Высокоскоростной молот Советский патент 1988 года по МПК B21J7/26 

10

15

20

25

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции оборудования для обработки металлов давлением.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления. На фиг,1 показан высокоскоростной молот, вид спереди; на фиг,2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - то же, фрагмент; на фиг.4 термодинамичес- ;кий цикл молота в координатах объем - давление; на фиг,5 - то же, в координатах энтропия - температура; на фиг.6 - график температуры и давления во время рабочего цикла.

Высокоскоростной молот содержит станину 1 И соосно смонтированные в .ней камеру 2 сгорания, расширительный I цилиндр 3, рабочий цилиндр 4 и бабу 5 :С верхней частью 6 инструмента, ниж- i няя часть 7 которого установлена на шаботе 8, Стенки камеры 2 сгорания , выполнены в виде цилиндрической гйль- зы 9, охватывающей нижнюю часть 10 расширительного цилиндра 3 и верхнюю часть 11 шабота 8 и снабженной меха- низмом 12 вертикального перемещения.

Цилиндр 4 снабжен поршнем 13, соединенным с бабой 5 посредством штока 14 и об)азующим поршневую 15 и штоко- вую 16 полости, имеющие обратный 17 и прямой 18 клапаны. Баба 5 выполнена в виде поршня, снабженного уплотни тельными кольцами 19, взаимодействую- ш,ими со стенкой расширительного цилиндра 3,

Механизм 12 вертикального перемеще-i

40 ния выполнен в виде гидроцилиндров,

имеющих поршни 20 со штоками 21, прикрепленными к нижней части 22 гильзы 9, и клапаны 23 управления. На нижней части 10 расширительного цилиндра 3 и верхней части 11 шабота 8 предусмотрены уплотнительные кольца 24 и 25 для обеспечения герметичности камеры 2 сгорания в процессе ковкк,

В расширительном цилиндре 3 выполнены впускные 26 и выпускные 27 ок- 50 на, соединенные посредством трубопроводов 28 и 29 с воздушньм фильтром 30 Для подачи заряда свежего воздуха и коллектором 31 для сбора о рабс30

35

Л5

окна 26 расположены несколько ниж выпускных окон 27 для их более р го открытия и обеспечения рдботы лота по более надежной бесклапанн петлевой схеме газообмена.

В стенке гильзы 9 установлена сунка 32 для подачи, топлива в ка ру 2 сгорания, содержащая плунжер насос 33 с толкателем 34 и электр магнитом 35, клапан 36, регулиров ную иглу 37 и распылитель 38.

Топливо к форсунке 32 подается телескопическому трубопроводу 39 пивным насосом низкого давления и топливного бака через топливный фильтр (не показаны).

Питание электромагнита 35 осущ ствляется от источника (не показа через прерыватель 40, кулачок 4 которого в процессе ковки взаимод ствует с нижн.им торцом бабы 5.. обе чивая впрыск топлива в камеру 2 с ранш в момент удара с требуемым опережением зажигания.

Для удержания подвижных частей лота в верхнем положении предусмо рен узел фиксации в виде разрезно цанги 42, содержащей втулку 43 с пружинными фиксаторами 44. Между гой 42 и втулкой 43 имеются пружи 45„ В корпусе 46 механизма запира смонтированы приводные цилиндры штоки 48 которых соединены с цанг 42. В нижней части 49 корпуса 46 размещена дополнительная разрезна цанга 50, связанная с втулкой 43 рычагами 51 и корпусом 46 прулсина 52 растяжения. Цанга 50 взаимодей вует с корпусом 46 по выполненно нем конической поверхности 53. По невые полости цилиндров 47 сообща ся с источником управляющего энер носителя (не показан) посредством трубопровода 54.

Б гильзе 9 может быть предусмо рен автоматический пусковой клапа 55, связанньй с источником энерго носителя (не показан) посредство телескопического трубопровода 56,

Высокоскоростной молот работае cлeдyюш iм образом.

Перед началом рабочего хода ба 5 с верхней частью 6 инструмента, шток 14 и поршень 15 удерживаются

тайной рабочей среды соответственно, 55 g верхнем положении узлом фикса0

5

0

5

0

0

0

5

5

окна 26 расположены несколько ниже выпускных окон 27 для их более раннего открытия и обеспечения рдботы молота по более надежной бесклапанной петлевой схеме газообмена.

В стенке гильзы 9 установлена форсунка 32 для подачи, топлива в камеру 2 сгорания, содержащая плунжерньй насос 33 с толкателем 34 и электромагнитом 35, клапан 36, регулировочную иглу 37 и распылитель 38.

Топливо к форсунке 32 подается по телескопическому трубопроводу 39 топ- пивным насосом низкого давления из топливного бака через топливный фильтр (не показаны).

