Поршневой узел машины литья под давлением Российский патент 2024 года по МПК B22D17/20 

Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно как элемент оснастки для получения цветных отливок на этих машинах. Известен поршневой узел такой машины, содержащий соединенные между собой поршень и шток; трубку, установленную с боковым зазором в образованном с его переднего торца продольном глухом канале; на заднем конце трубки размещен уплотнительный элемент, упирающийся в коническое дно этого канала, а передним концом она соединена неразъемно с полым хвостовиком диска, ввернутым в выполненное под него с переднего торца резьбовое гнездо штока и дополнительно зафиксированным с ним штифтом; диск, расположенный без зазора между торцами поршня и штока, своими поперечными окнами на боковой поверхности открыт в свою глухую полость- продолжение полости хвостовика и в продольные проточки на присоединительной поверхности штока, выходящие в его кольцевую канавку с уплотнительным элементом, куда открыты поперечные окна его передней части, выходящие также и в его продольный канал; в задней части штока выполнены поперечные окна, открытые в этот канал и его коническое дно (см. патент RU 2179907 С2 от 22.05.2000). Его недостатки: недостаточная прочность штока в зоне его передних поперечных окон при поршне диаметром не более 60 мм; коррозия резьбовых поверхностей поршня и штока из-за его продольных проточек под текущую воду и трудность его сворачивания из-за нее после длительного срока работы. Известен и другой поршневой узел МЛПД, содержащий поршень с последовательно выполненными с заднего торца большой и малой полостями, базирующийся и соединенный их боковыми поверхностями с соответствующими поверхностями штока и хвостовика его передней части, с торца которого выполнено гнездо под полый хвостовик диска, продолженное продольным глухим каналом штока под трубку, размещенную в нем с боковым зазором; на заднем конце ее установлен уплотнительный элемент, упирающийся в коническое дно его, куда открыто поперечное окно задней части штока, а рядом с ним выполнено другое такое же окно, выходящее в выше указанный боковой зазор; на переднем конце трубки размещен неразъемно хвостовик диска, соединенный с хвостовиком штока резьбой и штифтом; при этом диск размещен без зазоров между торцом хвостовика штока и дном малой полости поршня и выполнен диаметром, меньшим диаметра хвостовика последнего, с фаской в зоне пересечения его торца с боковой поверхностью и с началами наклонных поперечных окон на ней, открытых концами в коническое дно совместной полости диска и его хвостовика; кольцевой зазор между диском и поршнем соединен продольными проточками, выполненными на хвостовике штока, со сформированной у его основания кольцевой канавкой с уплотнительным элементом в ней и образованными там же поперечными окнами, выходящими концами в кольцевую канавку хвостовика диска с продольными проточками на нем, открытыми передними краями в эту канавку, а задними краями на конце хвостовика в гнездо передней части штока, причем этот конец его отделен осевым зазором от дна данного гнезда, расположенного сзади заднего торца поршня, соединенного резьбой со штоком (см. патент RU 2789947 С1 от 19.11.2021).

Его недостатки те же самые, что и у предыдущего узла. Задачей предлагаемого изобретения является исключение воздействия воды на резьбовое соединение поршня со штоком с сохранением эффективности охлаждения первого и повышением их технологичности за счет уменьшения длины соединительных резьб этих элементов. Технический результат от него: повышение надежности узла за счет возрастания срока службы штока с простотой разборки при замене предлагаемого изношенного поршня новым и снижение их трудоемкости путем выполнения их соединительных резьб меньшей длины. Это достигается тем, что в поршневом узле машины литья под давлением, содержащем поршень с выполненными с заднего торца большой и малой полостями, базирующийся и соединенный их боковыми поверхностями с соответствующими поверхностями штока и его хвостовика с резьбовым гнездом под полый хвостовик диска, переходящим в продольный глухой канал штока под размещенную в нем с боковым зазором трубку, зафиксированную неразъемно с этим хвостовиком, соединенным с хвостовиком штока также неразъемно; у расположенного без зазоров между торцом хвостовика штока и дном малой полости поршня диска в зоне пересечения переднего торца с боковой поверхностью образована фаска с началами наклонных поперечных окон, открытых концами в дно общей глухой полости его и хвостовика; кольцевой зазор между диском и поршнем соединен продольными проточками и образованными там же поперечными окнами, выходящими концами в кольцевую канавку хвостовика диска с продольными проточками на нем, открытыми передними краями в эту канавку, а задними краями на конце этого хвостовика в гнездо хвостовика