МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ПЛИТЫ ЗАКАЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА
MECHANISM OF QUENCHING DEVICE TOP PLATE POSITION STABILISATION

Изобретение относится к термообработке, а именно к устройствам для закалки листовых изделий, и может быть использовано в термических цехах.
Известна машина для закалки листов (авторское свидетельство РФ №423856, C21D 9/46, 1972), содержащая нижнюю прижимную плиту, верхнюю прижимную плиту, силовые пневмоцилиндры для подъема верхней прижимной плиты и направляющие для ее перемещения.
Недостатком известной машины является неравномерное первоначальное зажатие листа, которое является следствием возможного перекоса верхней плиты при ее опускании относительно нижней, вызванного неравномерным движением силовых пневмоцилиндров. Это приводит к неравномерной закалке листа в местах его первоначального зажима из-за местного «подстуживания» листа, возникающего до момента подачи охлаждающей жидкости.
Известен механизм стабилизации положения верхней плиты (см. патент РФ №2155236, МПК7 C21D 9/06, C21D 9/46 «Устройство для закалки листовых изделий», опубл. 27.08.2000 г.), включающий симметрично расположенные двухзвенные рычажные механизмы с соединительным элементом, шарнирно соединенные с верхней подвижной и нижней плитами, вал, установленный на верхней подвижной плите, к концам которого жестко прикреплены двуплечие рычаги, при этом средний шарнир каждого двухзвенного рычажного механизма через соединительный элемент и компенсатор соединен с плечом двуплечего рычага.
Известное устройство обеспечивает качественную закалку тонколистовых изделий без «подстуживания» металла при ходе верхней плиты в пределах 200÷300 мм. Однако при большем раскрытии плит, необходимом для обеспечения прохождения между плитами механизмов переноса заготовок, например до 600 мм, данное устройство не обеспечивает равномерное движение верхней плиты. Это вызвано тем, что при опускании верхней плиты вал с двуплечим рычагом не только поворачивается, но и перемещается относительно средних шарниров двухзвенных рычажных механизмов, что нарушает симметричность системы и приводит при значительных перемещениях верхней плиты к ее перекосу и местному первоначальному зажатию изделия, а также вызывает дополнительные динамические нагрузки на элементы устройства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества закалки и надежности работы механизма стабилизации положения верхней плиты, путем обеспечения горизонтального положения плиты в широком диапазоне ее хода.
Указанный технический результат достигается тем, что механизм стабилизации положения верхней плиты закалочного устройства, включающий снабженные соединительным элементом симметрично расположенные двухзвенные рычажные механизмы, шарнирно соединенные с верхней и нижней плитами, вал, установленный на верхней плите, к концам которого жестко прикреплены рычаги, соединенные с компенсаторами, согласно изобретению он содержит второй вал, установленный на верхней плите, параллельно первому валу, к концам которого жестко прикреплены соединенные с компенсаторами рычаги, а также две пары зубчатых секторов, установленных на концах валов с возможностью поворота относительно их и верхней плиты и шарнирно соединенных посредством соединительных элементов со средними шарнирами двухзвенных рычажных механизмов, зубчатые секторы каждой пары находятся в зубчатом зацеплении между собой, компенсаторы неподвижно установлены на зубчатых секторах и снабжены упругими элементами, выполненными в виде пружин или гидроцилиндров.
Введение второго вала, установленного на верхней плите параллельно первому валу, и наличие двух пар зубчатых секторов, установленных на концах валов с возможностью поворота относительно их и верхней плиты и входящих в зацепление друг с другом, позволяет создать симметричную уравновешенную систему, стабилизирующую горизонтальное положение верхней плиты при ее опускании, что повышает надежность работы механизма стабилизации положения верхней плиты.
Неподвижное крепление компенсатора на зубчатом секторе, соединенном со средним шарниром двухзвенного рычажного механизма посредством соединительного элемента, позволяет надежно стабилизировать горизонтальное положение верхней плиты при ее опускании в широком диапазоне ее хода, что, в свою очередь, расширяет функциональные возможности закалочного устройства.
Наличие рычагов, взаимодействующих с упругими элементами компенсаторов и их крепление на двух валах, позволяет синхронизировать работу двух валов и всех зубчатых секторов, а также значительно разгрузить валы от дополнительных нагрузок, возможных при перекосе верхней плиты, что также значительно повышает надежность работы механизма стабилизации положения верхней плиты.