Питание электромагнита 35 осуществляется от источника (не показан) через прерыватель 40, кулачок 41 которого в процессе ковки взаимодействует с нижн.им торцом бабы 5.. обеспечивая впрыск топлива в камеру 2 сго- ранш в момент удара с требуемым оп- опережением зажигания.

Для удержания подвижных частей молота в верхнем положении предусмотрен узел фиксации в виде разрезной цанги 42, содержащей втулку 43 с пружинными фиксаторами 44. Между цангой 42 и втулкой 43 имеются пружины 45„ В корпусе 46 механизма запирания смонтированы приводные цилиндры 47, штоки 48 которых соединены с цангой 42. В нижней части 49 корпуса 46 размещена дополнительная разрезная цанга 50, связанная с втулкой 43 рычагами 51 и корпусом 46 прулсинами 52 растяжения. Цанга 50 взаимодействует с корпусом 46 по выполненной в нем конической поверхности 53. Поршневые полости цилиндров 47 сообщаются с источником управляющего энергоносителя (не показан) посредством трубопровода 54.

Б гильзе 9 может быть предусмот рен автоматический пусковой клапан 55, связанньй с источником энергоносителя (не показан) посредством телескопического трубопровода 56,

Высокоскоростной молот работает cлeдyюш iм образом.

Перед началом рабочего хода баба 5 с верхней частью 6 инструмента, шток 14 и поршень 15 удерживаются

5 g верхнем положении узлом фикса

Изобретение относится к области машиностроения, а именно кузнечному I оборудованию. Цель - расширение технологических возможностей за счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления. Высокоскоростной молот содержит смонтированные на станине 1 рабочий цилиндр 4 с бабой 5 и соединенную со штоками цилиндров гильзу 9, В ее стенке установлен узел 32 пода чи топливной смеси. После подъема гильзы 9 и герметизации штампового пространства включается рабочий ход молота. Баба 5-идет вниз, нажимает на исполнительный элемент клапана 40, кото- рый производит впрыскивание топливной смеси через узел 32. Топливная смесь загорается и при деформировании бабой 5 поковки обеспечивает допол- нительный термодинамический эффект. 6 ил. /7 (Л -8

Впускные 26 и вьшускные 27 окна расположены в верхней части расширительного тишндра 3, при этом впускные

ции - трубопровод 54 сообщен со сливной магистралью, разрезная цанга 42 расклинена, дополнительная разрезная

цанга 50 заклинена и прочно охватывает шток 14. Обратный 17 и прямой 18 клапаны цилиндра 4 управления закрыты, воздух в поршневой полости 15 сжат, а в штоковой 16 разрежен. Цилиндрическая гильза 9 камеры 2 сгорания находится в нижнем положе- НИИ: клапаны 23 управления гидроцилиндров механизма 12 вертикального перемещения сообщены со сливной магистралью.

Нагретая до ковочной температуры заготовка укладывается на нижнюю часть 7 инструмента. Клапаны 23 управления сообщаются с напорной ма- . гистралью, и поршни 20 гидроцилиндров механизма 12 вертикального перемещения своими штоками 21 перемещают гильзу 9 вверх. При этом в результат взаимодействия гильзы 9 с уплотни- тельными кольцами 24 и 25 нижней час.ти 10 расширительного цилиндра 3 и верхней части 1.1 .шабота 8 осуществляется герметизация камеры 2 сгорания и подготовка рабочего хода.

Трубопровод 54 сообщается с напорной магистралью, штоки 48 приводных цилиндров 47 перемещают разрезную цангу 42 вниз, втулка 43, пр одоле- вая сопротивление пружин 45, садится на пружинные фиксаторы 44, движение втулки 43 через рычаги -51 передается дополнительной разрезной цанге 50 которая, несмотря на сопротивление пружин 52 растяжения, расклинивается и освобождает шток 14,

Потенциальная энергия массы подвижных частей молота, сжатого в над поршневой полости 15 и разреженного в подпоршневой полости 16 воздуха, трансформируется в кинетическую энергию верхней части 6 инструмента, ис- пользуемута для деформирования заготовки, находящейся на нижней части 7 инструмента.

В процессе движения вниз баба 5, выполненная в виде поршня, перекрьша ет впускные 26 и выпускные 27 окна и сжимает воздух в замкнутом объеме расширительного цилиндра 3 и камеры сгорания. Протекает процесс а - с изоэнтропийного сжатия, температура Т и давление Р воздуха повьшаются. Незадолго до удара (пунктирная вертикаль на фиг.6) кулачок 41 прерывателя 40 взаимодействует с нижним торцом бабы 5, на электромагнит 35 форсунки 32 подается питание, толкатель

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

34 воздействует на плунжерньш насос 33, который через регулировочную иглу 37, клапан 36 и распылитель 38 вспрыскивает распыленное топливо, подаваемое по телескопическому трубопроводу 39, в камеру 2 сгорания.

