падения;
η - коэффициент передачи энергии заряда ВВ подвижным упором установки.

Величина массы упора установки должна удовлетворять условию
M > M_min
При возвращении упора 2 в исходное положение его кинетическая энергия поглощается амортизирующим ограничителем 7, а заданное взаимное расположение бойков 8 обеспечивается листовой пружиной 6 и тем, что ось 4 подвеса упора смещена в сторону второго упора на величину
l = (0,005...0,01)R
Выбранные величина массы упора и положение оси ее подвеса, наличие амортизирующего ограничителя, установленного на листовой пружинен, обеспечивают цикличность работы установки.

При плакировании на упор 2 через боек 8 действует ударная нагрузка, которая передается через ось 4 на подшипник 5. Ударная нагрузка на подшипник 5 будет равна нулю, если центр плакируемой заготовки 17 (точка А на фиг. 1) совмещен с центром удара упора 2, положение которого определяется по формуле

где J - момент инерции упора относительно оси вращения;
r - расстояние между центром удара упора и осью вращения по вертикали.

(Гернет М.М.// Курс теоретической механики. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа. - 1970, с. 334).

Таким образом, одна из поставленных задач - исключение воздействия ударной нагрузки на подшипник оси подвеса упора - решается благодаря тому, что центр плакируемой заготовки совмещен с центром удара упора относительно оси его вращения.

Пример.

В КТИ ГИТ изготовлена и проходит испытания установка для плакирования энергией взрыва заготовок вкладышей подшипников двигателей ж.д. тепловозов.

Техническая характеристика установки:
Габариты стальной плакируемой заготовки, мм - 10 х 120 х 320
Толщина плакирующей заготовки из антифрикционного алюминиевого сплава, мм - 2,2
Масса заряда ВВ, кг - 0,3
Расстояние между центром масс упора и осью вращения, "R ", м - 1
Расстояние между центром удара упора и осью вращения -"к", мм - 1,11
Смещение оси подвеса упора в сторону второй опоры - "е", м - 0,01
Коэф. передачи энергии заряда ВВ подвижным упорам - η - 0,00126
Минимально необходимая масса упора "M_min", кг - 40
Масса упора - "М", кг - 900
Угол отклонения упора при плакировании - α, град. - 25
Габариты установки, мм - 900 х 2200 х 2900
Масса установки, не более, кг - 3000
В качестве ВВ используется аммонит 6 ЖВ (Дубной Л.В. и др.//Промышленные взрывчатые вещества. - 3 изд., перераб. и доп. - М.: Недра. - 1988, с. 56).

Коэффициент передачи энергии заряда ВВ подвижным упорам η вычислен для описанной установки по экспериментальным данным, полученным при испытании установки в Конструкторско-технологическом институте гидроимпульсной техники.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к получению биметаллических заготовок для вкладышей подшипников скольжения. Устройство содержит основание, два упора, подвешенных на осях, при этом основание снабжено амортизирующим ограничителем, взаимодействующим с упорами, отверстие под ось вращения каждого из которых смещено от вертикали, проходящей через центр масс упора, в сторону второго упора, при этом масса упора выбрана в соответствии с предлагаемым соотношением. Способ включает расположение плакируемых заготовок возле упоров и размещение между ними взрывного плакирующего пакета, инициирование заряда ВВ, причем при размещении заготовки ее центр совмещают с центром удара упора относительно оси вращения. Изобретение позволяет обеспечить цикличность работы установки и повысить долговечность рабочих упоров и изделий. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для плакирования энергией взрыва, содержащая основание, два упора, подвешенных на осях, отличающаяся тем, что основание снабжено амортизирующим ограничителем, взаимодействующим с упорами, отверстие под ось вращения каждого из которых смещено от вертикали, проходящей через центр масс упора, в сторону второго упора, при этом масса упора выбрана в соответствии с соотношением

где q - масса заряда ВВ;
Q_взр - теплота взрыва ВВ;
R - расстояние между центром масс упора и осью вращения;
g - ускорение свободного падения;
η - коэффициент передачи энергии заряда ВВ подвижным упорам установки. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что упор снабжен сменным бойком, скрепленным с ним клином. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что амортизирующий ограничитель установлен на основании посредством листовой пружины и выполнен в виде трубы с двумя пробками и амортизатором между ними, например из резины. 4. Способ плакирования энергией взрыва, включающий расположение плакируемых заготовок возле упоров и размещение между ними взрывного плакирующего пакета, инициирование заряда ВВ, отличающийся тем, что при размещении заготовки ее центр совмещают с центром удара упора относительно оси вращения.