Установка зубчатых секторов с возможностью поворота относительно верхней плиты и валов, а следовательно и рычагов, позволяет сделать развязку между двухзвенными рычажными механизмами и рычагами при помощи компенсатора, что обеспечивает плавное восстановление горизонтального положения верхней плиты при ее опускании.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения механизма стабилизации положения верхней плиты.
Изобретение поясняется чертежами:
На фигуре 1 изображен общий вид механизма стабилизации.
На фигуре 2 - вид с торца в верхнем положении верхней плиты.
На фигуре 3 - вид с торца в момент зажима изделия.
На фигуре 4 - пара зубчатых секторов с компенсаторами в исходном положении.
На фигуре 5 изображен общий вид механизма стабилизации при перекосе верхней плиты.
На фигуре 6 - вид А фигуры 5.
На фигуре 7 - вид Б фигуры 5.
Механизм стабилизации положения верхней плиты закалочного устройства включает две пары симметрично расположенных двухзвенных рычажных механизмов 1 и 2, расположенных с переднего и заднего торца устройства. Каждый двухзвенный рычажный механизм 1 и 2 снабжен средним шарниром 3 и соединительным элементом 4 и шарнирно соединен при помощи шарниров 5 с верхней плитой 6, установленной подвижно, и нижней плитой 7, установленной неподвижно. На верхней плите 6 установлены параллельно расположенные валы 8, являющиеся синхронизирующими жесткими элементами всей системы механизма стабилизации положения верхней плиты. На концах валов 8 жестко закреплены рычаги 9, шарнирно соединенные с компенсаторами 10. На валах 8 посредством втулок (не показаны на чертеже), расположенных на верхней подвижной плите 6, установлены две пары зубчатых секторов 11 и 12 с возможностью поворота относительно плиты 6 и валов 8. Зубчатые секторы 11 и 12 в каждой паре находятся в зубчатом зацеплении между собой с возможностью независимого встречного поворота. Зубчатые секторы 11 и 12, расположенные со стороны переднего торца устройства (фиг.1 слева), шарнирно соединены при помощи соединительных элементов 4 со средними шарнирами 5 двухзвенных рычажных механизмов 1. Зубчатые секторы 11 и 12, расположенные со стороны заднего торца устройства (фиг.1 справа), шарнирно соединены при помощи соединительных элементов 4 со средними шарнирами 5 двухзвенных рычажных механизмов 2. Компенсаторы 10 жестко закреплены на зубчатых секторах 11 и 12 при помощи кронштейнов 13.
Компенсатор 10 содержит ступенчатый валик 14, неподвижно закрепленный в кронштейнах 13, подвижные шайбы 15 и упругие элементы 16, например тарельчатые пружины, расположенные на концах ступенчатого валика 14 между кронштейном 13 и подвижными шайбами 15. Ширина конца рычага 9 (фиг.4) соответствует длине утолщенной части валика 14. В исходном положении компенсатора подвижные шайбы 15 опираются на торцы утолщенной части валика 14 (фиг.4). В зависимости от положения зубчатых секторов 11 и 12, кронштейнов 13 и ступенчатых валиков 14, подвижные шайбы 15 взаимодействуют либо с концом рычага 9, либо с торцами утолщенной части валика 14, осуществляя, таким образом, воздействие на упругие элементы 16. Плиты 7 и 6 связаны направляющими 17, ограничивающими продольное и поперечное смещение плит. Подъем и силовой зажим верхней плиты 5 осуществляется гидроцилиндрами 18.
По второму варианту компенсаторы 10 содержат упругие элементы, выполненные в виде гидроцилиндров (не показаны на чертеже), закрепленных на зубчатых секторах 11 и 12 в кронштейнах 13, при этом поршни гидроцилиндров упираются в крышки корпусов гидроцилиндров, а концы штоков опираются на концы рычагов 9, образуя пятиподвижную пару.
Механизм стабилизации положения верхней плиты закалочного устройства работает следующим образом. Настройка предварительного сжатия упругих элементов 16 и давления в поршневой полости гидроцилиндров 18 осуществляется, исходя из условия создания силы сопротивления, превышающей неравномерность сил трения в шарнирных соединениях, сил трения в уплотнениях силовых гидроцилиндров 18, а также неравномерность истечения из них жидкости при опускании верхней плиты 6, приведенных к концам рычагов 9. Возможный перекос верхней плиты 6 относительно нижней плиты 7, вызванный вышеуказанными отклонениями, устраняется заявленным механизмом стабилизации положения верхней плиты 6.
