КУСАЧКИ Российский патент 2007 года по МПК B23D17/06 B23D29/00 

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при разрезании профильного, пруткового материала, труб и различных конструкций из металла 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 приложения к штоку значительных усилий.

Прототипом предлагаемого решения являются ножницы универсальные переносные по патенту РФ №02116872 от 10.08.98, кл. B 23 D 17/00. 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 задняя грани, пересекаясь под острым углом, образуют режущую кромку, имеющую режущую впадину, и ряд одинаковых зубьев, образованных пересечением цилиндрических поверхностей.

Однако эти ножницы нельзя использовать для перекусывания прутков и труб значительного диаметра, относительные размеры элементов режущих кромок в них не определены, а конфигурация режущих элементов (кромок), образованная пересечением цилиндрических поверхностей, не является оптимальной, т.к она не обеспечивает надежного перекусывания металлических прутков и труб.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является переносной гидравлический инструмент по патенту РФ №2095235, В 26 D 15/00. Он используется преимущественно для перекусывания электрических проводов.

Инструмент содержит плунжерный насос, выполненный из двух секций и проставки между ними, и режущий орган, выполненные в виде отдельных агрегатов, соединенных между собой трубчатой штангой, содержащей по меньшей мере две части. При этом в стенке цилиндра корпуса режущего органа выполнен штуцер, предназначенный для соединения посредством гибкого шланга со штуцером второй секции плунжерного насоса. Плунжер насоса шарнирно соединен с рукоятками, расположенными в одной плоскости, перпендикулярной плоскости резания. Штанга выполнена из диэлектрического материала. Жидкость, используемая в инструменте, выбрана диэлектрической.

Недостатками этого инструмента является то, что режущий элемент в виде одного ножа имеет одностороннее перемещение, а также то, что не определена конфигурация режущих кромок ножей и их расположение в пространстве.

Техническим результатом предлагаемого изобретения «Кусачки», состоящие из

гидроцилиндра, блока управления, двух рычагов, имеющих общую ось поворота, жестко связанную с корпусом гидроцилиндра, резцов, установленных на свободных концах рычагов, противоположные концы которых шарнирно связаны со штоком гидроцилиндра, является повышение эффективности, безопасного перекусывания металлических прутков, арматуры и т.д, а также повышение износостойкости резцов. Эта цель достигается за счет того, что резцы выполнены съемными, продольными и поперечными, при этом продольные резцы выполнены с углом заострения α=55°...65° и установлены из условия получения угла раскрытия их режущих кромок β при смыкании продольных резцов по наружному торцу, составляющего 15...25°, а поперечные резцы выполнены с углом заострения, меньшим на 5...10° угла заострения продольных резцов.

На фиг.1 дан продольный разрез кусачек, с разведенными резцами, на фиг.2 показан вид А на наружную сторону механизма регулирования, на фиг.3 - положение, когда резцы сведены, на фиг.4 обозначен угол заострения α.

Кусачки предназначены для перекусывания арматуры из стали, стального пруткового материала, гаек резьбовых соединений и других элементов конструкции при проведении аварийно-спасательных работ в зонах чрезвычайных происшествий, аварий на транспорте, катастроф, пожаров, стихийных бедствий (обвалов, землетрясений, оползней и др.), а также при строительных и монтажно-демонтажных работах в различных отраслях промышленности.

Кусачки содержат два резца 1, закрепленных на свободных концах рычагов 2, шарнирно связанных с трубчатым корпусом 3, который соединен с корпусом силового гидроцилиндра 4. Плечи рычагов 2 через серьги 5 и оси 6 шарнирно соединены со штоком силового гидроцилиндра.

Подвод рабочей жидкости к силовому цилиндру осуществляется через золотниковый блок управления, с которым связаны два гибких рукава 7 и 8 с быстродействующими полуразъемами 9.

В среднем положении золотника, когда кольцо управления 10 своим указателем 11 находится напротив символа «0», рабочая жидкость, поступающая от насоса по напорному рукаву 7, свободно сливается через золотник, поршневую полость силового гидроцилиндра и сливной рукав 8 в маслобак. При этом штоковая полость гидроцилиндра заперта золотником и движение ножей не происходит.

При повороте кольца 10 до совмещения указателя 11 с символом 12 жидкость через напорный рукав 7 и золотник поступает в поршневую полость цилиндра. Шток перемещается, посредством серег 5 поворачивая рычаги 2, резцы 1 сближаются, перекусывая находящийся между ними пруток.

При повороте кольца 10 до совпадения указателя 11 с символом 13 рабочая жидкость через напорный рукав 7 и золотник поступает в штоковую полость гидроцилиндра. Шток перемещается, посредством серег 5 поворачивая рычаги 2, резцы расходятся.

В трех указанных положениях кольцо управления 10 фиксируется шариковым фиксатором.

Гидроцилиндр кусачек имеет предохранительный клапан, который исключает возможность повышения давления в штоковой полости выше заданного, в случае разъединения быстроразъемного соединения сливной магистрали при работающей насосной станции.

Ручка 14 предназначена для защиты рукавов 7 и 8 от чрезмерного перегиба, а также (совместно с рукояткой 15) для переноса кусачек и удобства манипулирования ими в работе.

