ФУНДАМЕНТ МАШИНЫ, СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФОРМОВОЧНОЙ МАШИНЫ И ФОРМОВОЧНАЯ УСТАНОВКА
MACHINE FOUNDATION, METHOD OF MOULDING MACHINE OPERATION AND MOULDING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится, в частности к фундаменту формовочных машин, в частности, гидравлических прессов.
Уровень техники
Известны фундаменты и фундаментные конструкции машин, изготавливаемые, в частности, из армированного бетона. На фундаменты, на которых установлены, в частности, формовочные машины, например гидравлические прессы, в процессе эксплуатации действуют значительные силы. Такие силы могут вызывать нарушение устойчивости и прочности фундаментов и, таким образом, уменьшать срок службы фундамента.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение недостатков известного уровня техники. Более конкретно, задача состоит в том, чтобы создать фундамент формовочных машин, в особенности гидравлических прессов, с увеличенной долговечностью и долговременной устойчивостью. Соответственно, предложен также способ эксплуатации формовочной машины, установленной на машинном фундаменте, а также формовочная установка.
Эта задача решена, в частности, в соответствии с пунктами 1, 10 и 12 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Фундамент формовочной машины, в частности фундамент гидравлических прессов, предложен согласно пункту 1 формулы изобретения. Фундамент содержит тело фундамента с опорной поверхностью, предназначенной для создания опоры для формовочного устройства, предпочтительно гидравлического, формовочной машины. Кроме того, фундамент машины содержит по меньшей мере один блок для создания предварительного напряжения. Указанный блок выполнен и установлен во взаимодействии с телом фундамента таким образом, чтобы тело фундамента за счет бокового предварительного напряжения противодействовало силе, прилагаемой к телу фундамента при работе формовочного устройства.
Термин "предварительное напряжение" и связанные с ним понятия относятся к напряжению или деформации фундамента машины, конкретно – тела фундамента, создаваемому или создаваемой блоком для создания предварительного напряжения, который предназначен специально для этой цели. Напряжения и деформации, которые имеют другую природу, например возникают только в результате установки машины на машинный фундамент, не следует рассматривать в качестве предварительного напряжения.
При осуществлении предварительного напряжения согласно предлагаемому изобретению, в частности бокового предварительного напряжения тела фундамента, появляется возможность противодействия силам, которые действуют на тело фундамента при работе машины, например гидравлического пресса, установленного на теле фундамента. Вследствие этого можно предпочтительным образом распределять и отводить силы, действующие на тело фундамента при работе машины. В целом это позволяет обеспечить увеличенную долговечность и долговременную устойчивость фундамента машины.
Боковое предварительное напряжение в этом случае можно создать таким образом, чтобы оно действовало по меньшей мере в одном слое или в одной плоскости, параллельной опорной поверхности машины на теле фундамента, предпочтительно в фундаментной плите основания и/или в фундаментных стенках, выходящих непосредственно из фундаментной плиты.
В этом случае термин "опорная поверхность машины" относится, в частности к той стороне или поверхности, в частности, продольной поверхности, тела фундамента, на которой расположена и на которую по меньшей мере частично опирается формовочная машина, в частности, на которой она смонтирована и установлена. Если тело фундамента, например, вследствие конструктивных особенностей формовочной машины, имеет не сплошную опорную поверхность машины, а несколько отдельных, в частности, продольных, индивидуальных опорных поверхностей, и/или формовочная машина опирается на несколько индивидуальных опорных поверхностей, расположенных в различных плоскостях, опорную поверхность машины можно и следует понимать как плоскость или слой, которая или который содержит индивидуальные опорные поверхности.
Термин боковое предварительное напряжение относится к боковому предварительному напряжению тела фундамента, которое создается силами, действующими снаружи на тело фундамента, и/или силами, созданными в теле фундамента и действующими на него. В этой связи термин "боковое" относится, в частности, к действию, которое силы, создающие боковое предварительное напряжение, оказывают на поверхности или слои, ориентированные или расположенные параллельно опорной поверхности машины или фундаментной плите основания фундамента машины.
