Инжиниринг оборудования для обработки материалов давлением кузнечно-прессовые машины. Ч.2. Молоты. Учебное пособие

Цилиндры обнажены внутренними втулками из чугунов СЧ20, СЧ30, желательно легированных хромом и никелем, толщиной 0,05D, но не менее 20 мм, где D – внутренний диаметр цилиндра. Посадку втулок осуществляют с натягом посредством разогрева цилиндра паром или охлаждения втулки в жидком азоте, втулки улучшают условия работы поршневых колец.

Шток паровоздушного молота является деталью передаточного механизма, с помощью которого энергия пара и сжатого воздуха передается бабе. Штоки ковочных молотов изготавливают из стали 45, 40ХН, 30ХНЗМ, штамповочных из-за особо тяжелых условий работы – из сталей 30ХНЗМ, 40ХМ, 30ХНЗА, 40ХНМА, I8XHBA. Срок службы штока штамповочных молотов 1,5–2 месяца, ковочных – несколько лет.

Шток уплотняется при помощи манжет из асбестовой ткани с теплостойкой вулканизацией. Паровоздушные предохранители штамповочного и ковочного молотов аналогичны. Они предусмотрены для случая обрыва штока и движения последнего вместе с поршнем под действием нижнего пара.

Поршни современных молотов соединяют со штоками горячей посадкой на верхний конус штока с последующей расчеканкой конца. Поршни изготавливают из стали 45 или 40ХН. Для облегчения поршня рекомендуется использовать резинометаллические поршни. Зазор между втулкой цилиндра и поршнем – 0,7–3,0 мм. Уплотнением для поршней служат разрезные поршневые кольца из стали 20. Применяют поршни с двумя – четырьмя кольцами.

Бабы молотов представляют собой прямоугольные поковки с отверстием для крепления штока. Центр массы должен находиться на оси отверстия под шток. Бабы штамповочных молотов изготавливают из сталей 40Х, 40ХН, 40ХНЗ, 40ХНМА. Бабы тяжелых штамповочных и ковочных молотов изготавливают литыми. После обдирки кованные и литые бабы подвергают объемной закалке. Отверстие с углом ко-

13

нусности 1,1–1,2° под шток наклепывают. Для уменьшения нагрузки при ударе между нижним конусом штока и бабой устанавливают упруго-податливую втулку из чугуна с медной прокладкой. Высота бабы штамповочного молота составляет 0,5–0,7 ее наибольшего хода. Условия работы баб штамповочных молотов значительно тяжелее, чем у ковочных.

Направляющие поверхности баб молотов выполняют в виде впадин с трапециевидным сечением. Такая форма сечения при достаточно развитой контактной поверхности направляющих обеспечивает возможность термического расширения бабы. Регулировка направляющих осуществляется с помощью клиньев, регулировочных болтов и гаек.

Станину молота образуют две стойки, связанные с подцилиндровой плитой и шаботом у штамповочных молотов или фундаментом у ковочных.

Стойки штамповочных молотов крепят к шаботу шпильками, наклоненными под углом 12–13° к вертикали, с амортизационными пружинами для смягчения ударных нагрузок на шпильки при раскрытии смыка между стойками и шаботом. Для монтажного перемещения стоек в двух горизонтальных направлениях и для компенсации износа применяют продольные клинья с уклоном 1:16 и поперечные с уклоном 1:24. Эти клинья удерживают стойки от продольного и поперечного смещений на шаботе во время удара. Стойки станин штамповочных молотов изготавливают литыми из стали с содержанием углерода 0,3–0,4%, а стойки станин ковочных молотов – литыми из чугуна и стали.

В шаботе штамповочного молота с помощью клина крепят подштамповую плиту. Шаботы молотов с массой подвижных частей до 6 т изготавливают цельными, а свыше 6 т – составными. Шабот устанавливают на подушках из дерева твердых пород (дуба, бука) или из прорезиненной транспортной ленты. С фундаментом он ничем не скреплен.

