ПАДАЮЩИЙ МОЛОТ С ДОСКОЙ Советский патент 1937 года по МПК B21J7/24 

Предлагаемый молот снабжен роликами и доской для подъема бабы, а также открытым сверху цилиндром, в котором ходит соединенный с доской поршень. При подъеме поршня в цилиндре происходит разрежение воздуха и на обратную сторону поршня со стороны открытой части цилиндра давит атмосферный воздух, вследствие чего молот является молотом двойного действия.

Молот выполнен с возможностью подъема бабы на разную высоту (на 1 м, 500 мм и 200 мм) и разного количества ударов бабы (с высоты 1 м - 30 ударов в 1 минуту, с высоты 500 мм - 60 ударов в 1 минуту и с высоты 200 мм - 150 ударов в минуту), которые воспроизводятся соответствующей ножной педалью при помощи фрикционных муфт и дисков от электродвигателя.

Молот снабжен механизмом для выключения действия вакуумного цилиндра; этот механизм работает от педали, открывая воздушный клапан в цилиндре без изменения количества ударов молота. Удары бабы в этом случае, как падающей только вследствие своего веса, будут значительно слабее. Таким образом в предлагаемом молоте осуществляются три скорости и шесть разной силы ударов бабы.

Удержание бабы в верхнем положении осуществляется действием на поршень вошедшего в цилиндр во время поднятия бабы кверху воздуха, для чего служит расположенный в нижней крышке цилиндра воздушный клапан, открываемый и закрываемый автоматически соответствующим упором на бабе молота.

На чертеже фиг. 1 изображает вид молота сбоку в разрезе; фиг. 2 - вид спереди в разрезе; фиг. 3 - вид сзади в разрезе; фиг. 4 - вид сверху в разрезе по линии АБ на фиг. 1; фиг. 5 - разрез по линии БГ на фиг. 3; фиг. 6 - разрез по линии ДЕ на фиг. 3′′; фиг. 7 - разрез по линии ЖЗ на фиг. 4; фиг. 8 и 9 поясняют расчет работы поршня цилиндра; фиг. 10, 11, 12 изображают в равных положениях устройство для открывания и закрывания клапана в цилиндре.

Клепанный из железа корпус 1, установленный на основной плите, скреплен тремя плитами 2-2. Между плитами 2-2 укреплен цилиндр 3, в котором помещен поршень 4, соединенный со штоком 5. Баба 6 снабжена направляющими 7, привинченными к корпусу молота.

Сверху к поршню 4 прикреплена доска 8, поднимаемая при помощи приспособления, состоящего из двух ведущих роликов 9, жестко посаженных на валы с шестернями 10-10 и вращающихся в рычажных пластинах 11, которые в свою очередь свободно сидят на валах 12-12, установленных в подшипниках 13. На валах 12-12 жестко насажены шестерни 14-14, сцепленные между собой и с шестернями 10-10, имеющими возможность, как в неподвижном состоянии, так и при вращении перемещаться друг около друга с целью прижатия и отхода роликов 9 от доски 8. Это перемещение роликов 9 достигается вследствие того, что каждая пара рычажных пластин 11 (фиг. 1 и 2) шарнирно соединена между собой рычагами 15, которые в свою очередь при помощи шарнира 16 соединены с рычагами 17 (фиг. 1). От прижатия книзу последних происходит сближение роликов 9, т.е. прижатие их к доске 8 для ее подъема вверх.

Соединение означенного приспособления с электродвигателем 18 выполнено следующим образом. На концах вала 12 посажены шестерни 19-19, сцепляющиеся с шестернями 20 (фиг. 4), укрепленными на валу 21, вращающемся в подшипниках 13. На этом валу 21 установлен шкив 22, соединенный ременной передачей 23 со шкивом 24 на валу 25, лежащем в подшипниках 26, укрепленных на нижней плите 2. На другом конце вал 25 шарниром Гука 82 соединен с электродвигателем 18. На валу 25 между подшипниками 26 посажен маховик 27 для выравнивания хода электродвигателя.

Прижатие роликов к доске для подъема бабы и отвод роликов от доски для опускания ее производится автоматически от электродвигателя нижеследующим механизмом: на валу 12 находятся шестерни 28, взаимодействующие с шестернями 29, посаженными на трубу - полый вал 30, свободно вращающийся на валу 21, который, как сказано выше, вращается в подшипниках 13.

