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

113

Изобретение относится к области сварки металлов трением.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение коэффициента полезного действия машины для сварки трением трех деталей одновременно, например, типа карданного вала.

На фиг. 1 показана гидрокинематическая схема машины для сварки трением; на фиг, 2 - устройство делителя потока.

Машина для сварки трением содержит смонтированные на корпусе неподвижный зажим 1 для детали 2, два подвижных зажимных патрона 3 и А с приводом их вращения для деталей 5 и 6, силовые гидроцилиндры 7 и 8 для осевого перемещения деталей 5 и 6 к детали 2, синхронизируюшле гидроцилиндры 9 и 10, имеющие площадь поршней на порядок меньше, чем площадь силовых гидроцилиндров 7 и 8

Полость 11 прямого хода синхронизирующего гидроцилиндра 9 соединена трубопроводами 12 и 13 через гидрораспределитель 14 с полостью 15 обратного хода синхронизирующего гидроцилиндра 10. Полость 16 прямого хода синхронизирующего гидроцилиндра 10 соединена трубопроводами 17 и 18 через гидрораспределитель 19 с полостью 20 обратного хода синхронизирующего гидроцилиндра 9.

Поршневые полости 21 и 22 силовых гидроцилиндров 7 и 8 трубопроводами 23 и 24 соединены с делителем 25 потока, который через гидрораспределитель 26 соединен с напорной магистралью 27. К напорной магистрали 27 также подсоединены гидрораспределители 14 и 19 и гидрораспределитель 28 управления наполнительными клапанами 29 и 30, с помощью которых поршневые полости 21 и 22 силовых гидроцилиндров 7 и 8 подсоединены к баку 31.

Гидрораспределитель 19 имеет Два электромагнита 32 и 33 управления и подсоединен к сливной магистрали 34 через управляемый запорный клапан 35 с электромагнитом 36 управления. Гидрораспределитель 14 также имеет электромагниты 37 и 38 управления.

Делитель 25 потока установлен в корпусе 39, в котором размещен поршень 40 с дросселирующими шайбами 41 и 42 имеющими равновеликие отверстия. В отверстиях дросселирующих

5

18912

шайб 41 и 42 размещено соосно с поршнем 40 и с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 39 и. поршня 40 веретено 43, которое сое5 динено с шестерней 44, входящей в зацепление с рейками 45 и 46. Рейка 46 имеет возможность фиксироваться в осевом направлении относительно патрона 3, а рейка 45 относительно пат0 рона 4.

Машина для сварки трением работает следующим образом.

Свариваемые детали 2,5 и 6 размещают и закр.епляют в зажиме 1 и пат5 ронах 3 и 4. Затем производят синхронное быстрое перемещение деталей 5 и 6 к детали 2. Для этого включаются электромагниты 36 и 37 управляемого запорного клапана 35 и гидро0 распределителя 14. При этом полость 11 соединяется с напорной магистралью 27, полость 15 соединяется со сливной магистралью 34, а полости 20 и 16 остаются соединенными между собой и изолируются от сливной магистрали 34 запорным клапаном 35. В результате под действием давления в напорной магистрали 27 поршень синхронизирующего гидроцилиндра 9, смещаясь

вправо вместе с патроном 3, вытесняет рабочую жидкость из полости 20, которая по трубопроводу 18 через гидрораспределитель 19 и трубопровод 17 поступает в полость 16 синхронизирую5 щего гидроцилиндра 10, поршень которого смещается влево, а рабочая жидкость из полости 15 вытесняется чер ез трубопровод 13 и гидрораспределитель 14 в сливную магистраль 34. Посколь0 ку объем полостей 20 и 16 замкнут, а жидкость практически несжимаема, то. смещение поршней будет одинаковым.

При срабатывании гидрораспредели- 5 теля 28 открываются наполнительные клапаны 29 и 30 и рабочая жидкость из бака 31 беспрепятственно заполняет увеличивающиеся полость 21 и 22 силовьк гидроцилиндров 7 и 8. При п соприкосновении торцов деталей 2,5 и 6 отключается электромагнит 36 запорного клапана 35 и включается электромагнит 33 гидрораспределителя 19. В результате полость 16 непосредст- г венно через гидрораспределитель 19 подсоединяется к напорной магистрали 27, а полость 20 - к сливной магистрали 34,, за счет этого обеспечивается сжатие деталей 2, 5 и 6 предварительным усилием нагрева (период притирки).