При взаимодействии впрыснутого распыленного топлива с горячим воздухом в камере 2 сгорания происходит воспламенение и сгорание топлива и осуществляется процесс c-z -g изо- хорно-изобарного подвода теплоты. Температура Т и давление F еще более повышаются и достигают максимальных значений Т и Р, оказывая влияние на пластичность заготовки. При этом эффекты температуры-и давления не просто суммируются, а создается качественно новое состояние, характеризующееся высокой пластичностью даже труднодеформируемых металлических материалов.. Затем производится удар и деформирование заготовки в верхней 6 и нижней 7 частях инструмента.

Далее протекает процесс z - b изоэнтропийного расщирения высокотемпературной рабочей среды высокого давления, являющейся смесью продуктов сгорания топлива и остаточного воздуха, в расширительном цилиндре 3. В этом процессе подведенная теплота трансформируется в механическую работу: подвижные 4acTli молота быстро устремляются вверх, запасая потенциальную энергию, порщень 13 сжимает воздух в надпоршневой полости 15 и создает разрежение в подпоршневой полости 16, что также способствует повьш1ению энергии последующего удара при рабочем ходе.

При движении бабы 5 вверх сначала открьтаются впускные 26, а затем выпускные 27 окна. Протекает процесс b - а изохор ного отвода теплоты в окружающую среду: отработанные газы по трубопроводу 29 удаляются в коллектор 31, а объем расширительного цилиндра 3 и камеры 2 сгорания по трубопроводу 28, пройдя через воздушный .фильтр 30, заполняется свежим зарядом воздуха по бесклапанной пет- левой схеме газообмена.

Шток 14 при движении вверх заклинивает раз11)езную цангу, 42 и увлекает ее вместе с втулкой 43, несмотря на сопротивление пружцнных фиксаторов

44, Движение втулки 43 заставляет рычаги 51 и пружины 52 растяжения заклинивать дополнительную разрезную цангу 50, что затормаживает движение штока 14 вверх. Дойдя до определенного положения, .шток 14 устремляется вниз, разрезная цанга 42 расклинивается, а дополнительная разрезная 50 из-за трения о шток 14 дополнительно самозаклинивается, надежно охватывает шток 14 и препятствует его дальнейшему движению, т.е. о1су1цествлению повторного удара.

При необходимости многоударной работы молота трубопровод 54 соединяется со сливом, во время хода щтока 14 вниз вследствие сил трения о шток 14 разрезная цанга 42 рас- к1линивается , преодолевая усилие пру- й4ин 45, и не мешает движению штока 14 вниз, накопленная потенциальная энергия вновь расходуется на деформирование заготовки. Повторяются процессы а-с, C.-Z -Z, z-b и Ь-а, которые составляют замкнутый термодинамический цикл a-c-z -z-b-a, аналогичный циклу двухтактного дизеля.

Результатом осуществления цикла a-c-z -z b-a является пластификация т руднодеформируемой заготовки и генерирование механической энергии для нанесения ударов по заготовке.

При движении бабы 5 вниз, если давление в надпоршневой полости 15 станет ниже атмосферного давления в результате неизбежных утечек, обратный клапан 17 открывается и впускает дополнительную порцию воздуха в над- поршневую полость 15. При движении бабы 5 вверх обратный клапан 17 автоматически закрывается и не препятствует накоплению потенциальной энергии при холостом ходе.

При движении бабы 5 вниз, если давление в подпоршневой полости 16 станет выше атмосферного давления в результате неиз бежных протечек, пря

мой клапан 18 открывается и выбрасывает воздух в атмосферу из под- поршневой полости 16. При движении

бабы 5 вверх прямой клапан 18 автоматически закрывается и не препятствует накоплению потенциальной энергии за счет создания разрежения в под- поршневой полости 16 при холостом

ходе.

При длительных остановках, когда баба 5 находится в нижнем положении и верхняя часть 6 инструмента покоится на нижней его части 7, пуск молота осуществляется через автомати- . ческий пусковой клапан 55 путем подачи энергоносителя по телескопическому трубопроводу 56. Возможен пуск путем подачи энергоносителя -в што- ковую полость 16. В этом случае на период пуска прямой клапан 18 должен

быть заблокирован.

Экономический эффект обеспечивается за счет расширения технологи- ческих возможностей.

Формула изобретения

30 Высокоскоростной молот, содержащий смонтированные на станине рабочий цилиндр с бабой, -узел фиксации верхнего положения бабы, гильзу, соединенную со штоками приводных цилинд35 ров и установленную на станине с возможностью перемещения в штамповое пространство для его герметизации отличающийся тем, что, с целью расширения технологических

40 возможностей за счет одновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления, он снабжен установленным в стенке гильзы узлом подачи топливной смеси и клапаном с

45 аппаратом управления, а исполнительный элемент Последнего размещен на станине с возможностью взаимодействия с бабой.

(Риг. 2

9иг.З

iP

г I

9uz.

9U9.f

Р.Г

Фае. 5