Тело фундамента может представлять собой, в частности, цилиндрический фундамент, т. е. фундамент, осевое сечение которого является кругом, и/или круговой фундамент. В случае цилиндрического фундамента тело фундамента может быть выполнено, в частности, сплошным или предпочтительно чашеобразным или кольцевым. Чашеобразный фундамент может иметь, например, основную, в частности, круглую или овальную фундаментную плиту со сплошными боковыми сторонами и по меньшей мере одну фундаментную стеноку, выходящую из нее. В осевом, т. е. боковом сечении фундаментная стенка или фундаментные стенки предпочтительно выполнена или выполнены кольцевой или кольцевыми. В этом случае фундаментные стенки могут полностью окружать фундаментную плиту. Однако в зависимости от условий и требований к монтажу и функционированию формовочной машины, устанавливаемой на фундамент, некоторые фундаментные стенки могут быть отделены друг от друга зазорами. При необходимости в фундаментной стенке или фундаментных стенках могут быть предусмотрены прорези, проемы и т. п., например, для подачи и/или удаления деталей, подлежащих формованию, и т. п. Также при необходимости на фундаментной стенке фундаментных стенках может быть предусмотрено полное или частичное покрытие, например, в качестве защиты для систем, установленных под ними или под ней, и/или в качестве основания или монтажной поверхности для дополнительных машин и компонентов.
В частности, в случае чашеобразных фундаментов опорная поверхность может быть выполнена, по меньшей мере, частично на внутренней радиальной поверхности тела фундамента. Внутренняя радиальная поверхность может быть расположена, например, на внутренней поверхности фундаментной стенки.
Тела фундамента с вышеуказанной геометрией и формами можно изготавливать сравнительно экономичным способом, и с точки зрения устойчивости они особенно пригодны для формовочных машин. Силы, действующие на тело фундамента, для указанных форм фундамента можно распределить особенно равномерно, что обеспечивает уменьшение внутреннего напряжения тела фундамента. Вследствие этого можно получить особенно предпочтительную долговечность и долговременную устойчивость.
Как указано выше, тело фундамента предпочтительно изготавливается из бетона, в частности из армированного бетона. В этой связи следует пояснить, что достоинство указанной геометрии бетонных фундаментов заключается в том, что внутреннее напряжение в теле фундамента, вызываемое теплотой гидратации, которая выделяется при отверждении бетона, меньше, чем в случае другой геометрии и форм.
Согласно одному варианту осуществления блок для создания предварительного напряжения содержит первые элементы для создания предварительного напряжения, которые проходят снаружи от тела фундамента, в частности, сбоку от тела фундамента и, в частности, вокруг тела фундамента по боковым сторонам. В случае круглой конфигурации тела фундамента первые элементы для создания предварительного напряжения могут быть расположены радиально вдоль наружной поверхности тела фундамента, например, в виде одного или нескольких витков. Первые элементы для создания предварительного напряжения могут представлять собой кольца, полосы и/или тросы. Элементы для создания предварительного напряжения предпочтительно изготовлены из стали и/или других материалов, например, имеющих аналогичную прочность, в частности аналогичную прочность на растяжение.
Согласно следующему варианту осуществления блок для создания предварительного напряжения содержит внутренние вторые элементы для создания предварительного напряжения, которые, в частности, по меньшей мере, частично заделаны в тело фундамента. Вторые элементы для создания предварительного напряжения могут представлять собой, например, стальные тросы или полосы, которые, по меньшей мере, частично заделаны в тело фундамента. Особенно предпочтительно, чтобы вторые элементы для создания предварительного напряжения проходили в фундаментной плите тела фундамента.
Вторые элементы для создания предварительного напряжения могут быть заделаны в тело фундамента со сцеплением или без сцепления, при этом в последнем случае вторые элементы для создания предварительного напряжения свободно проходят в теле фундамента. В этом случае концы вторых элементов для создания предварительного напряжения прикреплены к телу фундамента или закреплены в нем при помощи соответствующих анкерных креплений, а части вторых элементов для создания предварительного напряжения, отходящие от креплений, проложены в трубах, гофрированных трубах, шлангах и т. п., так что при изготовлении тела фундамента не может возникнуть какого-либо сцепления, например, с бетоном, за исключением того сцепления, что имеет место в креплениях или в области креплений.
