Прессующий поршневой узел машины литья под давлением
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации но патентам и товарным знакам (21) 5020331/02 (22) 14.11.91 (46) 15.11.93 Бюл, Na 41 — 42 (76) Кожокин Тимофей Иванович (54) ПРЕССУЮЩИЙ ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ МА—
ШИНЫ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (57) Сущность изобретения: у прессующего порш(в) RU (11) 2002572 С1 (51) 5 В 22 Р 17 20 невого узла машины, содержащего поршень, в полости которого размещен шток с трактами подвода и отвода хладагента, сопряжение торцовой поверхности с боковой выполнено по конусу или по радиусу, при этом расстояние от точки сопряжения внутренних боковой и торцевой поверхности поршня выбрано из соотношения 5,6 — 13 мм, 2 ип.
2002572
Изобретение относится к литейному производству и пригодно в машинах ЛПД.
Известен узел, содержащий поршень с полостью, ограниченной сферическим передним торцом, переходящим с внешней стороны в усеченный конус, базирующийся большим основанием на плоскость, отстоящую от наружной боковой поверхности поршня; в полости его размещен частично шток с зазором между их торцами, в штоке с зазором установлен трубопровод с образованием трактов подвода хладагента к охлаждаемой зоне поршня и отвода его оттуда (1), Его недостатки: из-за толстых стенок (более 20 мм) перед ней части поршня, обус ëîëåìíëõ отсутствием контакта между его торцом vi торцом штока, уровень нагрева рабочих поверхностей значителен и отрицательно сказывается на его стойкости.
Известен поршень, у которого плоский торец сопряжен с боковой поверхностью по конусу (2). Недостатки поршня — низкая с1ийкость в местах сопряжения.
Задача изобретения — повышение стойкости поршня — достигается тем, что у прессующего поршневого узла машины ЛПД деталей, содер>кащего поршень, в полости которого размещен шток, имеющий тракты подвода и отвода хладагента, сопря>кение торцевой поверхности с боковой выполнено в виде конуса или по радиуса, при этом расстояние S. мм, от точки пересечения внутренних боковой и торцевой поверхностей поршня до точки сопряжения на нару>кной боковой поверхности составляет 5,6 — 13 мм.
В изобретении исключается тепловой концентратор в передней части поршня изза нагрева его торцом пресс-остатка и облоем последнего, находящимся в зазоре между камерой прессования и боковой поверхностью поршня.
При наличии контакта всего переднего торца штока с соответствующей площадью поршня исключается деформация и разрушение переднего торца последнего, так как большая часть усилия запрессовки через этот торец передается штоку, В этом случае толщина торцевых стенок будет минимальной.
Практика эксплуатации стальных поршней свидетельствует, что при проектировании их могут быть два подхода; 1-й— использование поршней номинального диаметра с оптимальными толщинами их передних частей, обеспечивающими максимальную стойкость; после износа такой поршень выбрасывается; 2-й — использование поршней оптимальной толщины
55 торцевых стенок, но большего наружного диметра с понижением его после каждого предельного износа s меньший следующий диаметр; после последнего диаметра и его предельного износа поршень выбрасывается.
Из-за неоптимальных толщин боковых стенок 1-го наибольшего диаметра стойкость поршня минимальна, она возрастает после ка>кдого понижения поршня.
Так при понижении поршня на 5 мм, например, его суммарная стойкость увеличивается более чем в 2,5 раза, Если он понижается на 1 MM как минимум 5 раз, то его суммарная стойкость возрастает более чем на 4 раза по сравнению с поршнем, име1ощим оптимальную толщину боковых стенок в передней части (данное достигаегся, когда поршни выполнены стальными).
Экспериментально установлено на алюминиевых сплавах, что при изготовлении поршня из стали 4Х5 МОС ГОСТ 5950 — 73 с расстоянием S<5,6 мм происходит разрушение поршня (отделение его дна от корпуса в поперечной плоскости, совпадающей с внутренними торцом дна). При этом у дна по плоскости разоушения имеются, как правило, три выступа формой торцевых зубьев колес.
При S=-6 мм и оптимальном радиусе в месте пересечения его при наружном диаметре 60 мм составляет порядка 35000 запрессовок.
С увеличением S она уменьшается примерно линейно « p S = 13 мм она составляет не менее (12-18) 10 запрессовок.
При использовании износостойких покрытий на рабочих поверхностях поршней, например, покрытия ПН 77Х16СЗРЗ по ТУ
14 — 127-185-82, стойкость их возрастает как минимум в 2 раза до предельного износа этого покрытия с последующим многократным восстановлением начального размера поршня путем нанесения покрытия на изношенную зону.
Кроме повышения стойкости поршня, благодаря заявляемой форме передней части исключается его упор в задний торец литниковой втулки пресс-формы, когда эта втулка выполнена отдельно от камеры прессования. Этим самым устраняется заклинивание поршня в пресс-форме и выход из строя литниковой втулки, когда между ней и камерой прессования имеется эксцентриситет, величина которого определяется значением допусков на соответствующие размеры этих элементов и гнезд, где они размещены.
