Зажимное устройство Советский патент 1987 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к машинам для сварки трением предназначено для зажима неподвижной детали в машине для сварки трением и ее центрирования относительно оси другой детали, зажатой во вращающемся патроне, а также может быть использовано в машинах другого назначения, где возникает необходимость зажима детали с силой 300,,.500 кН и ее центрирования относительно некоторой оси.

Цель изобретения - повышение ка- чества сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемых деталей.

На чертеже показана принципиальная схема зажимного устройства.

Устройство содержит корпус 1, левый 2 и правый 3 гидроцилиндры, закрепленные в корпусе 1 и имеющие поршни со штоками 4 и 5, левую зажимную 6 и правую зажимную 7 колодки, соединенные соосно со штюка- ми 4 и 5, направляющие 8 корпуса 1, в которых установлены

зажимные колодки 6 и 7, ползун 9,ось 10 скольжения ползуна 9, закрепленную в корпусе 1, левый рычаг 11, шар- нирно соединенный одним концом с левой зажимной колодкой 6, а другим - с ползуном 9, двуплечий рычаг 12, ус- тановленньй подвижно на оси, закрепленной на ползуне 9, микрометрический винт 13, установленный на одном конце двуплечего рычага 12, правый рычаг 14, шарнирно соединенный одним концом с правой зажимной колодкой 7, а другим со свободным концом двуплечего рычага 12, двухпозиционный че- ;тырехлинейный гидрораспределитель 15 соединенный на выходе со штоковой и бесштоковой полостями левого гидроцилиндра 2, редукционный клапан 16, соединенный на входе с питающей гидролинией, а на выходе с гидрораспределителем 15, четырехкромочный проточный золотник, включающий корпус 17 золотника, закрепленный на ползуне 9 , плунжер 18 с пружиной 19 и толкатель 20 плунжера 8, установленные в корпусе 7 золотника, при этом вход золотника соединен с питающей и сливной гидролиниями, а выход - со штоковой и бесштоковой полостями правого гидроцилиндра 3.

Зажимное устройство работает следующим образом,.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При подаче управля.ющего сигнала f гидрораспределитель 15 переключается и рабочая жидкость начинает поступать в бесштоковую полость q левого гидроцилиндра 2, а из штоковой полости 5 - на слив. Поршень со штоком 4 перемещает вправо левую зажимную колодку 6 и одновременно посредством левого рычага 1I - ползун 9 вдоль его оси 10 скольжения,вследствие чего совершается поворот двуплечего рычага 12 против часовой стрелки относительно оси, закрепленной на ползуне. Микрометрический винт 13 через толкатель 20 перемещает плунжер 18 и через открывшийся канал в в корпусе золотника рабочая жидкость поступает в бесштоковую полость « правого гидроцилиндра 3, Благодаря этому поршень со штоком 5 перемещает влево правую зажимную колодку 7, В результате ее перемещения посредством правого рычага 14 осуществляется поворот двуплечего рычага 12 по часовой стрелке, благодаря чему плунжер 18 и толкатель 20 под воздействи- ,ем пружины 19 перемещаются влево, вслед за микрометрическим винтом 13, приближаясь к нейтральному положению. Из штоковой полости б гидроцилиндра 3 рабочая жидкость через канал i. в корпусе золотника поступает на слив,

В четырехкромочном проточном золотнике через каналы 3 и е с уменьшенными проходными сечениями вследствие смеп;ения плунжера 18 происходит одновременно перетекание рабочей жидкости из полости а правого гидроцилиндра 3 на слив, а из питающей магистрали - в полость 5 ,

Так происходит отслеживание правой зажимной колодкой 7 перемещения левой зажимной колодки 6, играюр;ей роль задающего оргала.

При подаче управляющего сигнала f гидрораспределитель 15 переключается в обратную сторону-, вследствие чего поршни гидроцилиьщров возвращаются в исходное положение, а зажимные колодки освобождают деталь.

л

Микрометрический винт 13 служит для регулирования исходного положения плунжера 18 относительно корпуса 17 золотника, а следовательно, и положения оси детали, гза1жатой в колодках.