На полый вал 30, для получения трех разных ходов бабы (1 м, 500 мм и 200 мм) посажены подвижно на шпонках три фрикционных муфты 31, 31-31; затем на этом же валу 30 свободно вращают три фрикционных эксцентрика 32-32-32 и три диска 33-33-33, снабженные собачками и зубчатками, предназначенными для перестановки, по окончании работы молота, фрикционных эксцентриков на холостой ход, для чего эксцентрики выполнены с соответствующими храповыми зубцами, которых имеется один у эксцентрика для подъема бабы на 1 м, два у эксцентрика для подъема бабы на 500 мм и пять у эксцентрика для подъема на 200 мм.

Зубчатки дисков 33-33-33, с помощью цепей Галля 34 соединены с зубчатками 35-35-35, установленными на валу 36, вращающемся в подшипниках, укрепленных на средней плите 2. На концах вал 36 снабжен кривошипами 37, шарнирно соединенными с поводками 38, которые в свою очередь шарнирно соединены с рычагами 39, прикрепленными к кольцу на поддоне цилиндра 3.

Под эксцентриками помещен ролик 40 (фиг. 3, 7, 5, 6), вращающийся в шарнирных подпружиненных поводках 41 (фиг. 3, 1), с прорезью для. прохода, через них вала 21 и полого надетого на него вала 30; одним концом поводки движутся в отверстиях средней плиты 2, а другим шарнирно соединены с валом 17 рычагов 81 (фиг. 3, 1).

Для перестановки фрикционных муфт 31-31-31, с целью сцепления их с эксцентриками 32, 32-32 имеются вилки 42-42-42, свободно укрепленные в стойках 43-43-43 и шарнирно соединенные с тягами 44-44-44, которые в свою очередь шарнирно соединены с педалями 45-45-45.

Когда нажатием ногою на какую-либо педаль переведут муфту для сцепления ее с эксцентриком, то последнему передается вращение полого вала 30, и эксцентрик при вращении своем начнет то опускать книзу ролик 40, то давать ему возможность подниматься (фиг. 5, 6), а следовательно, через рычаг 81 то прижимать ролики 9 к доске 8 для подъема ее, то отводить ролики 9 от доски для падения ее.

Как видно из фиг. 5 и 6, эксцентрики 32-32 снабжены различным количеством выступов а, предназначенных для опускания ролика 40, с целью прижатия роликов 9 к доске для подъема ее, и выступов b, предназначенных для подъема роликов 40 с целью освобождения роликов 9 от доски для падения ее.

Для подъема бабы на полную высоту, т.е. на 1 м предназначен эксцентрик 32 (фиг. 6), который выполнен так, что он за полный свой оборот один раз опустит ролик 40 и один раздаст ему возможность подняться.

Для подъема бабы на половинную высоту, т.е. только на 500 мм предназначен второй эксцентрик 32 (фиг. 5), выполненный так, что он за полный свой оборот два раза опустит ролик 40 и два раза даст ему возможность приподняться. Для подъема бабы только на ¹/₅ высоты, т.е. на 200 м предназначен третий эксцентрик 32, выполненный так, что он за полный свой оборот пять раз опустит ролик 40 и пять раз даст ему возможность подняться.

Для того, чтобы точно получить 30 ударов в минуту при ходе бабы на 1 м, 60 ударов в 1 минуту, при ходе бабы на 500 мм и 150 ударов в 1 минуту, при ходе бабы на 200 мм, вал 12 должен вращаться со скоростью 120 оборотов в 1 минуту, а полый вал 30, на котором посажены эксцентрики, должен делать только тридцать оборотов в 1 минуту. Затем окружность ведущих роликов должна быть 500 мм (на скольжение и пропуски должно быть добавлено отдельно). Таким образом получится, что за один оборот эксцентрика 32 ролики 9 (число зубьев шестерен 14-14 и число зубьев шестерен 10-10 одинаково) делают четыре оборота, из коих два оборота будут для подъема доски, во время которых доска поднимется на 500+500=1000 мм, и два оборота будут холостыми, за каковые баба успеет упасть на наковальню. Кроме того четыре оборота ролика 9 проходят в 2 секунды, за каковые баба сделает один удар, что и будет равно 30 ударам в 1 минуту, а так как первый эксцентрик 32 в два раза скорее второго эксцентрика 32 опускает и поднимает ролик 40, то следовательно при его включении баба будет давать 30×2=60 ударов в 1 минуту, при включении же третьего эксцентрика 32, который в пять раз скорее первого эксцентрика 32 опускает и поднимает ролик 40, баба, будет делать 30×5=150 ударов в 1 минуту.

При однократном нажатии ногою первой педали 45 баба поднимается на 1 м высоты и падает, побуждаемая в направлении ее падения давлением атмосферного воздуха на поршень в цилиндре, в котором под поршнем при его поднятии кверху образовалось почти полное разрежение воздуха, и бьет со скоростью 30 ударов в 1 минуту.