Данное условие выполняется, когда в зоне пересечения наружных боковой и тор2002572
40
50 цевой поверхностей поршня образован радиус, При этом обеспечивается указанная для стальных поршней стойкость. а для поршней с приведенным выше покрытием она возрастает на 10-20% благодаря лучшему сцеплению покрытия с радиусной частью поршня.
Предложенной формой его передней части хладагент приближается к ее наиболее термонапряженной зоне, обеспечивая этим самым максимальный эффект охлаждения (при S = 13 мм стойкость поршня примерно в 3 раза меньше, чем при S = 6 мм).
На фиг.1 в верхней части представлена передняя часть поршня с радиусным сопряжением, а в нижней части с конусным соп ряжением; на фиг.2 — узел t на фиг.1.
В поршне 1 размещен шток 2, соединенный с ним штифтом 3, Кольцевая боковал канавка 4, образованная у внутреннего торца поршня, контактирующего со всей площадью переднего торца 5 штока 2, и боковая поверхность передней части штока
2 образуют кольцевой тракт 6 охла>кдения.
В верхней части фиг.1 представлен поршень, имеющий со стороны переднего торца 7 радиусное сопряжение с боковой поверхностью э в нижней части фиг,1 — передний торец с конусом 8, основание которого совмещено с наружной боковой поверхностью поршня 1.
Эти разновидности поршневых узлов содержат также продольный канал 9 штока, в котором с зазором размещен трубопровод
10 с уплотнительным элементом 11 на переднем конце, упирающимся в коническое дно канала 9 и разделяющим между собой тракт подвода хладагента в зону охлаждения поршня и тракт отвода его оттуда.
В тракты подвода входят трубопровод
9, глухие поперечные каналы 12 штока 2 (их число равно 2,3,4 и т.д,), открытые продольные проточки 13 штока, числа которых равно числу каналов 12 и выполненные в виде канавок, плоских граней и т.д. Проточки отделены в передней части штока 2 от его переднего торца стенками 14, а с противоположной стороны — стенками 15 от кольцевой канавки 16 штока 2 с уплотнительным элементом 17 для герметизации зоны охлаждения поршня.
Тракты отвода хладагента содержат столька же продольных проточек 18, что и тракты подвода, но закрыты только со стороны переднего торца штока 2.
Проточки 18 открыты в кольцевую канавку 16. с поперечными каналами 19, выходящими в зазор продольного канала 9 штока
2, Количество каналов 19 равно количеству проточек 18
Тракты подвода и отвода хладагента чередуются между собой и их число определяется наружным диаметром поршня {так при
d = 60 мм применяется по три тракта подвода и отвода хладагента; при d = 90 мм уже по четыре тракта подвода и отвода хладагента).
Поршень охлаждается следующим образом: хладагент по трубопроводу 10 и поперечным каналам 12 поступает в продольные проточки 13 и устремляется к переднему торцу поршня 1, охлаждая его боковую поверхность, Из проточек он следует в кольцевой тракт 6, охлаждая боковую и частично. переднюю торцевую поверхность поршня 1. Из тракта 6 хладагент протекает в продольные проточки 18, охлаждая поршень, а из них — в поперечные каналы 19, из которых поступает в продольный канал 9 штока 2 и из него — за пределы последнего.
При циркуляции хладагента по продольным проточкам 13 и 18 обеспечивается охлаждение большей части боковой поверхности поршня 1, когда они — плоские грани, и меньшей части его, когда они— канавки радиусной, прямоугольной и трапецеидальной формы, При циркуляции его у переднего торца штока охлаждается всл боковая поверхность поршня 1 в зоне тракта охлаждения 6 и часть его переднего торца, определяемая глубиной канавки 4. Этим самым обеспечиваетсл охлаждение наиболее нагретой зоны поршня — места сопрл>кения боковой наружной поверхности его и торцевой по конусу и радиусу, причем наиболее нагретая часть поршня максимально приближена к хладэгенту, чем достигается максимальная стойкость поршня 1, указанная выше. Таким образом, предлагаемыми формами переднеи части поршня достигается его максимальная стойкость за счет максимально возможного прибли>кения хладагента к наиболее нагретым точкам этой части, (56) Патент США N. 4667729, кл. В 22 0 17/10, 1987.
Заявка ФРГ M 3934778, кл. В 22 0 17/20, опублик. 1990.
2002572
1f Ю
Составитель А.Кузнецова
Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова
Редактор Л.Волкова
Тираж Подписное
НПО " Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Заказ 3205
Производственно-издагельский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
cDормула изобретения
ПРЕССУЮЩИЙ ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ
МАШИНЫ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, содержащий полый поршень, торцевые поверхности которого сопряжены с боковыми, и шток с трактами для циркуляции охлаждающей жидкости, размещенныи в полости поршня отличающиися тем что сопряжение наружных торцевой и боковой поверхностей выполнено в виде конуса или по радиусу, при этом расстояние от точки сопряжения их на боковой поверхности до точки сопряжения внутренних боковой и торцевой поверхностей составляет 5,6 - 13,0 мм.
