Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12501
.pdf
Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для производства
усовершенствованного тормозного барабана указанного типа.
Ранее предлагалось футеровать серьги баббитом или аналогичным металлом, а также отливать полые
металлические изделия или наносить футеровку на полые изделия методом центробежного литья.
Кроме того, известно, что металлическую футеровку тиглей наносят путем введения в тигель стержня и
заливки футеровочного металла через стержень в кольцевое пространство между оболочкой и стержнем, при
этом оболочка и стержень вращаются во время процесса заливки.
Согласно настоящему изобретению, способ изготовления цилиндрического тормозного барабана методом
центробежного литья включает этап вращения предварительно сформированной цилиндрической оболочки
из листовой стали и отливки в нее во время вращения определенного количества чугуна, который
соединяется со стальной оболочкой путем плавления, причем чугун образует внутренний полый цилиндр,
неразрывно связанный с внешней оболочкой.
Теперь обратимся к прилагаемым чертежам, на которых на рисунке 1 изображен вид сбоку машины,
демонстрирующей один из типов аппаратов для облицовки стальных оболочек или подобных им конструкций
чугуном.
На рисунке 2 представлен вид с торца.
На рисунке 3 представлен фрагментарный вид сверху [Puice I/-] Si',. /1 на одном конце машины,
иллюстрирующий разливочный ковш в положении наполнения. 55 На рисунке 4 представлен увеличенный
центральный продольный разрез вдоль оси шпинделя станка.
На рисунке 5 представлен поперечный разрез предварительно изготовленного барабана или корпуса из
листового металла 60, иллюстрирующий опрокидывание ковша во время разливки расплавленного металла.
На рисунке 6 представлен вертикальный продольный разрез композитной барабанной конструкции после
завершения процесса. 65 На рисунке 7 представлен перспективный вид ковша, используемого для удержания
и разливки расплавленного металла.
На рисунке 8 представлен продольный разрез предпочтительного механизма для удержания барабана или
корпуса, при этом зажимные губки открыты и выдвинуты после удаления готовой композитной конструкции.
На рисунке 9 представлен частичный поперечный и горизонтальный вид одного из способов нагрева барабана
или части машины, удерживающей оболочку (75), в случае необходимости такого самовосстановления.
На рисунке 10 показан разрез, демонстрирующий способ крепления одного из указанных фланцев тормозного
барабана к стенке тормозного барабана. 80 Символы-образцы обозначают одинаковые элементы на
различных рисунках.
В показанной конструкции предусмотрено опорное основание 1, на котором установлен люпон 85,
представляющий собой переднюю бабку 2, имеющую два расположенных на расстоянии друг от друга корпуса
3, в которых размещены соответствующие шарикоподшипники 4 для поддержки вращающегося полого вала
или шпинделя 5, проходящего через указанные подшипники. На наружном конце вала 5 под углом 90°
расположена цилиндрическая головка 6, открытая на своем наружном конце и имеющая коническое
отверстие, при этом кольцевой фланец 7 головки расширяется наружу. Голова может быть покрыта
капюшоном, показанным на рисунке 1 под номером 8 в пункте 95.
Вал 5 приспособлен для вращения с различной скоростью в зависимости от размера изготавливаемого
тормозного барабана. То есть, при обработке тормозного барабана IBM большого диаметра потребуется
меньшая скорость вращения вала, чем при обработке барабана малого диаметра, при этом периферийная
скорость будет практически одинаковой для различных диаметров обрабатываемых барабанов j05. По этим и
другим причинам а-:
Необходим широкий диапазон скоростей вращения.
Шестерня 9 на валу 5 может приводиться в движение бесконечной цепью 10 от шестерни 11 на валу
двигателя с регулируемой скоростью 12.
расположен в основании 1 на Рис. 1. Следует понимать, что двигатель 12 может быть расположен в наиболее
удобном месте, например, над машиной, сбоку от нее, или же он может быть напрямую соединен с валом 5.
