Машина для сварки трением Советский патент 1987 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к гидрооборудованию машин для сйарки трением, работающих в условиях больших осевых нагрузок с высокими скоростями вращения .

Цель изобретения - уменьшение габаритов сварочной машины за счет обеспечения независимого выбора площадей поршней цилиндров осевого сжатия от площадей поршней гидроопор.

На фиг.1 изображена схема машины для сварки трением; на фиг.2 - пропорциональный клапан.

В случае, когда исходя из оптимальных режимов работы гидропривода машины эффективные площади цилиндров 7 осевого сжатия необходимо выбрать меньше, чем конструктивно получаемые площади поршней 4 гидроопор и при этом сохранить.ранее известные свойства гидроопор, которые полностью воспринимают усилие цилиндров осевого сжатия и равномерно распределяют это усилие между радиально-упорньи- и подшипниками 3 в течение всех ступеней осевого сжатия, в магистрали 6, соединяющей поршневые полости цилиндров

Машина для сварки трением содержит

шпиндель 1, смонтированный в корпусе 5 7 и по лости 5 цилиндров гидроопор, 2 на радиально-упорных подшипниках необходимо установить пропорциональ- 3, наружные кольца которых имеют гид- ьш клапан 8, роопоры в виде кольцевых поршней 4, полости 5 которых соединены маги 20

Представленный на фиг.2 пропорцио нальный клапан 8 обеспечивает постоянное соотношение давлений на его входе и выходе в течение всех ступеней давлений осевого сжатия..Необходимое соотношение давлений обеспечивается равновесием сил, действую- на торцы золотника 10 клапана

стралью 6 с цилиндрами 7 осевого ежа тия, подключенными к гидроприводу сварочной машины. В магистрали 6 установлен пропорциональный клапан 8, вьтолненный в виде корпуса 9 с установленным в нем с возможностью перемещения двухпоясным золотником 10, соотношение площадей торцов которого соответствует соотношению эффективных площадей поршней 4 гидроопор и цилиндров 7 осевого сжатия. Корпус клапана имеет рабочую торцовую полость 11, подключенную к поршневым полостям цилиндров 7 осевого сжатия, вторую рабочую полость 12, сообщенную с полос

-

тями 5 гидроопор подшипников 3 шпин

40

С, - площадь нижнего торца золотника 10 клапана, площадь верхнего торца золотника 10 клапана.

С -

i

Поскольку женным

в сответствии с предлоделя 1, торцовую полость 13, соединенную с рабочей полостью 12, сообщенные друг с другом каналом 14 промежуточные полости 15 и 16, расположенные между рабочими полостями 11 и 12, дренажную полость 17, расположенную между промежуточными полостями 15 и 16, которые имеют возможность попеременного сообщения с дренажной и рабочими полостями.

Машина для сварки трением работает следующим образом.

В процессе сварочного цикла соединяемые заготовки испытывают несколько Q ступеней осевого сжатия. При этом масло под давлением соответствующих ступеней сжатия подается в поршневые полости цилиндров 7. Усилие, развиваемое цилиндрами 7 через свариваемые деля усилия осевого сжатия, создава- заготовки, шпиндель 1, радиально-упор- емого цилиндрами 7 в течение любой ные подшипники 3 и кольцевые поршни ступени нагрева. Практически работа 4 цилиндров гидроопор, замыкается на пропорционального клапана 8 происхо- корпусе 2.дит в следующей последовательности.

где С, С. то

Са С .

С. С,

эффективная площадь поршней цилиндров 7 осевого сжатия, суммарная площадь поршней 4 кольцевых щшиндров гидроопор ,

Сз Рг

но это уравнение и является условием полного восприятия гидроопорами шпин

В случае, когда исходя из оптимальных режимов работы гидропривода машины эффективные площади цилиндров 7 осевого сжатия необходимо выбрать меньше, чем конструктивно получаемые площади поршней 4 гидроопор и при этом сохранить.ранее известные свойства гидроопор, которые полностью воспринимают усилие цилиндров осевого сжатия и равномерно распределяют это усилие между радиально-упорньи- и подшипниками 3 в течение всех ступеней осевого сжатия, в магистрали 6, соединяющей поршневые полости цилиндров

7 и по лости 5 цилиндров гидроопор, необходимо установить пропорциональ- ьш клапан 8,

5 7 и по лости 5 цилиндров гидроопор, необходимо установить пропорциональ- ьш клапан 8,

20

25

Представленный на фиг.2 пропорциональный клапан 8 обеспечивает постоянное соотношение давлений на его входе и выходе в течение всех ступеней давлений осевого сжатия..Необходимое соотношение давлений обеспечивается равновесием сил, действую- на торцы золотника 10 клапана

Р,-С„

30

35

40

Р, где Р, - давление на входе в клапан

(в полости 11), равное давлению в поршневых полостях цилиндров 7 осевого сжатия,

Р - давление на выходе клапана (в торцовой полости 13), равное давлению в полостях 5 гидр о опор,

С, - площадь нижнего торца золотника 10 клапана, площадь верхнего торца золотника 10 клапана.

С -

i

Посколькуженным

в сответствии с предлоделя усилия осевого сжатия, создава- емого цилиндрами 7 в течение любой ступени нагрева. Практически работа пропорционального клапана 8 происхо- дит в следующей последовательности.

где С, С. Са С .

С. С,

эффективная площадь поршней цилиндров 7 осевого сжатия, суммарная площадь поршней 4 кольцевых щшиндров гидроопор ,

дел емо сту про дит

то

осевого сжат рами 7 в теч ева. Практич ьного клапа щей последов

Сз Рг

деля усилия осевого сжатия, создава- емого цилиндрами 7 в течение любой ступени нагрева. Практически работа пропорционального клапана 8 происхо- дит в следующей последовательности.