штока, НОВЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО под резьбу поршня, образованную с заднего торца на боковой поверхности его большой полости, резьба выполнена с переднего торца штока, а у его хвостовика передняя стенка кольцевой канавки под уплотнительный элемент сформирована с боковым понижением, и с его переднего торца до этой стенки сформированы плоские продольные проточки, открытые краями в кольцевые зазоры между боковой поверхностью малой полости поршня и диском, а также и этой стенкой; поршень данной поверхностью, имеющей фаску с начала ее, расположен на этом хвостовике с начала этой фаски до кольцевой канавки и на вершинах этих проточек с переднего торца его и до концов их наклонных краев, находящихся на этой стенке, с образованными на них началами наклонных поперечных окон, выходящих концами в кольцевую канавку хвостовика диска, открытую через его продольные проточки в общее гнездо хвостовика и штока, дно которого расположено в конце резьбы последнего. Образованием кольцевой канавки перед концентратором напряжений - основанием хвостовика штока - под уплотнительный элемент с поперечным сечением диаметром 3, а не 4 или 5 мм, повышается поперечная прочность этого хвостовика. Отделением передней стенкой ее с боковым понижением от остальной передней части хвостовика обеспечивается охлаждение циркулирующим хладагентом этого элемента в ней и высокая стойкость его. Выполнением резьбы с переднего торца штока для соединения с резьбой поршня заканчивается ее сбегом или проточкой для выхода инструмента (резца или плашки) при ее образовании. Отсутствием продольных проточек под хладагент на выполненной на штоке резьбе увеличивается площадь контакта ее с резьбой поршня и уменьшается длина их, чем сокращается трудоемкость изготовления их. Наличием с заднего торца поршня на всей боковой поверхности большой полости его резьбы со сбегом или выходом ее в проточку до начала малой полости сохраняется ее сбегом поперечная прочность поршня. Выполнением фаски с начала боковой поверхности малой полости поршня исключается разрушение уплотнительного элемента при соединении со штоком поршня с контактом его дна с передним торцом диска. Размещением на хвостовике штока начала боковой поверхности малой полости поршня на участке от его основания до кольцевой канавки, на ее уплотнительном элементе и далее за стенкой с боковым понижением на вершинах от сформированных плоских продольных проточек его обеспечивается базирование поршня на этом хвостовике. Выполнением на нем плоских продольных проточек, открытых на его торце передними краями в кольцевой зазор между боковыми поверхностями диска и малой полости поршня, а задними наклоненными краями, находящимися на ранее упомянутой стенке, обеспечивается циркуляция хладагента вдоль хвостовика, кроме выше указанного участка у его основания, изолированного от хладагента уплотнительным элементом. Образованием на задних наклонных в строну кольцевой канавки краях плоских продольных проточек хвостовика штока наклонных поперечных окон, выходящих концами в кольцевую канавку хвостовика диска, не требуется кольцевая канавка на нем для их образования с одновременным повышением прочности по ним его поперечного сечения. Соединением продольными проточками этой канавки хвостовика диска с дном общего гнезда хвостовика и штока, расположенным в конце резьбы последнего, обеспечивается подвод хладагента из продольного канала штока к концам наклонных поперечных окон его хвостовика. Расположением дна общего гнезда хвостовика и штока в конце резьбы последнего обеспечивается через утоненные в этой зоне стенки штока охлаждение резьбового соединения его с поршнем текущим хладагентом. Предлагаемое от известных решений новое, существенно отличается от них, промышленно пригодно и соответствует критериям ИЗОБРЕТЕНИЕ. Такой узел представлен на чертеже фиг. 1 только передней частью, т.к. задняя часть его идентична выше приведенному аналогу. Она содержит шток 1, с торца хвостовика 2 которого выполнено их общее резьбовое гнездо 3, а с его дна, находящегося в конце резьбы штока, образован продольный глухой канал меньшего диаметра, где с боковым зазором 4 размещена трубка 5, неразъемная передним концом с полым резьбовым хвостовиком 6 диска 7, соединенным с резьбовой поверхностью гнезда 3 и дополнительно зафиксирован с ней штифтом 8, например, диск 7 размещен без зазоров между передним торцом хвостовика 2 штока 1 и дном 9 поршня 10. Между боковыми поверхностями его малой полости и диска 7 образован кольцевой зазор 11 под хладагент. На фаске диска 7 в зоне пересечения торцевой и боковой поверхностей выполнены начала наклонных поперечных окон 12, открытых в общую полость 13 его и хвостовика 6. В кольцевой канавке перед основанием хвостовика 2 штока 1 размещен уплотнительный элемент 14, герметизирующий зону циркуляции хладагента вдоль поршня 10 от его дна 9 