ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ ГОРЯЧЕЙ ВЫСАДКИ ТИТАНОВЫХ БОЛТОВ 1,6 МН С АВТОНОМНОЙ СИСТЕМОЙ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к кривошипным прессам.
Уровень техники
Наличие на российских машиностроительных предприятиях большого количества технологического оборудования, которое морально устарело, не отвечает современным требованиям по производительности и качеству обработки, но в значительной степени не выработало свой ресурс, делает актуальной задачу модернизации такого оборудования. В тех случаях, когда при помощи современных технических средств можно достичь характеристик модернизированного оборудования, аналогичных новому оборудованию, модернизация неизношенного устаревшего оборудования является средством экономии финансовых ресурсов, необходимых для технологического перевооружения машиностроительных предприятий. В частности, возможна подобная модернизация полуавтоматического агрегата горячей высадки титановых болтов 1,6 МН с автономной системой индукционного нагрева 1970-х гг. выпуска одного из советских машиностроительных предприятий.
Одна из распространенных неисправностей, приводимая в руководствах по уходу и обслуживанию кривошипных прессов - стук в шаровой опоре винта шатуна. Неполадка возникает вследствие износа шаровых поверхностей вкладыша, винта шатуна и опоры.
В то же время известны полиуретановые эластомеры, которые используются как конструкционный материал и обладают высокой прочностью, износостойкостью и сопротивлением раздиру, стойкостью к маслам. Рабочие температуры полиуретановых изделий лежат в диапазоне от -30°C до +70…80°C, эластичность при этом практически не меняется. В современных автомобилях уже делают из полиуретана эластичные вкладыши в шаровых шарнирах рулевого механизма; сферические седла в шарнирах механизма переключения передач; прокладки и опорные фланцы, снижающие вибрацию и шум; прокладки и уплотнения различного назначения.
Также известно использование полиуретана для штамповки эластичным инструментом, поскольку в закрытом контейнере полиуретан способен выдерживать удельные нагрузки до 1000 МПа и в процессе деформирования практически не меняет свой объем. С использованием эластичного инструмента можно выполнять разделительные операции, в которых при всех видах штампов и механизмах разрушения заготовки разгрузка наступает почти тотчас после достижения максимума усилия и длится, тысячные и менее доли секунды. Элементы конструкции кривошипного пресса под действием сил упругого восстановления начинают перемещаться, что приводит, например, к колебательным движениям ползуна в вертикальной плоскости и динамическим нагрузкам на сочленения деталей кривошипно-шатунного механизма.
К большим динамическим нагрузкам приводит момент перегрузки пресса, когда срабатывает традиционный предохранитель - срезная шайба, после разрушения которой требуется останов работы пресса на длительное время для разбора части пресса для замены разрушенного предохранителя.
Есть достаточно много патентов про кривошипные прессы, но ни в одном из них не говорится конкретно про применение полиуретана в конструкциях прессов.
Сравнительно более близкими аналогами предлагаемого технического решения можно признать два кривошипных пресса, описанных в российских патентах, с упоминанием эластичных материалов вообще, но используемых для выполнения других рабочих функций.
Известный по патенту RU 2144467 (МПК B30B 1/26, B30B 15/28, опубликовано 20.01.2000) кривошипный пресс содержит станину и смонтированные в ней шарнирно сочлененные коленчатый вал с опорами, шатун и ползун, механизм выборки зазоров в опорах коленчатого вала и механизм выборки зазоров в сочленениях шатуна с коленчатым валом и ползуном. Каждый механизм выборки зазоров содержит неподвижную и подвижную полуопоры, охватывающие цилиндрическую поверхность рабочего элемента. Подвижная полуопора контактирует с упругим элементом, выполненным в виде пневматической сферы. Пневматическая сфера изготовлена из эластичного материала и размещена в жестком стакане, выполненном за одно целое со станиной, таким образом, что часть сферы выступает над. верхней кромкой стакана. Размеры сферы и стакана связаны определенным соотношением. Технический результат, который получается от использования изобретения, заключается в повышении долговечности пресса.