3132

Точность центрирования свариваемых деталей определяется величиной рассогласования следящего привода правой зажимной колодки под воздействием нагрузки, создаваемой левой зажим- ной колодкой. При этом левую колодку используют как активный .зажимной элемент, а правую - как управляемый упор. Для анализа зависимости рассогласования от величины зажимного усилия используют известный метод, учитывая, что поршни в гидроцилиндрах, приводящие зажимные колодки, одноштоковые.

Для простоты анализа пренебрегаем утечками по радиальному зазору между корпусом золотника и плунжером, кромки их считаем острыми, без закруглений, а коэффициенты расхода по всем четырем каналам золотника - равными. Принимаем следуюпдае обозначения па- раметров: Р„ - давление питания; Р, и Р2 - давление в рабочей (бесштоко- вой) и сливной полостях правого гидроцилиндра; R - нагрузка на правой зажимной колодке (усилие зажима); Q, Q, - расходы рабочей жидкости

1 2 через каналы ь и 3 золотника; Q:

Q д- то же, через каналы г и е ; р- плоскость рабочей жидкости; |U - коэффициент расхода; V - скорость порщня правого гидроцилиндра; F - площадь поршня гидроцилиндра в бесштоковой

ют. F

- то же, в штоковой по /F - отношение площашт.

полости; F, лости; а

дей поршня в штоковой и бесштоковой полостях; b - длина окна золотника; Ьд - начальное открытие окна золотника; h - смещение плунжера золотни- ка от среднего положения (h iff) i cf - рассогласование правой зажимной колодки, i - передаточное отношение между правой зажимной колодкой и плунжером золотника; S - начальная площадь проходного сечения окна золотника (SP bhg ) ; uS - изменение площади проходного сечения при взаимном смещении плунжера и втулки.

Рассмотрим уравнения расходов рабочей жидкости в бесштоковой и штоковой полостях гидроцилиндра.

г 0-0

V 1 1

aFV Q 4 - Qi.

.и(So +dS) (Р„ .- Р,); (So - л S)KN 4- р, ;

(5„ -ь Л

Q4 (So -

Просуммировав левые и правые части уравнений расходов и разрешив результат относительно V, получаем

|U. I 2 Ё7Т+аТ Р 1

+ js)( УГн - р, + VP - (So -/1S)( УР„ - Р +fp7).

Принимая во внимание уравнение статического равновесия поршня

FP - aFPj R , и зависимость между давлениями

р + р р 1 Н

справедливую для гидропривода с четы рехкромочным проточным золотником при любых значениях V, находим:

1 -lir р« -г

р

2

-1- (Р R )

И-я F

1+а н F После подстановки выражений Р

и

ИИ

в уравнение получаем:

для V и преобразоваK vh,,r2 Г Г,. 1 - а У 1 ч- а

h .

-ь;

.

де

к,.-гй.|ТйГ.

Введем безразмерные параметры

V -,

V

J. h

R

PH F

При их использовании уравнение для V можно привести к виду

...

- (1-)УГ7

Разрешив его относительно оГ

чаем

, полу(l+a)

V

a + R Na -f R + 1 R

Данное выражение определяет зависи- мость рассогласования следящего привода от скорости поршня и действу1о- щей на него нагрузки. Необходимо заметить, что описываемый привод во время рабочего хода работает в двух режимах: сближения зажимных колодок (V 5 О, R 0) и зажатия детали (V О, R « 0).

Определим, например, относительное рассогласование привода предлагаемого зажимного устройства для следующих значений диаметров поршня, штока и относительной нагрузки:

13248036

таемой конструкции зажимного устройства это достигается соответствующей настройкой редукционного клапана 16, При помощи микрометрического вин- 5 та 13 можно скомпенсировать то небольшое рассогласование, которое возникает под действием нагрузки.