до этого элемента. Передняя стенка 15 этой канавки имеет боковое понижение для омывания хладагентом элемента 14. От торца хвостовика 2 до этого понижения выполнены плоские продольные проточки 16, превращающие в поперечном сечении боковую поверхность хвостовика в многогранную с как минимум 4-мя гранями, что определяется его диаметром, открытые передними краями в кольцевой зазор 11, а их задние наклонные (прямые или радиусные) края 17 расположены на стенке 15 с боковым понижением. С этих краев начинаются наклонные поперечные окна 18, открытые в кольцевую канавку 19 хвостовика 6 диска 7 и повышающие прочность поперечного сечения хвостовика штока в зоне их расположения по сравнению с перпендикулярными окнами его боковой поверхности, уменьшающими площадь поперечного сечения на khd, где k, h, d их количество, глубина и диаметр. При продольных окнах она уменьшается на 0,785kd² при h>d, а наклонных ее уменьшение между этими значениями На этом хвостовике, торец которого отделен осевым зазором от расположенного в конце резьбы штока 1 дна общего 3 хвостовика 2 и штока 1, образованы продольные проточки 20, открытые краями в это дно и кольцевую канавку 19 хвостовика 6 диска 7.. Резьбовое соединение 21 узла изолировано от хладагента уплотнительным элементом 14 и принимает примерно третью часть усилия, действующего на поршень при запрессовке сплава из камеры прессования (КП) в пресс-форму благодаря контакту с дном 9 поршня 10 переднего торца диска 7, принимающего остальную нагрузку, например, при диаметрах поршня и диска соответственно 50 и 40 мм. Благодаря этому и отсутствию продольных проточек на резьбе штока длина ее 10 витков равна 20 мм, например, при шаге 2 мм, а со сбегом 23,5 мм; у поршня длина 10 витков резьбы со сбегом или проточкой под нее равна 26-26,5 мм при точении (см. с. 7 ГОСТа 10549-63). При фрезеровании ее у поршня 10 длина ее не более 23 мм, начинающаяся с заднего торца на поверхности большой полости. Фаска 22 выполнена с начала боковой поверхности малой полости поршня 10 для целостности уплотнительного элемента 14 при наворачивании его на шток 1. При навернутом поршне 10 начало боковой поверхности малой полости его располагается у основания хвостовика 2, сопряженного с торцом штока 1 по радиусу, определяемому параметрами фаски 22 поршня. Поршень 10 охлаждается так: хладагент из бокового зазора 4 узла поступает через донную часть гнезда 3 узла в продольные проточки 20 задней части хвостовика 6 диска 7, попадая по ним в его кольцевую канавку 19, а из нее через наклонные поперечные окна 18 хвостовика 2 штока 1 в тракты, образованные поверхностями малой полости поршня 10 и продольных проточек 16 хвостовика 2 штока, охлаждая при этом уплотнительный элемент 14 благодаря пониженной стенке 15 этого хвостовика и часть поршня 10, находящуюся в зоне этой стенки. Далее он по продольным проточкам 16 хвостовика 2 штока 1 охлаждает боковую поверхность малой полости, свободную от вершин проточек 16, и поступает в кольцевой зазор 11, охлаждая при этом по всему периметру боковую поверхность малой полости поршня 10 и, устремляясь к дну 9, омывает его часть, свободную от переднего торца диска 7. Затем нагретый теплом поршня 10 хладагент через наклонные окна 12 диска 7 отводится в совместную глухую полость 13 его и хвостовика 5, далее по трубке 5 течет в заднюю часть штока 1 и из него. Интенсивность охлаждения максимально нагреваемой при работе передней части поршня 10 определяются радиальной и осевой толщинами ее стенок, расходом хладагента и связанной с ним скоростью циркуляции его по кольцевому зазору 11 между диском 7 и поршнем 10. Минимально нагреваемая задняя часть поршня 10 теплом камеры прессования при запрессовке сплава из нее в пресс-форму и осевым перетеканием тепла от его переднего торца к заднему. В крайнем заднем положении в КП размещается только передняя часть поршня, нагреваемая ее теплом до момента заливки очередной порции сплава в нее. Поэтому задней части поршня 10 не нужно интенсивное охлаждения при работе. Она достаточно охлаждается через утоненные общим гнездом 3 хвостовика и штока стенки последнего и затем резьбовое соединение шток- поршень циркулирующим хладагентом по донной части этого гнезда и далее продольным прямоугольным или другой формы проточкам 20 хвостовика 6 диска 7. Размещением в общем резьбовом гнезде хвостовика 2 и штока 1 хвостовика 6 с резьбой диска 7 упрочняются поперечные сечения первых и также повышается надежность предлагаемого узла. Отсутствие омывания хладагентом резьбового соединения «шток-поршень» исключается их коррозия и особенно 1-го, чем повышается стойкость и надежность предлагаемого узла, особенно при замене изношенного поршня. Таким образом, предлагаемым повышаются у такого узла надежность и технологичность поршня и штока с их укороченными резьбами, а наклонными поперечными окнами прочность хвостовика штока.

Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно в поршневых узлах машин литья под давлением. Поршневой узел машины литья под давлением содержит поршень с выполненными с заднего торца большой и малой полостями, базирующийся и соединенный их боковыми поверхностями с соответствующими поверхностями штока и его хвостовика с резьбовым гнездом под полый хвостовик диска, переходящим в продольный глухой канал штока под размещенную в нем с боковым зазором трубку, зафиксированную неразъемно с этим хвостовиком, соединенным с хвостовиком штока также неразъемно. У расположенного без зазоров между торцом хвостовика штока и дном малой полости поршня диска в зоне пересечения переднего торца с боковой поверхностью образована фаска с началами наклонных поперечных окон, открытых концами в дно общей глухой полости его и хвостовика. Кольцевой зазор между диском и поршнем соединен продольными проточками хвостовика штока со сформированной у его основания кольцевой канавкой с уплотнительным элементом и образованными там же поперечными окнами, выходящими концами в кольцевую канавку хвостовика диска с продольными проточками на нем, открытыми передними краями в эту канавку, а задними краями на конце этого хвостовика в гнездо хвостовика штока. При этом под резьбу поршня, образованную с заднего торца на боковой поверхности его большой полости, выполнена резьба с переднего торца штока, а у его хвостовика передняя стенка кольцевой канавки под уплотнительный элемент сформирована с боковым понижением, и с его переднего торца до этой стенки сформированы плоские продольные проточки, открытые краями в кольцевые зазоры между боковой поверхностью малой полости поршня и диском, а также и этой стенкой. Поршень данной поверхностью, имеющей фаску с начала ее, расположен на этом хвостовике с начала этой фаски до кольцевой канавки и на вершинах этих проточек от переднего торца его и до концов их наклонных краев, находящихся на этой стенке, с образованными на них началами наклонных поперечных окон, выходящих концами в кольцевую канавку хвостовика диска, открытую через его продольные проточки в общее гнездо хвостовика и штока, дно которого расположено в конце резьбы последнего. Техническим результатом является повышение надежности и технологичности поршня и штока с их короткими неомываемыми хладагентом резьбами и наклонными поперечными окнами хвостовика штока. 1 ил.

Поршневой узел машины литья под давлением, содержащий поршень с выполненными с заднего торца большой и малой полостями, базирующийся и соединенный их боковыми поверхностями с соответствующими поверхностями штока и его хвостовика с резьбовым гнездом под полый хвостовик диска, переходящим в продольный глухой канал штока под размещенную в нем с боковым зазором трубку, зафиксированную неразъемно с этим хвостовиком, соединенным с хвостовиком штока также неразъемно, у расположенного без зазоров между торцом хвостовика штока и дном малой полости поршня диска в зоне пересечения переднего торца с боковой поверхностью образована фаска с началами наклонных поперечных окон, открытых концами в дно общей глухой полости его и хвостовика, кольцевой зазор между диском и поршнем соединен продольными проточками хвостовика штока со сформированной у его основания кольцевой канавкой с уплотнительным элементом и образованными там же поперечными окнами, выходящими концами в кольцевую канавку хвостовика диска с продольными проточками на нем, открытыми передними краями в эту канавку, а задними краями на конце этого хвостовика в гнездо хвостовика штока, отличающийся тем, что под резьбу поршня, образованную с заднего торца на боковой поверхности его большой полости, резьба выполнена с переднего торца штока, а у его хвостовика передняя стенка кольцевой канавки под уплотнительный элемент сформирована с боковым понижением, и с его переднего торца до этой стенки сформированы плоские продольные проточки, открытые краями в кольцевые зазоры между боковой поверхностью малой полости поршня и диском, а также и этой стенкой, поршень данной поверхностью, имеющей фаску с начала ее, расположен на этом хвостовике с начала этой фаски до кольцевой канавки и на вершинах этих проточек от переднего торца его и до концов их наклонных краев, находящихся на этой стенке, с образованными на них началами наклонных поперечных окон, выходящих концами в кольцевую канавку хвостовика диска, открытую через его продольные проточки в общее гнездо хвостовика и штока, дно которого расположено в конце резьбы последнего.