В исходном положении верхняя плита 6 находится в крайнем верхнем положении (фиг.4) под действием силовых гидроцилиндров 18, в поршневые полости которых подают масло от силовой гидростанции (не показана). Обе пары двухзвенных рычажных механизмов 1 и 2, расположенных с противоположных торцов, находятся в положении, приближенном к вертикальному, а средние шарниры 3 максимально приближены к плитам 6 и 7. Зубчатые секторы 11 и 12, расположенные с переднего и заднего торца, опущены вниз и находятся в зацеплении друг с другом в верхней точке. Упругие элементы 16 компенсаторов 10 удерживают рычаги 9 относительно зубчатых секторов 11 и 12 в их исходных положениях (фиг.4).
Для опускания верхней плиты 6 отключают подачу масла в поршневые полости гидроцилиндров 18 и соединяют их поршневые и штоковые полости с баком гидростанции (не показан на чертеже). Происходит сброс масла и опускание верхней плиты 6 под действием собственного веса. При этом двухзвенные рычажные механизмы 1 и 2 поворачиваются в шарнирах 5. Средние шарниры 3 и соединительные элементы 4 перемещаются в направлении от плит 6 и 7. Соединительные элементы 4 тянут за собой зубчатые секторы 11 и 12, которые попарно находясь в зацеплении друг с другом, поворачиваются в противоположные стороны вверх на одинаковый угол. Зубчатые секторы 11 и 12 через упругие элементы 16 и шайбы 15 воздействуют на рычаги 9, а через них на валы 8, которые синхронизируют движение всех элементов механизма стабилизации.
При возникновении задержки движения, например левой стороны верхней плиты 6 (фиг.5 слева), зубчатые секторы 11 и 12, соединенные с двухзвенными рычажными механизмами 1, повернутся на меньший угол (фиг.6), чем зубчатые секторы 11 и 12, соединенные с двухзвенными рычажными механизмами 2 (фиг.7). При этом жесткие валы 8 посредством рычагов 9 воздействуют на верхние упругие элементы 16 зубчатых секторов 11 и 12, соединенных с двухзвенными рычажными механизмами 1, и на нижние упругие элементы 16 зубчатых секторов 11 и 12, соединенных с двухзвенными рычажными механизмами 2. При этом на зубчатых секторах 11 и 12, расположенных с разных торцов устройства, создаются встречные крутящие моменты. Зубчатые секторы 11 и 12 через соединительные элементы 4 начнут воздействовать на средние шарниры 3 двухзвенных рычажных механизмов 1 и 2 в разных направлениях. При этом рычажные механизмы 1 будут раздвигаться, рычажные механизмы 2 будут стягиваться, что приведет к выравниванию положения верхней плиты 6, которая опускается на изделие 19. После выравнивания плиты 6 и прижима ее к плите 7 производят закалку. После окончания процесса закалки плиту 6 гидроцилиндрами 18 поднимают в исходное положение. Механизм стабилизации также возвращается в свое исходное положение. Изделие 19 извлекается внешним загрузочным устройством.
При условии возможного несимметричного продольного расположении изделия 19 между плитами 6 и 7 зажим плит силовыми гидроцилиндрами приводит к перекосу верхней плиты 6 относительно нижней плиты 7 (фиг.5). Происходит синхронный поворот зубчатых секторов каждой пары, расположенной с разных торцов устройства. При этом зубчатые секторы 11 и 12, расположенные с противоположных торцов устройства, под действием соединительных элементов 4 и соответствующих двухзвенных рычажных механизмов 1 и 2 поворачиваются на разные углы и в зависимости от угла перекоса плиты 6. Ступенчатые валики 14 с упругими элементами 16 перемещаются вместе с секторами 11 и 12 и через шайбы 15 воздействуют на концы рычагов 9, пытаясь закрутить встречно концы жестких валов 8. При этом с одного торца происходит сжатие верхних упругих элементов 16, с другого торца - сжатие нижних упругих элементов 16 (фиг.6 и 7), что позволяет рычагам 9 сменить свое исходное положение относительно зубчатых секторов 11 и 12, что исключает поломку механизма стабилизации положения верхней плиты. При подъеме плиты 6 под действием дополнительно сжатых упругих элементов 16 зубчатые секторы 11 и 12 занимают первоначальное положение относительно рычагов 9 и, воздействуя через соединительные элементы 4 и средний шарнир 3 на соответствующие двухзвенные рычажные механизмы 1 и 2, устанавливают верхнюю плиту 6 параллельно нижней плите 7.