Вторые элементы для создания предварительного напряжения предпочтительно проходят в фундаментной плите тела фундамента. Особенно предпочтительно, чтобы вторые элементы для создания предварительного напряжения были расположены вдоль осей, которые примерно проходят через центр тела фундамента, в частности фундаментной плиты. В случае цилиндрических тел фундамента вторые элементы для создания предварительного напряжения могут быть расположены примерно в радиальном направлении, в частности вдоль диаметра. Вторые элементы для создания предварительного напряжения могут быть также расположены вдоль осей, которые параллельны осям, проходящим через центр. В случае круглых тел фундамента указанные оси представляют собой секущие, которые проходят параллельно средней линии тела фундамента. Вторые элементы для создания предварительного напряжения могут быть также расположены другим произвольным образом в теле фундамента, в частности, примерно вдоль кругов, эллипсов и т. п.
Два или несколько вторых элементов для создания предварительного напряжения могут быть проложены в теле фундамента таким образом, чтобы они были параллельны друг другу и/или пересекались друг с другом. В случае круглого тела фундамента первая группа вторых элементов для создания предварительного напряжения может быть расположена вдоль параллельных первых секущих. Вторая группа вторых элементов для создания предварительного напряжения может быть расположена вдоль параллельных вторых секущих, которые проходят под углом, в частности перпендикулярно первым секущим.
Особенно предпочтительным может быть так называемое "натяжение арматуры на бетон", когда первые и/или вторые элементы для создания предварительного напряжения выполнены таким образом, чтобы предварительное напряжение можно было создавать и регулировать позднее, т. е. после того, как изготовление тела фундамента будет закончено, а в случае бетонного фундамента – после отверждения бетона. В этом случае возникает возможность регулирования, в частности, динамического изменения предварительного напряжения тела фундамента после его изготовления согласно соответствующим характеристикам и краевым условиям.
Так, например, при использовании натяжения арматуры на бетон можно регулировать предварительное напряжение тела фундамента в зависимости от рабочих параметров машины, установленной на теле фундамента, и в соответствии с этими параметрами. Для этой цели блок для создания предварительного напряжения может содержать, в частности, гидравлическое устройство для создания предварительного напряжения, которое взаимодействует с первыми и/или вторыми элементами для создания предварительного напряжения и предназначено, в частности, для динамически изменяемой настройки предварительного напряжения тела фундамента, осуществляемой элементами для создания предварительного напряжения. Блок для создания предварительного напряжения предпочтительно выполнен таким образом, чтобы предварительное напряжение можно было регулировать согласно потребности непосредственно перед и/или даже во время выполнения одного или более рабочих циклов формовочной машины, в частности одного из формовочных устройств.
Согласно следующему варианту осуществления блок для создания предварительного напряжения может дополнительно содержать управляющее устройство, которое взаимодействует с устройством для создания предварительного напряжения. Управляющее устройство может быть предназначено, в частности, для динамически изменяемой настройки предварительного напряжения тела фундамента. В этом случае управляющее устройство может иметь доступ к рабочим параметрам, в частности к программам управления машиной, установленной на теле фундамента, а также может регулировать предварительное напряжение, по меньшей мере, в зависимости от одного рабочего параметра машины. При помощи динамической настройки такого типа в каждом случае можно установить оптимальное и наиболее благоприятное боковое предварительное напряжение тела фундамента для отдельных этапов эксплуатации.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления боковое предварительное напряжение действует на тело фундамента таким образом, чтобы указанное тело фундамента имело искривление. Это искривление предпочтительно осуществляется таким образом, чтобы вогнутость образовывалась на монтажной поверхности, которая используется для установки формовочного устройства, т. е. в области или со стороны опорной поверхности/опорных поверхностей машины. В случае динамической регулировки предварительного напряжения искривление тела фундамента можно регулировать или изменять в соответствии с требованиями. В частности, это искривление можно регулировать в зависимости от соответствующих рабочих состояний или этапов эксплуатации машины. Таким образом, можно исключить или, по меньшей мере, сократить ненужные нагрузки, действующие на тело фундамента.