При работе молотов, опирающихся на фундаменты без амортизаторов, значительные сотрясения почвы ощущаются на большом расстоянии. Это вредно отражается на стойкости

14

зданий и работе точного оборудования. Поэтому в последнее время фундаменты устанавливают на специальных амортизаторах подвесного типа или выполненных в виде эластичных опор. Обычно колебания фундамента на амортизаторах успевают погаситься к моменту повторного удара и не попадают в резонанс. В противном случае устанавливают пружины трения или специальную пружину, не твердеющую под напряжением.

1.2.Системы управления молотов

1.2.1.Парораспределительный механизм

имеханизм управления

Принцип управления молотом заключается в регулировании движения падающих частей по характеру цикла и скорости к началу удара. Для паровоздушной машины, а значит, и для молота текущие параметры движения поршня определяются соотношением сил, возбуждающих это движение или препятствующих ему. Силы эти создаются носителем энергии (паром или сжатым воздухом) и зависят от его энергонасыщенности Э, характеризующейся произведением объема носителя на давление: Э = V · p.

Регулирование называется количественным, если соотношения между силами изменяются за счет объема энергоносителя, поступающего в рабочий цилиндр. Если же изменяется качество энергоносителя, т.е. давление, то регулирование называется качественным. Количественное регулирование можно осуществить, изменяя время открытия проходных сечений для впуска энергоносителя с начальными параметрами (свежего) в рабочий цилиндр или выпуска отработавшего. Качественное регулирование достигается дросселированием энергоносителя при протекании его через специальные переменные сечения с изменяющимся сопротивлением.

15

Механизм, предназначенный для регулирования параметров энергоносителя, называется парораспределительным. Рабочие органы этого механизма могут выполняться в виде:

–  клапанных устройств, в которых подъем клапанов от седловины открывает проход энергоносителю, а посадка на место прекращает;

–  золотниковых устройств, в которых полки цилиндрического или плоского золотника в ходе возвратно-по- ступательного движения перекрывают отверстия (окна) золотниковой втулки или плиты, прекращая впуск свежего энергоносителя или начиная выпуск отработавшего;

–  крановых устройств, в которых проходные окна открываются или закрываются поворотом внутренней втулки относительно наружной.

При помощи клапанного устройства можно обеспечить большие площади проходных сечений и, следовательно, впуск или выпуск больших порций энергоносителя. Однако при эксплуатации клапанных устройств обнаруживается повышенный износ и увеличенные в связи с этим утечки энергоносителя. От плоских золотников из-за их нескомпенсированности в настоящее время отказались. Цилиндрические золотники – наиболее распространенная конструкция устройства количественного регулирования. Поворотные устройства, позволяющие тонко изменять проходные сечения, применяются для качественного регулирования и обычно называются дросселями.

Перемещение рабочих органов парораспределительного механизма производит механизм управления, образующий кинематическую цепь из качающихся рычагов и поступательно движущихся тяг. Механизм управления приводится в движение:

–  непосредственно кузнецом или машинистом молота, воздействующим на конечное звено кинематической цепи (рукоять, педаль);

–  ходом бабы, воздействующей на особое звено, связанное с остальной цепью управления.

16

Первый тип управления называется ручным, второй – автоматическим. Если управление устроено так, что оказывается возможным ручное и автоматическое управление, то оно называется смешанным.

Рассмотрим работу органов парораспределения и механизма управления штамповочного и ковочного молотов в типовом исполнении ВЭКПО им. Калинина.

Штамповочный молот. Золотниковый механизм для регулирования количества пара (или воздуха), поступающего в главный цилиндр, включает втулку, вертикально установленную в той части корпуса рабочего цилиндра, которая обычно называется золотниковой коробкой, и двухполочный золотник с его скалкой для связи с механизмом управления. Втулка имеет три ряда окон. Верхний и нижний ряды соединяют при помощи соответствующих каналов полости золотниковой коробки с верхней и нижней полостями цилиндра, а средний – с полостью дросселя, а через него – с подводящей трубой свежего пара. Сквозная полость внутри золотника соединяется с выхлопной трубой отработавшего пара. За счет изменения положения полости, отсеченной полками золотника и стенкой втулки, обеспечивается попеременное соединение верхнего и нижнего рядов окон со средним на впуск свежего пара. Через ряд окон, находящихся в это время за внешней кромкой золотника, происходит выпуск отработавшего пара (из верхних окон – через внутреннюю полость золотника).

