УЗЕЛ ПАДАЮЩИХ ЧАСТЕЙ ПАРОВОЗДУШНОГО МОЛОТА

Полезная модель относится к кузнечно-штамповочному оборудованию, а именно к паровоздушным штамповочным молотам двойного действия.
Известен узел падающих частей паровоздушного молота состоящий из штока со смонтированными на его конусных хвостовиках поршня и бабы, при этом верхняя часть отверстия в поршне снабжена фаской, а у штока кольцевой выступ для расклепывания (Залесский В.И. Оборудование кузнечно-прессовых цехов. - М.: Высшая школа, 1973, с.29, рис.12г, с.30, рис.13.г).
Недостатком данной конструкции является низкая долговечность штока в месте соединения с бабой от действия значительных напряжений сдвига в горизонтальном направлении в сочетании с напряжениями растяжения в вертикальном направлении, вызванных в частности высокой жесткостью соединения, которая также приводит к взаимному внедрению частиц бабы и штока настолько, что образуется не разъединимая механическая система, делающая невозможным разъединение штока с бабой после его поломки. Расклепывание верхнего торца штока приводит к ослаблению посадочного натяга.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является конструкция узла падающих частей паровоздушного молота, состоящая из поршня, штока и бабы с закрепленной на ней верхней половиной штампа, в которой шток связан с поршнем глухим соединением, а с бабой - через переходные элементы (Линц В.П., Максимов Л.Ю. Кузнечно-прессовое оборудование и его наладка. - М.: Высшая школа, 1988, с.31, рис.14).
Разделение контактных поверхностей штока и бабы облегчает извлечение из бабы поломанного штока, при этом некоторое снижение жесткости соединения способствует уменьшению нагрузок в месте заделки штока в бабу при ударе. Однако уровень поломок штоков, вызванный усталостным разрушением в переходных сечениях на месте выхода штока из поршня и бабы, существенно не изменился.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанного недостатка, а именно повышение стойкости штока в переходных сечениях в местах выхода его из поршня и бабы.
Поставленная задача достигается тем, что в узле падающих частей паровоздушного молота, содержащем поршень, шток с двумя конусными хвостовиками, на одном из которых расположен поршень, а на другом баба, закрепленная на хвостовике посредством переходного элемента в виде втулок и жестко соединенная с верхней половиной штампа, согласно предложению, поршень закреплен на хвостовике также посредством переходного элемента в виде втулок, при этом одна из втулок каждого переходного элемента, закрепленная на конусной поверхности каждого хвостовика, выполнена со сферической наружной поверхностью и ответно сопряжена со сферической поверхностью, образованной внутренними поверхностями двух полувтулок, установленных друг на друга и стянутых бандажом, кроме того, верхние торцы бандажа и одной из полувтулок в соединении штока с бабой оснащены прижимами, установленными в кольцевой расточке, выполненной на боковой поверхности посадочного отверстия бабы.
Выполнение каждого переходного элемента в виде сферической втулки, жестко посаженной на каждый из конусных хвостовиков штока, двух полувтулок, установленных друг на друга, сопряженных со сферической втулкой, и бандажа, охватывающего полу втулки, позволяет, благодаря наличию подвижного соединения в переходных элементах, исключить напряжения сдвига в горизонтальном направлении и сопутствующие им напряжения растяжения в вертикальном направлении, возникающие в переходном сечении штока в месте выхода его из бабы в момент удара молота. Таким образом устраняется основная причина возникновения усталостных трещин по переходному сечению штока.
Исключаются также изгибающие напряжения в штоке заподлицо с поршнем, которые соизмеримы по своей величине с напряжениями от продольного нагружения штока и имеют место не только при увеличении скорости к моменту удара, но и при увеличении податливости узла соединения штока с бабой в любом его исполнении, а также в случае перекоса бабы и смещения ее с главной осевой линии, проходящей через центр шабота, штока и цилиндра молота. Уменьшается концентрация напряжений и связанное с этим образование усталостных трещин по сравнению с непосредственным натягом поршня на шток.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид узла падающих частей; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Узел падающих частей паровоздушного молота содержит поршень 1, шток 2 с двумя конусными хвостовиками 3 и 4, бабу 5, жестко соединенную с верхней половиной штампа 6. Баба 5 жестко закреплена на конусном хвостовике штока 2 посредством переходного элемента, выполненного в виде сферической втулки 7, двух полувтулок 8 и 9, установленных друг на друга и ответно сопряженных (как бы, образуя шарнирное соединение) со сферической втулкой 7, а также бандажа 10, охватывающего полувтулки 8 и 9, запрессованного в посадочное отверстие бабы 5. В кольцевой расточке, выполненной на боковой поверхности посадочного отверстия бабы 5, установлены прижимы 11, жестко фиксирующие цилиндрический бандаж 10 и полу втулку 8 по их верхним торцам.