Вышеуказанное искривление можно получить, в частности, при помощи всех первых и/или вторых элементов для создания предварительного напряжения, однако в предпочтительном варианте между монтажной поверхностью, в частности опорной поверхностью/опорными поверхностями машины и упругой осью тела фундамента расположены вторые элементы для создания предварительного напряжения. Таким образом, первые и/или вторые элементы для создания предварительного напряжения проходят в слое тела фундамента, расположенном между опорной поверхностью машины и упругой осью. Предпочтительно первые и/или вторые элементы для создания предварительного напряжения расположены сравнительно близко, т. е. на сравнительно небольшом расстоянии от опорной поверхности машины, в частности, в верхней трети или верхней четверти фундаментной плиты тела фундамента, что составляет, например, около 75% высоты фундаментной плиты тела фундамента при измерении снизу или 25% при измерении сверху.
Согласно п. 10 формулы изобретения предложен способ эксплуатации формовочной машины, в частности гидравлического пресса, установленного на фундаменте машины, как описано выше, включая все варианты его осуществления. В соответствии с указанным способом боковое предварительное напряжение тела фундамента регулируют или изменяют в зависимости от рабочих параметров машины. Регулирование или изменение бокового предварительного напряжения можно осуществлять, в частности, предварительно, например, непосредственно перед работой и/или во время работы формовочной машины. Регулировка бокового предварительного напряжения предпочтительно осуществляется в динамическом режиме, т. е. в зависимости от динамического изменения рабочих параметров формовочной машины и/или от взаимодействия между формовочной машиной и телом фундамента. Благодаря адаптации бокового предварительного напряжения к соответствующим рабочим состояниям и этапам эксплуатации можно, по меньшей мере, снизить напряжения, которые возникают в результате работы машины и которые являются неблагоприятными для устойчивости и долговечности тела фундамента.
Согласно указанному способу в одном варианте осуществления для обеспечения соответствующей, т. е. оптимальной регулировки предварительного напряжения рабочие параметры машины передают в электронное управляющее устройство. Это можно осуществить таким образом, чтобы сама машина, предпочтительно - управляющее устройство машины, генерировала рабочие параметры и/или направляла их в управляющее устройство. Возможен также вариант осуществления, в котором управляющее устройство запрашивает рабочие параметры у машины, например у управляющего устройства машины. Рабочие параметры и/или взаимовлияния между формовочной машиной и телом фундамента могут быть также определены при помощи датчиков или могут сохраняться в виде таблиц, в частности в виде электронных таблиц.
Благодаря переданным или ставшими иным способом известными рабочим параметрам электронное управляющее устройство управляет устройством для создания предварительного напряжения таким образом, чтобы при соответствующих рабочих параметрах и/или взаимовлияниях регулирование предварительного напряжения тела фундамента осуществлялось соответствующим образом, в частности в предварительно заданным образом. В этом случае предварительное напряжение, устанавливаемое в соответствии с определенным рабочим параметром и/или взаимодействием, можно точно задать заранее. Однако необходимое предварительное напряжение можно также во всех случаях не определять, а, в частности, рассчитывать, если известны рабочие параметры и/или взаимодействия. При этом определение или расчет может выполнять электронное управляющее устройство блока для создания предварительного напряжения. Переменные значения рабочих параметров или рабочих состояний машины и/или взаимодействий, как указано выше, можно определить при помощи датчиков, в частности при помощи датчиков, заделанных в тело фундамента, и т. п., например тензометров и/или акселерометров.
Согласно пункту 12 формулы изобретения предложена формовочная установка, которая содержит фундамент машины, как описано выше, на который опирается формовочная машина и на котором она, в частности, установлена. Достоинства и полезные эффекты таких конструкций описаны выше.
В одном варианте осуществления формовочной установки формовочная машина может содержать формовочное устройство с несколькими формующими элементами, в частности с гидравлическими цилиндрами, которые установлены в одной или нескольких боковых плоскостях, т. е. в осевых плоскостях. Формовочные элементы могут быть расположены попарно и могут иметь противоположные или параллельные направления рабочего движения. Так, например, первые формовочные элементы могут быть предназначены для осевого растяжения и/или обжима формуемого компонента. Вторые формовочные элементы могут осуществлять деформацию формуемого компонента или заготовки перпендикулярно его осевому направлению.
