Устройство для регулирования времени удара

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и конструкциям кузнечно-штамповочного оборудования (молоты для ковки, объемной штамповки, листовой штамповки, а также дизель-молоты для забивки свай и др.). Основной недостаток подобных устройств - кратковременность удара, что отрицательно сказывается на качестве получаемых изделий. Ликвидировать указанный недостаток можно повышением КПД удара за счет регулирования времени воздействия удара и увеличения степени деформации материала. Известные молоты имеют ряд недостатков, среди которых можно отметить сложность применяемых конструкций. Сущность полезной модели заключается в том, что специальное устройство, устанавливаемое на нижний боек молота, выполнено составным из двух плоских плит - верхней и нижней, между которыми расположен промежуточный элемент, выполненный в виде пружин для регулирования времени удара при деформировании за счет увеличения полного хода деформирования. Техническим результатом полезной модели является повышение КПД удара, создание благоприятных условий деформирования, повышение степени деформации материала, уменьшение эффекта пружинения, экономия расхода энергии и повышение эффективности производства.

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, точнее к конструкциям кузнечно-штамповочного оборудования (молоты для ковки, объемной штамповки, листовой штамповки, а также дизель-молоты для забивки свай при строительстве и другие молоты, а именно: пневматические молотки, зубила и другие машины ударного действия для выполнения давящих операций).

Известно влияние скорости деформирования на пластичность и сопротивление деформированию при различных технологических процессах обработки металлов давлением. Обычные скорости начала деформирования на молотах составляют от 4 до 8 м/с. Конечная скорость равна 0, а время деформирования от начала контакта до остановки штампа или бойка (ударника) составляет от 0,01 до 0,001 с. Если увеличить время деформирования, например, в два или более раз, то средняя скорость деформирования также уменьшится в два или более раз, при этом деформирование будет проходить при более благоприятных условиях (уменьшение сопротивления деформированию и повышение пластичности), что приведет к экономии энергии деформирования, которая может быть утилизирована.

Обычное деформирование, например, при осадке, заключается в сжатии заготовки, установленной вертикально по оси до степени деформации

где h₀ - начальная высота заготовки, h - конечная высота заготовки.

Такая схема приводит к высоким скоростям деформирования и, соответственно, высоким значениям сопротивления деформированию и пониженной пластичности.

Также изменение времени деформирования помимо предполагаемой экономии энергии деформирования может дать технологический эффект при различных технологических операциях обработки металлов давлением. Например, известно применение так называемого «прилипающего» удара в операциях листовой штамповки на молотах для уменьшения эффекта пружинения.

Известное из уровня техники устройство для забивки полой сваи в грунт (а.с. SU 1186737A, 23.10.85, Е02D 7/02), содержащее ударную бабу, закрепленную на нижнем конце направляющего стержня, оснащенного охватывающими его подвижными вдоль стержня жесткими элементами и размещенными между ними упругими элементами. При сбрасывании ударная баба перемещается в полости сваи до взаимодействия с ее башмаком. Под влиянием запасенной энергии, и вследствие резкого торможения происходит продольное сжатие упругих элементов, расположенных в корпусе бабы, и их расширение в радиальном направлении до соприкосновения наружных цилиндрических поверхностей с внутренними стенками сваи. Вследствие сжатия упругих элементов ударной бабы при соударении ее со сваей происходит равномерное и последовательное распределение энергии единичного удара по всем участкам забиваемой сваи.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции вследствие большого количества специальных упругих и жестких элементов, а также невозможность регулировки предварительного сжатия упругих элементов.

Из уровня техники известен молот для динамической штамповки (патент SU 1700850 А1 27.05.1995, 6 В21J 7/34), содержащий бабу с боковыми сторонами, наклоненными к вертикали под углом и расположенные в нижней части направляющих стоек колодки, шарнирно-соединенные с коленно-рычажными механизмами. Работает указанный молот следующим образом: на нагретую заготовку сбрасывают бабу с контейнером, заполненным резиной, производится деформация. После удара баба отскакивает вверх, срабатывают коленно-рычажные механизмы, которые своими колодками фиксируют бабу за боковые поверхности. Затем механизм поднимает бабу в исходное положение, а продукты горения резины удаляются через отверстия во фрикционных вставках. В результате обеспечивается более интенсивная деформационная проработка литой структуры металла заготовки.