При нажатии ногою следующей педали 45 баба поднимается только на половину первой высоты, т.е. на 500 мм и бьет со скоростью 60 ударов в минуту.

При нажатии третьей педали 45 баба поднимается всего только на 200 мм и бьет уже со скоростью 150 ударов в 1 минуту.

Для того,- чтобы выключить действие цилиндра 3, служат педали 46-46-46 (фиг. 1, 2, 4), прикрепленные к охватывающему шабот кольцу 47, которое снабжено уравнительной пружиной 48 и штангой 49, на конце имеющей захват 85. При опускании педалей 46-46-46 захват 83 опускает рычаг 50, шарнирно соединенный с клапаном 51, через который в этом случае будет проходить в цилиндр, при работе молота, под поршень 4 воздух, благодаря чему давление на поршень снизу и сверху будет одинаковым. Так как при выключении действия цилиндра ход и число ударов бабы останется без изменения, т.е. 30, 60, 150 ударов в минуту и сила удара бабы будет меньше, чем в первом случае, потому что падение бабы будет происходить только вследствие собственного ее веса, то предлагаемый молот будет иметь три скорости и шесть ударов бабы разной силы, что вполне удовлетворит потребности самых разнообразных кузнечных работ.

На фиг. 8 и 9 дан расчет работы цилиндра, в котором поршень 4 поднимается на 1 м и при полном опускании до дна цилиндра не доходит на 50 мм.

При поднятии поршня в цилиндре кверху под поршнем происходит разрежение воздуха и, следовательно, уменьшение давления на поршень снизу; на фиг. 8 дан расчет с левой стороны - последовательного уменьшения давления воздуха на поршень снизу и с правой - разница в давлении, возникающая в это время между давлением воздуха сверху и снизу поршня. При подъеме поршня на 100 мм объем под поршнем увеличится вдвое; поэтому вдвое разредится воздух, и давление его от этого на поршень вдвое уменьшится, т.е. он будет давить в данном случае только с силою 500 г на 1 см² площади поршня. Подобным же образом при поднятии поршня на высоту 200 мм давление уменьшится в четыре раза, т.е. будет 250 г на 1 см² и т.д., так что на высоте 1 м давление в цилиндре на поршень снизу будет меньше в 20 раз, т.е. всего только 1000:20=50 г на 1 см², вследствие чего разница в давлении воздуха сверху и снизу поршня будет равна 1000-50=950 г/см².

При диаметре цилиндра молота, равном 340 мм, площадь поршня будет равна 907 см², а за вычетом скалки - 755 см², что даст дополнительную силу в направлении падения бабы с 1 м высоты (принимая атмосферное давление равным 1 кг/см²), равную 0,950×755=727 кг или, принимая вес бабы равным 500 кг, почти в полтора раза более веса ее. При поднятии бабы на 500 мм атмосферное давление на нее будет действовать с силою 0,900×755=679 кг и на 250 мм высоты давление будет действовать с силою 0,800×755=604 кг. Таким образом на бабу, при ее падении, непрерывно во всех точках пути действует дополнительное, указанное на фиг. 8 и графически изображенное на фиг. 9 усилие, в направлении падения бабы, что увеличивает силу ее удара.

Удержание бабы в верхнем положении, в которое необходимо ставить ее после окончания работы, в предлагаемом молоте осуществляется следующим образом. При снятии ноги с педали, что следует делать в то время, когда эксцентриком 32 опущен ролик 40, и баба подымается вверх, фрикционная муфта отходит от эксцентрика, который вследствие этого перестает вращаться, и ролик 40 остается в опущенном положении, отчего ролики 9 остаются прижатыми к доске и продолжают подъем бабы до тех пор, пока последняя не соприкоснется с нижеописанными деталями, установленными для автоматического оставления ее на весу.

Для сообщения цилиндра 3 с атмосферой служит клапан 51, открываемый посредством рычажной передачи, действующей при нажатии одной из педалей 45-45 (фиг. 1, 4). Взаимодействие частей этой передачи происходит в следующей последовательности. Тяга 80-80 с посаженным на нее пальцем 44 поднимается кверху и освобождает укрепленную на кронштейне 54 пружину 55, которая в свою очередь поднимает укрепленный на оси в стойке 56 рычаг 57, выполненный с вилкой, охватывающей палец 58, сидящий на вертикальном рычаге 59 (фиг. 1, 2, 10, 11, 12); последний снабжен пальцем 60, взаимодействующим с укрепленным на рычаге 61 рычагом 84, другое плечо которого притягивается книзу пружиной 62. При освобождении пружины 62 палец 60 поднимается кверху и тянет книзу рычаг 84, который в этот момент нажимает на одно плечо коленчатого рычага 63, другое плечо которого, нажимая книзу на рычаг 50, открывает клапан 51 для набора воздуха в цилиндр 3.