После истечения времени притирки отключается гидрораспределитель 28, чем обеспечивается закрытие наполнительных клапанов 29 и 30, и включается гидрораспределитель 26. Рабочая жидкость из напорной магистрали 27 через гидрораспределитель 26 и делитель 25 потока по трубопроводам 23 и 24 поступает в полости 21 и 22 силовых гидроцилиндров 7 и 8 в тех объемах, соотношение которых обеспечивает делитель 25 потока.

Известные конструкции делителей потока, имеющие равновеликие отверстия в дросселирующих шайбах, обеспечивают равенство потоков в силовых гидроцилиндрах с точностью до 1% при отклонениях величины потока до 30% от номинальной. При больших отклонениях величины потока точность понижается.

В машинах для сварки трением на

fO

а на дроссельной шайбе 42 увеличится и под действием возникшей разницы давления поршень 40 сместится в сторону перемещения веретена 43, увеличивая сопротивление в зазоре между правой кромкой поршня 40 и корпусом 39 для потока Q и уменьшая сопротивление в зазоре между левой кромкой поршня 40 и корпусом 39 для потока Qj. Последнее вызовет уменьшение потока Q, и увеличение потока Q, а соответственно скоростей V, и Vj, .

Таким образом, делитель потока будет поддерживать равенство не пото15 ков Q, и Q2, а скоростей V, и V

г.,

независимо ни от внешних сопротивлений, ни от характеристики питаемой им гидравлической системы.

После окончания периода нагрева 20 и осуществления периода проковки сварных соединений, выключаются: электромагнит гидрораспределителя 26, электромагниты 37 и 33 гидрораспределителей 14 и 19 и включается элект- стадии нагрева величина потока может 25 ромагнит гидрораспределителя 28, изменяться в пределах до 80% от номи- электромагнит 36 запорного клапана 35 нальной, а также возможны утечки жидкости через уплотнения в силовых гидроцилиндрах 7 и 8, через наполнительные клапаны 29 и 30, вследствие попа-30 Дания воздуха в гидросистему и за счет других факторов, значительно снижаю1цих синхронность перемещения и равенство величины осадки при нагреве, что отрицательно сказывается на честве соединения деталей.

и электромагнит 38 гидрораспределителя 14. При этом открываются наполнительные клапаны 29 и 30, силовые гидроцилиндры отсоединяются от напорной магистрали, гидрораспределитель 14 перенаправляет поток от напорной магистрали из полости 11 в полость 15, а запорный клапан 35 изо- ка5 лирует от слквной магистрали 34 полости 20 и 16, которые сообщаются друг с другом распределителем 19. Подача рабочей жидкости в полость 15

Делитель потока в предлагаемой машине обеспечивает компенсацию возможи электромагнит 38 гидрораспределителя 14. При этом открываются наполнительные клапаны 29 и 30, силовые гидроцилиндры отсоединяются от напорной магистрали, гидрораспределитель 14 перенаправляет поток от напорной магистрали из полости 11 в полость 15, а запорный клапан 35 изо- ка5 лирует от слквной магистрали 34 полости 20 и 16, которые сообщаются друг с другом распределителем 19. Подача рабочей жидкости в полость 15

под давлением обеспечивает перемещеных десинхронизирующих факторов. Если Q ние в исходное положение патрона 4,

а вытеснение рабочей жидкости из по- |лости 16 и перетекание ее по трубопроводам 17 и 18 в полость 20 - ( синхронное перемещение патрона 3. 45 При этом рабочая жидкость из полости 11 по трубопроводу 12 вытесняется

по каким-либо причинам перемещение патронов 3 и 4 не является одинако-. вым, например патрон 3 и рейка 46 начнут перемещаться со скоростью V,

большей чем скорость V патрона 4 и рейки 45, то шестерня 44 начнет не только вращаться на своей оси, но и перемещаться в сторону рейки 46. Веретено 43, связанное с шестерней 44, переместится в сторону рейки 46. Веретено 43, связанное с шестерней 44, переместится в том же направлении относительно корпуса 39 и поршня 40. Проходные сечения в дросселирующих Iшайбах 41 и 42 при этом изменятся - в шайбе 41 проходное сечение увеличится, а в шайбе 42 - уменьшится. Вследствие этого перепад давлений на дроссельной шайбе 41 уменьшится.

50

55

в сливную магистраль 34, а из полостей 21 и 22 через открытые наполнительные клапаны 29 и 30 в бак. 31.