Приведенный математический анализ свидетельствует о способности указан- 10 ной схемы зажимного устройства обеспечивать высокую точность центрирования неподвижной детали относительно вращающейся, а следовательно, повысить качество свариваемых деталей,

15

Формула изобретения

Зажимное устройство преимущественно машин для сварки трением, содержа20 щее корпус, закрепленные в нем гидроцилиндры одинакового диаметра с одно- щтоковыми поршнями, направляюш;ие корпуса, зажимные колодки, соединенные соосно со штоками поршней и смонтироD 140 мм, djj 60 мм i

ni .j

- 0,816;

0,9,

0,61,

Принимая hp 15 мкм, , абсолютное рассогласование вычисляем по формуле

(f : cf /; 9 МКМ,

Полученный результат свидетельствует о высокой жесткости привода. В общем случае жесткость привода можно оценить параметром К dR./d, который для рассматриваемого случая определяется формулой

К V(l - R)(a + R) l +

45 зуне, двуплечим рычагом, смонтировал- ным с возможностью поворота на оси, закрепленной на ползуне, микрометрическим винтом, установленным на одном конце двуплечего рычага, другой

V(l-R)(a+R) .

При подстановке R 1 получаем К О, т,е, при силе зажатия, определяемой равенством R , привод ут- 50конец которого шарнирно соединен с рачивает статическую жесткость. Длявторым рычагом, при этом вход золотев обеспечения необходимо вьшолнениеника соединен с питающей и сливной неравенства R ТР,.)Р, которое существу-гидролиниями, а выходы золотника и ет, если давление в бесштоковой по-гидрораспределителя - со штоковой и лости левого гидроципиндра ниже,чем 55бесштоковой полостями соответствующих давление питания золотника, В npeftjia- гидроцилиндров.

Формула изобретения

Зажимное устройство преимущественно машин для сварки трением, содержащее корпус, закрепленные в нем гидроилиндры одинакового диаметра с одно- токовыми поршнями, направляюш;ие корпуса, зажимные колодки, соединенные соосно со штоками поршней и смонтированные в направляющих корпуса, ползун, ось скольжения которого закреплена в корпусе, один рычаг, шарнир- но соединенный одним концом с одной зажимной колодкой, а другим - с ползуном, второй рьшаг, шарнирно соединенный с другой зажимной колодкой, двухпозиционный четырехлинейный гид- рораспредеяитель и редукционный клапан, соединенный на входе с питающей

гидролинией, а на выходе - с гидрораспределителем, отли,чающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемых деталей, зажимное устройство снабжено четырехкро- мочным проточным золотником, корпус которого с подпружиненным плунжером и толкателем жестко закреплен на ползуне, двуплечим рычагом, смонтировал- ным с возможностью поворота на оси, закрепленной на ползуне, микрометрическим винтом, установленным на одном конце двуплечего рычага, другой

конец которого шарнирно соединен с вторым рычагом, при этом вход золотика соединен с питающей и сливной гидролиниями, а выходы золотника и гидрораспределителя - со штоковой и есштоковой полостями соответствующих идроцилиндров.

вниипи

Заказ 3001/11

Производств.-полиграф, пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 974

Подписное

Изобретение относится к области сварочной техники, используюп1ей принцип сварки трением. Устройство позволяет повысить качество сварного соединения путем обеспечения высокой точности центрирования свариваемых деталей. При срабатывании гидрораспределителя 15 поршень со штоком 4 левого гидроцилиндра 2 перемещает зажимную колодку 6 и посредством рычага И - ползун 9. В результате этого поворачивается его двуплечий рычаг 12, винт 13 перемещает подпружиненный плунжер 18 .золотника. Поршень со штоком 5 правого гидроцилиндра 3 перемещает зажимную колодку 7 навстречу колодке 6. Редукционный клапан 16 служит для снижения давления питания левого гидроцилиндра 2, что обеспечивает необходимую статическую жесткость следящего гидропривода. Точность центрирования cвapивae в IX деталей определяется величиной рассогласования следящего привода правой зажимной колодки 7 под воздействием нагрузки, создаваемой левой зажимной колодкой 6. При этом левая колодка 6 играет роль активного зажимного элемента, а правая - управляемого упора. 1 ил. /) С со