Резцы 1 - быстросъемные, они устанавливаются и закрепляются на рычагах с помощью винтов 16. Угол заострения резцов а в пределах 55-65° выбран экспериментально, исходя из их максимальной стойкости и эффективности самого процесса резания (перекусывания), который определяется быстрым и одноразовым воздействием на разрезаемый пруток. При этом установлено, что при использовании резцов с углом α меньшим 55°, эффективность перекусывания резко снижается, а при α>65° резко возрастает износ резцов.

При перекусывании прутков продольные резцы внедряются в металл, раздвигая его, а перед резцами происходит скачкообразное уплотнение металла, металл, особенно расположенный в слоях перед резцами, полностью исчерпывает запас пластичности и становится хрупким как стекло. Эти явления хорошо описаны в многотомном издании «Разрушение», Мир, 1971-1980 гг. и, например, в книге И.И.Пигоровского «Методы и средства определения полей деформаций и напряжений». М.: Машиностроение, 1983 г. Из этого следует, что нет необходимости полностью перерезать пруток при его перекусывании, т.к после внедрения резцов на 60-70% от общей толщины прутка далее он сам разрушается по линии реза. Это все подтверждено также результатами выполненных экспериментов. Указанные явления приводят к тому, что при перекусывании прутка его половинки разлетаются в разные стороны. Кроме того, возникающие силы резания выталкивают пруток из под резцов во внешнюю сторону, что ухудшает условия резания и приводят к быстрому затуплению инструмента.

Избежать эти отрицательные явления позволяет определенное расположению резцов, показанное на фиг.3, когда они сведены. В таком положении режущие кромки резцов расположены под углом β, что препятствует перемещению разрезаемого прутка, т.к он оказывается в ограниченном пространстве. В результате улучшаются условия резания, обеспечиваются требования техники безопасности, повышается эффективность процесса.

Экспериментально установлено, что указанные положительные явления в наибольшей степени проявляются при β=15-25°. При β<15° положительные процессы практически не происходят, а при β>25° из-за усложненной кинематики перемещения резцов теряются преимущества этой схемы.

Как уже отмечалось, экспериментально установлено, что угол заострения α вершины резца должен лежать в пределах 55-65°. При α<55° режущая кромка быстро затупляется. А при α>65° резко ухудшаются условия резания.

Предлагаемая схема расположения продольных резцов дает еще один существенный положительный эффект: резцы, ширина которых Н в 1.25 раза меньше диаметра D перекусываемого прутка, обеспечивают устойчивый и эффективный процесс перекусывания.

Увеличение ширины Н резцов в 1.25 раза повлекло бы соответствующее увеличение размеров всех других элементов кусачек, а также увеличение их габаритов и веса.

Поперечные резцы предназначены для перекусывания гаек и другой арматуры, т.е объектов, в которых нет сплошного заполнения объемов металла. Экспериментально установлено, что для поперечных резцов угол заострения α₁ должен быть на 5-10° меньше угла заострения продольных резцов и составлять 45-55°.

По предлагаемой схеме созданы кусачки, на продольных резцах у которых α=60°, β=20°, Н=26 мм; на поперечных - α=50°, Н=26 мм.

Техническая характеристика кусачек. Усилие на резцах k Н - 170...270. Наибольший диаметр перекусываемого прутка D мм - 32. Рабочая жидкость - масло АМГ - 10 ГОСТ 6794 - 75 или МГЕ - 10А ОСТ 38.01281 - 82. Масса, кг - 12,5. Габариты, мм - 785 Х 200. Отношение

Кусачки изготовлены и прошли всесторонние испытания, которые подтвердили все изложенные положения и расчеты.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при разрезании профильного, пруткового материала, труб. Кусачки содержат гидроцилиндр со штоком и корпусом, блок управления, два рычага, имеющих жестко связанную с корпусом гидроцилиндра общую ось поворота, резцы с режущими кромками, установленные на свободных концах рычагов, противоположные концы которых шарнирно связаны с штоком гидроцилиндра. Резцы выполнены съемными, продольными и поперечными. Продольные резцы выполнены с углом заострения α=55...65° и установлены из условия получения угла раскрытия их режущих кромок β при смыкании продольных резцов по наружному торцу, составляющего 15...25°. Поперечные резцы выполнены с углом заострения, меньшим на 5...10° угла заострения продольных резцов. Достигается повышение эффективности безопасного перекусывания металлических прутков, арматуры и т.п. и повышение износостойкости резцов. 4 ил.

Кусачки, содержащие гидроцилиндр со штоком и с корпусом, блок управления, два рычага, имеющих жестко связанную с корпусом гидроцилиндра общую ось поворота, резцы с режущими кромками, установленные на свободных концах рычагов, противоположные концы которых шарнирно связаны с штоком гидроцилиндра, отличающиеся тем, что резцы выполнены съемными, продольными и поперечными, при этом продольные резцы выполнены с углом заострения α=55...65° и установлены из условия получения угла раскрытия их режущих кромок β при смыкании продольных резцов по наружному торцу, составляющего 15...25°, а поперечные резцы выполнены с углом заострения, меньшим на 5...10° угла заострения продольных резцов.