Недостатком известной конструкции является: ее сложность, т.к. привод фиксации бабы выполнен в виде коленно-рычажного механизма, а также необходимость в газоотсасывающих устройствах.

Известен также пресс-молот (патент RU 2213640 С2, 10.10.2003, 7 В21J 11/00, 9/12), который содержит падающий груз, выполненный в виде платформы с цилиндрическими полостями с жидкостью или сжатым воздухом, в котором установлены плунжеры.

Недостатком пресс-молота, содержащего падающий груз, являются также сложность конструкции, а именно: направляющие трубы, стол и пресс-форма, а также дополнительные устройства для камер высокого давления и увеличенный энергорасход.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является молот для забивания свай (патент RU 2134742 С1, 20.08.99, 6 Е02D 7/08). Молот содержит корпус цилиндра, поршень, шабот, промежуточный элемент, столб жидкости, заключенный между промежуточным элементом и дном цилиндра. Использование столба жидкости позволяет управлять амплитудой и временем удара за счет изменения высоты столба жидкости и увеличить долговечность сваи при ее забивании в грунт.

Недостатком данного молота является сложность конструкции вследствие необходимости использования насосной станции для подачи и регулировки высоты столба жидкости, специальных камер, отводящих и подводящих каналов и клапанов для подвода жидкости.

Основным недостатком известных устройств (ковочный молот, молот для листовой штамповки, дизель-молот для забивки свай, штамповки деталей) является кратковременное действие удара. При формообразовании детали в конце возникают большие силы, вследствие чего часть энергии рассеивается и достаточной деформации не получается, что отрицательно сказывается также на качестве получаемых изделий. Ликвидировать указанный недостаток можно повышением КПД удара за счет увеличения времени действия удара, ведущего к увеличению степени деформации материала.

Задача полезной модели заключается в создании более благоприятных условий деформирования, экономии расхода энергии, повышении степени деформации материала, уменьшения эффекта пружинения при гибке и других формоизменяющих операциях, а также повышении эффективности производства за счет контроля и регулирования времени удара.

Поставленная задача выполняется при использовании специального устройства, устанавливаемого на нижний боек молота. Корпус устройства выполнен составным из двух плоских плит - верхней и нижней, между которыми расположен промежуточный элемент, выполненный в виде пружины для регулирования времени удара при деформировании за счет увеличения полного хода деформирования.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено предлагаемое устройство, установленное на нижний боек молота. Корпус устройства состоит из нижней плиты 1, жестко прикрепленной к шаботу молота 2 и верхней плиты 3, между которыми расположены пружины 4, (например, набор тарельчатых пружин), которые могут быть затянуты винтом 5 до значений, равных или несколько больших, чем необходимая сила начала деформирования:

P_sF,

где _s - напряжение текучести заготовки, F - площадь контакта заготовки и инструмента. При этом зазор между нижней плитой 1 и верхней плитой 3 равен S.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При падении бабы молота 6 в начальный момент деформирования заготовки 7 верхняя плита 3 сжимает пружины 4, при этом сила затяжки пружин 4 возрастает, и верхняя плита 3 начинает деформировать заготовку 7. При соприкосновении верхней и нижней плиты 1 и 3 происходит полное сжатие пружин 4, которое по возможности должно соответствовать концу деформирования. Таким образом, баба молота будет иметь общий ход деформирования, равный сумме хода сжатия пружин и деформации заготовки:

где - ход сжатия пружины, - деформация заготовки.

При этом часть энергии бабы молота пойдет на деформирование заготовки, часть на сжатие пружин 4. Время удара при деформировании увеличится за счет хода сжатия пружин.

Время удара при деформировании можно контролировать и регулировать путем изменения параметров пружин, силы их предварительной затяжки и величины зазора S между плитами нижнего бойка молота.

Техническим результатом полезной модели является повышение КПД удара, создание благоприятных условий деформирования, повышение степени деформации материала, уменьшение эффекта пружинения, экономия расхода энергии и повышение эффективности производства.

Устройство для регулирования времени удара, в корпусе которого размещен промежуточный элемент для регулирования времени удара, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен составным из двух плоских плит, между которыми расположен промежуточный элемент, выполненный в виде пружины с возможностью изменения силы затяжки до значений, равных или несколько больших необходимой силы начала деформирования и изменения зазора между плоскими плитами корпуса устройства.