Внутри шпинделя -5 расположен трубчатый вал 13, который проходит по всей его длине и выходит за его
пределы. На внешнем конце головки 14, расположенной рядом с концом вала 5 и внутри головки 6,
закреплена соответствующая деталь. На противоположном конце трубчатого вала 1:3 находится 15, несущий
упорный элемент 16. Стержень 117, соединенный с одного конца, Uo Hi'- hontiroy 1.5 eilcri0-- thelefroni в
соответствии с hatft 12) и с его 2 0o ttle ro 1 d c o - 1 M el: 1 I U t r',-- r l 11- -ci -ail'on 21,0, 10nl --ipj-'-rind"- Iir p o lipj
2 - 1 1 rtivy 1 izTe r 1 jo-- r '. u f th e 4 1. - -. a -t o' 1i v y. 1.o 11 1 -40 d 1 i- 'O-r1-' + r t O V lo -'t 1, c' '', in F ifouire 8
o-5tofIleOciGO s o u ii I'Fjo 4 nrd tho-: -ii-ia shatt 1:3s nitht the Ie eod 1-4 ilherfeon1 vill bo-) moved correspozidingohi
In, Figoure S the heaid 14 is sliown in a alll'wa' from the erd of tile shaft 5 anld in Figui e 4 it is showyn close 'thereto.
Стержень 26 с головкой 28 на внешнем конце входит в вал 13 на большей части своей длины и упирается в
спиральную пружину 27, расположенную внутри вала 113 между концом указанного стержня и пробкой,
закрывающей конец вала. Головка 28 имеет непрерывную кольцевую канавку по всей своей окружности.
Расширяемый и сжимаемый зажим, состоящий из множества сегментов, каждый из которых имеет
дугообразную внутреннюю сторону 30 с канавками 31, внешнюю сужающуюся сторону 32, внешний конец 34,
соединяющий стороны 30 и 32, и внутренний конец 34, соединяющий их по внутренним кромкам,
предусмотрены, и с заднего конца каждого из полых сегментов таким образом образуется практически
трапециевидное крыло 35, которое радиально простирается внутрь к головке 28, на своем внутреннем конце
образовано закругленным выступом 36, который 70 выступает в кольцевую канавку 29 в головке 28.
Пространство 37, ограниченное боковыми стенками 32 и торцами 30 и 34 в каждом сегменте, может быть
заполнено подходящим теплоизоляционным материалом, например, глиной или асбестом, 75 при этом
рассеивание тепла может быть существенно ограничено или отрегулировано, как будет показано далее.
Таким образом, предварительно нагретый до высокой температуры тормозной барабан, удерживаемый в
приспособлении при температуре 80 К, не имеет быстрого исчезновения вибрации, что затрудняет его работу.
Fromu C1h: e! e i a 1moeu odS, extend inP'i ai-d arex01O conietoced to cars 85 I -110''i a i1 _t ciJUW ie bead 14.
li thi Ul elid Ут каждый час описывался я- -. II ex1i ed iii.tiwdly.
p - ilvhiiaililiin- fluid 90 8,L ''I iHai i moved n-1 ' ' 'iA r 4, drawill' r tol'j'r -- I-and leCad 95 i, e - (ie 2S me-ll. ill it as i ia- lei.
Itee of 105 27. W -ei It-,- Ujctus tbe hioldling -u U'- ff ip '- it e 31 eI 1Aa iisely, idllii -' 4 '-r Bvd becumis;hn 1 eiu'-u -i -is i-
a preformed 110 cl]rnri, 01 lz ii! e inavx beMbol and lie sli.lpe or lseaid km Kic is determined 1 i if thle drium 0r shield to
be lined.
Размер отверстия для трубки (если трубка быстро закрывается) должен быть таким, чтобы после нагрева до
минимально желаемой температуры происходило небольшое сжатие предварительно сформированного
барабана или корпуса, как это более подробно изложено ниже.