Поршень 1 закреплен на конусном хвостовике 3 штока 2 также посредством аналогичного переходного элемента, выполненного в виде сферической втулки 12, имеющей возможность вместе со штоком 2 поворачиваться относительно смонтированных на ней двух полувтулок 13 и 14, установленных друг на друга с внутренними отверстиями образующими ответную сферическую поверхность, и цилиндрического бандажа 15, охватывающего полувтулки 13, 14, запрессованного в цилиндрической расточке поршня 1.
Сборка узла падающих частей осуществляется следующим образом. Первоначально на сферические втулки 7 и 12 устанавливают одна на другую соответствующие им пары полувтулок 8, 9 и 13, 14, а затем на них с необходимым натягом надевают соответствующие цилиндрические бандажи 10 и 15. После этого на один из соединительных переходных элементов (12, 13, 14, 15) насаживают поршень 1, а другой переходный элемент (7, 8, 9, 10) плотно устанавливают в посадочное отверстие бабы 5. Далее, в кольцевую расточку, выполненную на боковой поверхности посадочного отверстия бабы, устанавливают прижимы 11, жестко фиксирующие цилиндрический бандаж 10 и полу втулку 8.
Узел падающих частей паровоздушного молота работает следующим образом.
При нанесении удара по заготовке верхней половиной штампа 6 шток 2, связанный через переходные элементы с бабой, а также с поршнем 1 через аналогичные переходные элементы, имеет возможность вместе со втулками 7 и 12 поворачиваться относительно смонтированных на них соответствующих двух полувтулок и цилиндрического бандажа 15, охватывающего полувтулки, и изгибаться в пределах упругой деформации, что при наличии упомянутых шарнирных соединений в переходных элементах вызывает его поворот совместно с жестко насаженными на его конусные хвостовики 3, 4 сферическими втулками 7 и 12 соответственно в направлении действия изгибающей силы. При этом сечения штока на месте выхода его из бабы и поршня оказываются разгруженными от действия изгибающих напряжений. При обратном ходе падающих частей в результате упругого последействия и действия внешних сил шток занимает положение вдоль главной осевой линии.
Опытная конструкция узла падающих частей весом 25 тонн имеет следующие параметры. Габариты бабы в плане 1412×1600 мм, высота 1790 мм. По оси бабы выполнено посадочное отверстие диаметром 700 мм и глубиной 1050 мм. Диаметр штока в цилиндрической части 292 мм, длина конусного хвостовика для соединения с бабой 895 мм, с поршнем - 290 мм. Конусность хвостовиков общепринятая. Переходные элементы в соединении штока с бабой имеют следующее исполнение: сферическая втулка (антифрикционный чугун) с диаметром в наибольшем сечении 500 мм; две полувтулки (сталь 65Г) общей высотой 950 мм с толщиной стенки в наименьшем сечении 70 мм; бандажное кольцо (сталь 45) высотой 950 мм с толщиной стенки 30 мм.
Благодаря введению подвижной связи в переходные элементы, соединяющие шток с поршнем и бабой, представляется возможным устранить основную причину низкой стойкости штоков - наличие значительных напряжений сдвига в горизонтальном направлении в сочетании с напряжениями растяжения в вертикальном направлении в переходном сечении штока в месте его выхода из бабы, возникающих при ударе молота и тем самым повысить срок службы штоков до 4…4,4 месяца. Стойкость штоков по наиболее близкому аналогу составляла от нескольких дней до 1, 2 месяца при двухсменном режиме работы.
Предложенный узел падающих частей может быть использован в кузнечно-штамповочных цехах, преимущественно на средних и тяжелых паровоздушных штамповочных молотах.