Золотниковый механизм успешно работает, если выполнено важнейшее условие: золотник быстро и плавно опускается во втулке по всей длине под действием силы тяжести. Для этого зазор между втулкой и золотником назначается из расчета 0,1 мм на 100 мм диаметра с обязательной притиркой. Втулка и золотник в последних моделях штамповочных молотов изготовлены из СЧ21.

Дроссель кранового типа состоит из наружной втулки, неподвижно установленной в золотниковой коробке, и внутренней втулки, скалка которой соединена с механизмом

17

управления. Обе втулки имеют окна, совпадение которых обеспечивает максимальный проход для свежего пара. Поворотом внутренней втулки площадь окон уменьшается вплоть до полного перекрытия с прекращением доступа свежего пара.

В состав механизма управления молота (рис. 1.5) входят следующие детали: педаль 14, ось которой закреплена в приливах шабота; тяга 13, шарнирно соединенная с рычагом 1; пружина 12, удерживающая рычаг 1, а следовательно, и педаль 14 в верхнем положении; контроллер 11, состоящий из наружного обода с тягами 2 и 10 к рычагу 1 и балансиру 4, а также внутреннего поворотного диска с ручкой, сцепленного тягой 9 с рычагом 8 скалки дросселя; балансир 4 (двуплечный рычаг), ось качания которого укреплена в стойке молота; сабля 3 (кривой двуплечный рычаг), качающаяся на оси левого плеча балансира, причем сабля контактирует с плоским скосом бабы, а ее правое плечо шарнирно соединено с тягой 5, идущей к внешнему плечу рычага 6, среднее плечо которого через серьгу 7 связано со скалкой золотника. Такое устройство механизма управления дает возможность:

–  менять установочное положение дросселя, поворачивая его внутреннюю втулку, а также менять положение золотника, поднимая или опуская его при помощи скалки;

–  обеспечивать движение золотника, при котором падающие части автоматически совершали бы цикл холостых катаний или управляемых единичных ходов с нанесением полных или неполных ударов.

Для управления дросселем предназначен контроллер. При длительных перерывах в работе ручку контроллера устанавливают горизонтально, в результате чего рычаг скалки поворачивается вверх на 15° и окна перекрываются (рис. 1.6, а). Для осуществления пуска ручку контроллера поворачивают вниз, и рычаг скалки переводится тягой в горизонтальное положение. Окна дросселя открываются примерно на половину своего полного проходного сечения (рис. 1.6, б).

18

6

7

8

5

9

4

11

2

1

12

13

14

Рис. 1.5. Механизм управления штамповочного молота: 1 – рычаг; 2 – тяга; 3 – сабля; 4 – балансир; 5 – тяга; 6 – рычаг; 7 – серьга; 8 – скалка дросселя; 9 – тяга;  

10 – тяга; 11 – наружный обод; 12 – пружина; 13 – тяга; 14 – педаль управления

19

Пока педаль молота не нажата, золотник занимает исходное положение (рис. 1.6, а): нижний ряд окон втулки полностью открыт на впуск свежего пара (с. п.) в нижнюю полость рабочего цилиндра, а верхний соединен с выхлопной трубой, и из верхней полости происходит выпуск отработавшего пара (о. п.). В результате начинается подъем падающих частей. Тотчас вступает в действие кинематическая цепь, связывающая бабу с золотником (см. рис. 1.6); скос бабы нажимает на саблю, поворачивая ее против часовой стрелки вокруг оси левого плеча неподвижного балансира. Правое плечо сабли при этом поднимается, автоматически поднимается и золотник. Сначала он отсекает окна (рис. 1.6, б), затем соединяет нижние окна с выхлопной трубой, а верхние приоткрывает на впуск свежего пара. В конце хода вверх, пройдя путь величиной hm, золотник занимает положение, указанное на рис. 1.6, в.

в

Контроллер

Рис. 1.6. Схема работы контроллера:   а – исходное положение золотника; б – подъем

золотника; в – верхнее положение золотника

Движение по принципу «падающие части вверх – золотник тоже вверх» с предваряющим открытием верхних

20