Положение устройства в этот момент, т.е. по снятии ноги с педали и открытии клапана для набора воздуха, дано на фиг. 12.

Открытие клапана для набора воздуха продолжается до тех пор, пока баба, пройдя самую высокую рабочую зону, т.е. 1 м высоты, своим пальцем 64 не соприкоснется с коленом рычага 65 и нажатием на него не опрокинет его (на фиг. 2 дан момент опрокидывания рычага), причем при опрокидывании рычага 65 последний своей серьгой 66, свободно укрепленной на его колене, при помощи имеющейся на ней кнопки 67, поднимает вместе с тем рычаг 84 и таким образом освобождает коленчатый рычаг 63, который перестает после этого опускать рычаг 50 клапана 51 (это положение устройства дано на фиг. 10).

Закрыв цилиндр, баба продолжает итти выше, но на пути упорным роликом 68 (фиг. 1) нажимает на рычаг 39, который при своем поднятии, действуя на кривошип 37, поворачивает на 30-45° вал с посаженными на нем соответствующего диаметра зубчатками 35-35-35. Последние переведут зубчатки дисков 33-33-33, снабженные собачками (фиг. 5), за храповые зубцы в эксцентриках 32-32-32 и поставят их на холостой ход, как это видно на фиг. 5, 6. В этот момент ролики 9 отойдут от доски 8, и баба вследствие этого прекратит ход кверху и остановится. Падение бабы предотвращается давлением воздуха, находящегося в цилиндре и не могущего выйти вследствие того, что клапан 51 закрыт рычагом 65.

Автоматическое открытие клапана 51 и пуск снова молота в работу происходит при нажатии ногою какой-либо педали, отчего тяги 44-44-44 опускаются и упором опускают рычаг 57, соприкасающийся с вертикальным валиком 59, снабженным помимо вышеуказанного упора пальцем 69, который и опустит рычаг 70, а последний за кнопку 71 опустит серьгу 66, перестанавливающую рычаг 65, воздействующий на клапан 51. Затем при опускании вертикального валика 59 нажатием пальцем 60 на одно из плеч рычага 84 другое его плечо освободит коленчатый рычаг 63, и клапан 51 в это время будет свободным, т.е. прижатым только силою своего противовеса, при небольшом давлении которого излишний воздух выбрасывается из цилиндра наружу.

На фиг. 11 дано положение устройства при работе молота. С целью предупреждения, по выходе бабы из рабочей зоны, повторного ее включения, баба снабжена упорным роликом 72 (фиг. 1), отодвигающим помещенный в стойке 74 упор 73, взаимодействующий с коленчатым рычагом 75, который нажимает на палец 76, так что включение муфты с диском для выпуска воздуха и пуска бабы будет возможно.

Первый удар бабы, при нажатии ногою на ту или иную педаль вследствие не имеющегося еще для данного удара разрежения воздуха в цилиндре, происходит всегда легко и только действием веса бабы.

Опускание бабы медленно или совершенно без удара достигается легким, без резкого опрокидывания сразу противовеса, неполным опусканием педали.

1. Падающий молот с доской, отличающийся применением, с целью создания добавочного давления при ударе, открытого в верхней части вакуумного цилиндра 3, снабженного поршнем 4, укрепленным на штоке, соединенном с подъемной доской молота.

2. Форма выполнения молота по п. 1, отличающаяся применением для удержания бабы в верхнем положении, расположенного в нижней крышке цилиндра 3, клапана 51, включаемого в действие системой рычагов 59-61-63-50 при освобождении упора 44 подпружиненного рычага 57 в момент верхнего положения бабы, дальнейшее поднятие которой прекращается взаимодействием укрепленного на ней упорного ролика 68 с рычагом 39, соединенным передачей 38-37-35-34 с дисками 33-33 механизма для изменения числа ударов молота.

3. В молоте по п. 1 применение механизма для изменения числа ударов, состоящего из свободно вращающихся на приводном валу 30 эксцентриков 32-32 и дисков 33-33, включаемых в действие подвижными в продольном направлении вала 30 муфтами 31-31 посредством педали 45-45 и тяг 43-43-80, каковые эксцентрики 32-32 взаимодействуют с подпружиненным роликом 40, соединенным поводком 41 с валом 17, на концах которого укреплены рычаги 81-81, включающие в действие механизм подъема доски.