В одном варианте осуществления формовочной машины направления рабочего движения формовочных элементов могут быть противоположны друг другу и/или расположены поперечно друг к другу и предпочтительно расположены под 90 градусов относительно друг друга. В частности, формовочные элементы могут быть установлены таким образом, чтобы их пары имели перекрестное расположение.
Описанные фундамент машины, способ и формовочная установка являются пригодными, в частности, для формовочных машин, предназначенных для производства коленчатых валов судовых двигателей.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:
фиг. 1 – вид сверху фундамента машины; и
фиг. 2 - вид в поперечном разрезе фундамента машины.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вид сверху фундамента 1 гидравлического пресса. Фундамент машины, называемый далее сокращенно фундамент 1, содержит тело 2 фундамента. На фиг. 2 показан поперечный разрез фундамента 1 машины.
Тело 2 фундамента, изготовленное из бетона, в данном случае – из армированного бетона, выполнено чашеобразным и цилиндрическим фундаментами и содержит основание 3, т. е. фундаментную плиту с чашеобразными стенками 4, которые соединяются с ней и которые можно видеть, в частности, на фиг. 2.
Чашеобразные стенки 4 на фиг. 2 проходят вверх от опорной поверхности 5 машины основания 3. Чашеобразные стенки 4 в данном случае имеют кольцевую форму.
Фундамент 1 машины дополнительно содержит блок для создания предварительного напряжения. Блок для создания предварительного напряжения содержит первые элементы 6 для создания предварительного напряжения, которые расположены снаружи от тела 2 фундамента и выполнены в виде стальных тросов, полос или колец. На фиг. 2 показан только один виток элемента 6. Однако возможен также вариант, при котором элементы 6 имеют несколько витков. Элементы 6 создают в теле 2 фундамента боковое предварительное напряжение. Пользуясь более точными терминами, можно сказать, что соответствующее напряжение, создаваемое первыми элементами для создания предварительного напряжения, вызывает появление силы, действующей в боковом направлении на тело 2 фундамента.
Блок для создания предварительного напряжения дополнительно содержит несколько вторых элементов 7 для создания предварительного напряжения, введенных в тело 2 фундамента. Элементы 7 в показанном случае – в количестве четырех штук, расположены попарно и проходят в пересекающихся направлениях. В показанном случае элементы 7 проходят вдоль секущих фундамента 1.
Элементы 7 закреплены своими концами в теле 2 фундамента, точнее – в основании 3, соответствующими анкерными креплениями 8. Элементы 7, которые в этом случае представляют собой стальные тросы, свободно, т. е. без сцепления, заделаны в основание 3, проходя от анкерных креплений 8. Более конкретно, элементы 7 проходят в гофрированных металлических, в частности, стальных трубах, которые предотвращают сцепление между стальным тросом и бетонным основанием 3.
Элементы 7 попарно соединены с устройством 9 для создания предварительного напряжения блока для создания предварительного напряжения. Устройства 9, расположенные в данном случае в области анкерных креплений 8, выполнены и установлены с возможностью изменять в динамическом режиме боковое предварительное напряжение, создаваемое в теле 2 фундамента вторыми элементами 7 предварительного напряжения, в частности, после окончания изготовления фундамента 1. В случае необходимости можно предусмотреть дополнительные устройства для создания предварительного напряжения в области остальных анкерных креплений 8.
Устройство 9 в этом случае представляет собой гидравлическое устройство 9 для создания предварительного напряжения, которое содержит электронное управляющее устройство (не показано) для регулирования бокового предварительного напряжения. Регулирование бокового предварительного напряжения в этом случае можно осуществлять, в частности, в зависимости от рабочих параметров или рабочих состояний гидравлического пресса, установленного на теле 2 фундамента. Используя устройство 9, можно изменять предварительное напряжение в динамическом режиме, т. е., в частности, даже во время работы гидравлического пресса, таким образом, предварительное напряжение может быть в квазинепрерывном режиме адаптировано к изменяющимся рабочим состояниям или рабочим параметрам и т. п.