но это уравнение и является условием полного восприятия гидроопорами шпин31294538

При подаче очередного давления осе- осевого сжатия в поршневую полость цилиндров 7 и в торцовую рабочую полость 11 золотник 10 перемещается в верхнее положение. Полость 11 сообща- 5 ется с промежуточной полостью 15 и через канал 14 - с промежуточной полостью 16, которая сообщается с рабочей полостью 12 и разобщается с дренажной полостью 17. Часть рабочей О жидкости из рабочей полости 11 поступает в рабочую полость 12, пока в последней не возрастет давление, необходимое для смещения золотника 10 вниз и разобщения рабочих полостей клапана, а также единовременного сообщения промежуточных полостей с дренажной полостью 17. Так как золотник

10 установлен в корпусе 9 с некоторым

20

J5

диаметральным зазором, то даже при перекрытых рабочих кромках клапана под действием перепада давления в его полостях происходит малое перетекание жидкости из полости 11 в полость 15, а из полости 12 - в поость 16, Эти незначительные утечки удаляются через дренажную полость 17. Поскольку пропорциональный клапан представляет собой автоматическое следящее устройство, управляемое давлением жидкости, подаваемой под торцы золотника 10, то при нарушении заданного соотношения давления в полостях 11 и 12.клапан мгновенно срабатывает и опять восстанавливает необходимое соотношение давления. Практически зо- лоник 10 сам выбирает такое положение в корпусе 9, что это соотношение будет поддерживаться без рывков.

Выполнение в корпусе клапана промежуточных полостей, сообщенных друг с другом и расположенных между рабочими полостями, и дренажной полости, расположенной между промежуточными полостями, позволяет стабильно поддерживать заданное соотнощение давлений мезвду магистралью, соединенной с цилиндрами осевого сжатия и замкнутыми полостями цилиндров гидроопор, и не допускает протекания жидкости в запертом положении клапана через радиальный зазор между золотником 10 и корпусом 9 из полости 11 в полость 12. ,

Установка предлагаемого пропорционального клапана с. соотношением пло25

30

40

50

ща но ги ме ци из ос ти ги ны ши их по ос ум ее ст дл

Ф

жа пу н оп ти о и т н ч он но 35 д в н п щ з ги в в

45

55

т щ т п м г н пр н о л

5 О

5

щадей торцов золотника, равным соотношению эффективных площадей поршней гидроопор и цилиндров осевого сжатия, мезвду цилиндрами осевого сжатия и цилиндрами гидроопор, позволяет производить выбор площадей цилиндров осевого сжатия независимо от конструктивно получаемых площадей цилиндров гидроопор, руководствуясь оптимальными режимами работы гидропривода машины. Независимый выбор площадей обоих цилиндров в большинстве случаев позволяет уменьшить площадь цилиндров осевого сжатия, а следовательно, уменьшить корпус сварочной машины, ее шкаф гидроаппаратуры и насосную станцию, т.е. общий габарит машины для сварки трением.

Формула изобретения

Машина для сварки трением, содержащая шпиндель, смонтированный в корпусе на радиально-упорных подшипниках, наружные кольца которых имеют гидроопоры в виде кольцевых поршней, полости которых соединены с цилиндрами осевого сжатия магистралью на входе и выходе которой поддерживается постоянное, заданное соотношение давлений, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов, она снабжена пропорциональным клапаном, установленным в магистрали, сое- диняющей полости гидроопор и цилиндров осевого сжатия, и вьтолненным в виде корпуса, в котором с возможностью перемещения установлен двух- поясковый золотник,.соотношение площадей торцов которого соответствует заданному соотношению давлений в магистрали, и выполнены рабочая торцовая полость, подключенная к поршневым полостям .цилиндров осевого сжа

тия, вторая рабочая полость, сообщенная с полостями гидроопор, вторая торцовая полость, соединенная с второй рабочей полостью, промежуточные полости, расположенные между рабочими полостями и сообщенные друг с другом, и дренажная полость, расположенная между промежуточными полостями, при этом промежуточные полости выполнены с возможностью попеременного сообщения с дренажной и рабочими полостями.

J

фиг. 1

Изобретение относится к оборудованию машин для сварки трением, работающих в условиях больших осевых нагрузок с высокими скоростями вра- щения. Целью изобретения является уменьшение общего габарита сварочной машины за счет независимого выбора площадей поршней цилиндров осевого сжатия от площадей поршней гидроопор. Для этого между полостями (П) цилиндров осевого сжатия и П гидроопор подшипников шпинделя установлен пропорциональный клапан, соотношение площадей торцов золотника 10 которого соответствует соотношению площадей поршней цилиндров осевого сжатия гидроопор. При подаче давления в П11 золотник приподнимается, сообщая П 11 через П 15, канал 14, П 16 с П 12, По достижении заданного соотношения давлений в рабочих П 11 и 12 клапана золотник 10 опустится вниз и разобщит П 11 с П 12. При этом его промежуточные П 15 и 16 сообщатся с дренажной П 17, предотвращая перетекание жидкости через радиальный зазор между золотником 10 и корпусом 9 из П 11 в П 12. 2 ил. /3 с «е (Л ts5 CD 4 Oi СО 00 Фиг.г

эдактор А.Ворович

Составитель И.Фелицина

Техред М.Хрданич Корректор 1 Решетншс

Заказ 425/12Тираж 976Подписное

ВНИШ1И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4