Известный по патенту RU 2063339 (МПК B30B 1/00, опубликовано 10.07.1996) кривошипный пресс содержит станину с направляющими, приводной механизм, кривошипный вал, шатун и ползун с направляющими в виде съемных планок, установленный с возможностью взаимодействия с направляющими станины. Поверхности скольжения планок выполнены из полимерной тканой самосмазываюшейся композиции на эластичной основе. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в увеличении межремонтного срока службы кривошипного пресса без сервисного обслуживания.
И здесь нет упоминания полиуретана, хотя технический результат - схожий с результатом в предлагаемом техническом решении.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели: применение эластичных полиуретановых деталей для замены и/или использования наряду с исходными деталями в модернизируемом кривошипном прессе, в частности, в полуавтоматическом агрегате горячей высадки титановых болтов 1,6 МН с автономной системой индукционного нагрева, для повышения износостойкости, отсутствия необходимости длительного по времени останова работы пресса для замены предохранителя от ударной перегрузки пресса, и тем самым увеличения межремонтного срока службы кривошипного пресса. Техническое решение, обеспечивающее возможность модернизации (обновления) кузнечно-прессовая машины (КПМ) - применение эластичных полиуретановых деталей для замены и/или использования наряду с исходными металлическими деталями в кривошипном прессе.
Кривошипный пресс содержит кривошипный вал с опорами, шатун, соединенный с ползуном посредством винта с шаровой головкой, и чашечный предохранитель. При этом пресс снабжен:
1) полиуретановым вкладышем в соединении шатуна с ползуном; выполненным в виде полиуретанового покрытия шаровой головки винта или в виде полиуретановой сферической опоры;
2) полиуретановой прокладкой, помещенной в полость чашечного предохранителя с боковым зазором, не превышающим 0,2 … 0,3 мм.
Осуществление полезной модели
Были успешно опробованы следующие приемы модернизации конструкции полуавтоматического агрегата горячей высадки титановых болтов 1,6 МН с автономной системой индукционного нагрева, как типичного представителя кривошипных прессов:
1) использование полиуретановых вкладышей в соединении шатуна с ползуном для уменьшения динамических нагрузок в этом соединении, то есть использование в шаровой опоре винта шатуна шаровой головки с полиуретановым покрытием или сферической опоры из полиуретана. Дополнительное преимущество таких сферических соединений состоит в том, что соприкасающиеся поверхности не требуют особо тщательной механической обработки. Полиуретановое покрытие полностью изолирует металлическую поверхность от контакта с опорой, ее не нужно дополнительно шлифовать. Возможность использования полиуретана для изготовления указанных деталей определяется его свойствами: прочность на разрыв до 60 МПа, сопротивление раздиру до 1200 Н/ см, твердость по Шору А до 95, коэффициент трения до 0,2. При штамповке полиуретаном коррозионно-стойких сталей давления достигают 120 МПа. В то же время допустимое давление в шаровой опоре малой головки шатуна (ползуна) - 65 … 80 МПа.
2) Полиуретановая прокладка, помещенная в полость чашечного предохранителя с боковым зазором, не превышающим 0,2 … 0,3 мм, устраняет динамический эффект перегруза пресса, так как энергия удара воспринимается уже не ползуном, а гасится упругой деформацией полиуретанового вкладыша.
Предложенные места использования полиуретана для модернизации кривошипного пресса, очевидно, не исчерпывает всех случаев их практического применения для замены деталей из других конструкционных материалов в кузнечно-штамповочном оборудовании. Главные предпосылки к использованию полиуретана - прочность в сочетании с эластичностью и стойкостью к маслам. Другим ценным свойством является то, что для большинства типов полиуретанов (особенно более твердых марок) можно применить почти все способы механической обработки.
При замене традиционного уплотнения на полиуретановое надо ожидать значительного увеличения износостойкости, что следует из уже известных примеров использования разных видов полиуретановых уплотнений статического, возвратно-поступательного и вращательного действия для пневмо- и гидравлических систем, работающих под высоким давлением. Экономические преимущества использования полиуретана в качестве материала для уплотнений обусловлены повышенной износостойкостью и пониженным коэффициентом трения.