Гидравлический пресс содержит формовочную область 10 с формующими инструментами, которые присоединены к гидравлическим цилиндрам 11. На фиг. 2 показаны – только в качестве примера и без подробного описания – опорные стойки, при помощи которых гидравлические цилиндры 11 и, если требуется, другие компоненты формовочной области 10 опираются на опорную поверхность 5 машины. Гидравлические цилиндры 11, как можно видеть, в частности, из фиг. 2, опираются на радиальные опорные поверхности, предусмотренные на внутренних поверхностях чашеобразных стенок 4. Силы, возникающие во время работы гидравлических цилиндров 11, через опорные поверхности 1 передаются в фундамент 1 машины.
В показанном гидравлическом прессе по два гидравлических цилиндра 11 расположены на одной прямой и имеют противоположные рабочие направления. Две такие пары гидравлических цилиндров установлены параллельно друг другу. Пары гидравлических цилиндров расположены в целом крест-накрест относительно друг друга, точнее – под углом 90 градусов друг к другу, т. е. две пары гидравлических цилиндров расположены перекрестно относительно двух других пар гидравлических цилиндров. Гидравлические цилиндры 11 установлены, выполнены и взаимодействуют с формующими инструментами таким образом, чтобы деталь 12 можно было обжимать и/или растягивать в ее осевом направлении и чтобы деталь 12 можно было деформировать в направлении, перпендикулярном ее осевому направлению, в частности, с введением прессовых штампов. Деталь 12 может представлять собой, например, стержневую заготовку коленчатого вала судового двигателя.
Для того чтобы деталь 12 можно было подавать в формовочную область 10, фундамент 1 машины, в частности чашеобразная стенка 4 или стенки 4 может или могут иметь соответствующие выемки или вырезы. Относительно фундамента 1 машины, представленного на фиг. 2, следует отметить, что указанный фундамент имеет закрывающие части 13, которые соединяются с чашеобразной стенкой 4 и благодаря которым формовочная область 10, по меньшей мере, частично закрыта. Проходящие по существу радиально внутрь закрывающие части 13 фундамента выполнены в данном случае в виде консолей или выступов и могут быть также использованы для размещения и опоры других компонентов.
Фундамент 1, показанный на фиг. 1 и 2, имеет такое предварительное напряжение, под действием которого телу 2 фундамента, в частности основанию 3, придана вогнутость со стороны опорной поверхности 5 машины. Для обеспечения этого элементы 7, а также элементы 6 расположены над линией 14 прогиба. При наличии такой вогнутости можно получить особенно предпочтительное распределение сил и их передачу в фундамент 1. В частности, силы, которые создаются гидравлическими цилиндрами 11 во время формования детали 12 и которые передаются в фундамент 1 машины через опорные поверхности, могут оптимально распределяться и компенсироваться, по меньшей мере, до приемлемой степени.
В качестве примера фундамент 1 может иметь следующие размеры. Общий диаметр фундамента 1, в частности, основания 3, может составлять 25 м. Внутренний диаметр чашеобразной части фундамента 1 может быть равным примерно 12 м. Высота всего фундамента может составлять до 9 м, при этом высота основания 3 может доходить до 5 м, а высота чашеобразной части – до 4 м.
Для фундамента 1 можно использовать, например, бетон класса C40/50 по прочности на сжатие. Элементы 6 и/или элементы 7 могут создавать предварительное напряжение в области максимальной силы сжатия или даже немного выше.
Предлагаемый фундамент 1 обладает особой долговечностью и долговременной устойчивостью, в частности, благодаря возможностям предварительного напряжения тела 2 фундамента.
Список ссылочных обозначений
1
Фундамент машины
2
Тело фундамента
3
Основание
4
Чашеобразная стенка
5
Опорная поверхность машины
6
Первый элемент для создания предварительного напряжения
7
Второй элемент для создания предварительного напряжения
8
Анкерное крепление
9
Устройство для создания предварительного напряжения
10
Формовочная область
11
Гидравлический цилиндр
12
Деталь
13
Закрывающая часть фундамента
14
Линия прогиба