Таким образом, предлагаемая машина для сварки трением трех деталей одновременно при малых габаритах силового привода перемещения зажимных патронов концевых деталей обеспечивает высокую степень точности синхронизации их перемещения независимо от нагрузки и внутренних факторов системы гидропривода. При этом

а на дроссельной шайбе 42 увеличится и под действием возникшей разницы давления поршень 40 сместится в сторону перемещения веретена 43, увеличивая сопротивление в зазоре между правой кромкой поршня 40 и корпусом 39 для потока Q и уменьшая сопротивление в зазоре между левой кромкой поршня 40 и корпусом 39 для потока Qj. Последнее вызовет уменьшение потока Q, и увеличение потока Q, а соответственно скоростей V, и Vj, .

Таким образом, делитель потока будет поддерживать равенство не пото15 ков Q, и Q2, а скоростей V, и V

г.,

После окончания периода нагрева 20 и осуществления периода проковки сварных соединений, выключаются: электромагнит гидрораспределителя 26, электромагниты 37 и 33 гидрораспределителей 14 и 19 и включается элект- 25 ромагнит гидрораспределителя 28, электромагнит 36 запорного клапана 35 30

и электромагнит 38 гидрораспределителя 14. При этом открываются наполнительные клапаны 29 и 30, силовые гидроцилиндры отсоединяются от напорной магистрали, гидрораспределитель 14 перенаправляет поток от напорной магистрали из полости 11 в полость 15, а запорный клапан 35 изо- а5 лирует от слквной магистрали 34 полости 20 и 16, которые сообщаются друг с другом распределителем 19. Подача рабочей жидкости в полость 15

в сливную магистраль 34, а из полостей 21 и 22 через открытые наполнительные клапаны 29 и 30 в бак. 31.

Таким образом, предлагаемая машина для сварки трением трех деталей одновременно при малых габаритах силового привода перемещения зажимных патронов концевых деталей обеспечивает высокую степень точности синхронизации их перемещения независимо от нагрузки и внутренних факторов системы гидропривода. При этом

5131

значительно уменьшены потери гидроэнергии в системе синхронизации, так как исключены большие паразитные циркуляционные потоки и трение в многочисленных подвижных гидравлических уплотнениях.

Использование для синхронизированного перемещения на быстрых ходах гидроцилиндров с площадью поршня на порядок меньшей, чем у силовых гидроцилиндров, позволяет получить большие скорости перемещений от насоса малой производительности, что снижает также потери энергии и уменьшает габариты гидростанции, гидрораспределительной аппаратуры, уменьшает расход охлаждающей и рабочей жидкости. Формула изобретения

Машина для сварки трением трех деталей одновременно, содержащая корпус, зажим для средней неподвижной детали, подвижные патроны для концевых деталей, гидравлический привод их перемещения с напорной и сливной магистралями, силовыми и синхронизирующими гидроцилиндрами, гидрораспределителями управления, синхронизи- 1 ующими гидрйцилиндрами, наполнитель29 - л;

16

ными клапанами, гидрораспределителем управления наполнительными клапанами, гидрораспределителем управления силовыми гидроцилиндрами и баком, о т личающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения коэффициента полезного действия машины, гидропривод машины снабжен делителем потока, с помощью которого силовые гидроцилиндры подключены к напорной магистрали, разноименные полости противолежащих синхронизирующих гидроцилиндров соединены посредством двух гидрораспределителей друг с другом и с магистралями подвода и слива, магистраль слива одного из гидрораспределителей синхронизирующих гидроцилиндров снабжена управляемым запорным клапаном, установленным

на ней последовательно, делитель потока снабжен веретеном, смонтированным в нем соосно в отверстиях его дросселирующих шайб, и шестерней, закрепленной на веретене с возможностью ,вращения, а подвижные патроны для концевых деталей снабжены зубчатыми рейками, установленными на них с возможностью совместного с ними осевого перемещения и взаимодействия с шестерней веретена.

30

3536

О.

г

Фиг. 2

Изобретение относится к сварке металлов трением. Изобретение позволяет уменьшить габариты сварочной машины для сварки трением трех деталей одновременно и повысить ее КПД. В машине силовые гидроцилиндры подключены к напорной магистрали через делитель потока. Делитель снабжен следящей системой, обеспечивающей равенство скоростей подвижных зажимных патронов независимо от внешних сопротивлений, от характеристики питаемой им гидравлической системы. Машина позволяет использовать для синхронизированного перемещения на быстрых ходах гидроцилиндры с площадью поршня на порядок меньшей, чём площадь поршня у силовых гидроцилиндров. Это позволяет получать больше скорости перемещений от насоса малой производительности, снижает потери энергии и уменьшает габариты машины. 2 ил. (Л