Барабан или корпус 41 может быть выполнен с гофрированием 42, образующим кольцевые канавки на
внутренней стороне барабана или корпуса, а по его краям он снабжен непрерывными фланцами 4.3. В
процессе выполнения моей операции эти барабаны нагреваются до желаемой температуры в диапазоне от
12000 до 1600°F. При выдвинутом сегментном зажимном патроне, как показано на рис. S, нагретый барабан
устанавливается на него с помощью рукоятки 24 мм, чтобы создать давление жидкости на внутренней стороне
поршня, после чего, как описано выше, зажимной патрон закрывается, и нагретый барабан надежно
зажимается в патроне и удерживается для вращения.
Хотя сегменты зажимного приспособления или патрона описываются как имеющие в себе канавки 31,
очевидно, что характер этих канавок, их наличие или отсутствие будет зависеть от конкретного типа и формы
конструкции барабана или корпуса, подлежащего футеровке. Сегменты патрона, охватывающие корпус
барабана, то есть сегменты в закрытом положении, показанном на рисунке 4, должны образовывать
практически непрерывную опору на корпус во всех точках, чтобы предотвратить деформацию нагретого
барабана. Фланцы 43 служат в качестве перегородок, удерживающих расплавленный металл внутри
барабана и позволяющих иметь любую заданную толщину литой металлической футеровки.
Также очевидно, что при положении аппарата, показанном на рисунке 8, готового к приему барабана, если вал
6 и головка 6 вращаются, отсутствует прямой приводной механизм, который бы приводил во вращение
трубчатый вал 13, головку 14 и соединенные с ними сегменты зажимного патрона. Однако, когда поршень 18
перемещается для втягивания патрона в головку, возникает фрикционный контакт между сегментами и
фланцем 7, а также между головкой 14 и валом 5, как показано на рисунке 14а, благодаря чему
обеспечивается вращение барабана или корпуса, удерживаемого в зажимном приспособлении. Стержень 26 с
воздействующей на него пружиной сжатия 27 предназначен для автоматического выдвижения сегментов,
позволяющего снять барабан после завершения процесса, а также для поддержания фрикционного контакта
между указанным фланцем 7 и различными сегментами патрона.
Опорный кронштейн 44 (рис. 1) 4A5 4 выступает из одного конца основания, поддерживает кожух 8 и также
используется для крепления на нем опорного рычага ковша 45, который на одном конце выполнен с
вертикальным цилиндрическим выступом 46, установленным на аналогичном выступе или втулке 47, которая,
в свою очередь, регулируемо установлена, как показано на 48, на кронштейне 44. Свободный конец элемента
Arin-45 повернут вверх под углом 45a. Ковш 49, s165yn iii Рисунок 7, имеет выступы 50 около одного конца для
поворотного соединения. - 51-'к 'загнутому концу 45a 2tke1 arim 45. n. 6rdor,'r 'для защиты ковша от обгорания
или расплавления расплавленным металлом. Ковш ковша облицован подходящим материалом.
Art45}vas br. ffi aprm 52,(iure.2) extagpde4 dtoawnw.rdly to te end of, jwfch 2; connected. Поршневой стержень,
приводимый в действие сжатым воздухом, проходящий через верхний конец цилиндра 53, выступает за
верхний конец этого цилиндра и соединен с его концами, расположенными с нижней стороны ковша. 49; При
движении поршня вверх (7C) ковш наклоняется из горизонтального положения, показанного на рисунке 2, в
положение для разлива, показанное на рисунках 5aVn-d10. Подача воздуха в цилиндр 53 осуществляется
ступенчато, так что ковш не опрокидывается мгновенно, а вращается практически равномерно,
предпочтительно, в течение периода времени, который может варьироваться от трех до пяти секунд. Хотя
привод поршня 54 (80) и связанный с ним наклон ковша 49 описаны как осуществляемые с помощью сжатого
воздуха, очевидно, что такое действие может быть выполнено несколькими различными способами,
например, путем ручного наклона ковша, с помощью жидкости под давлением или любым способом, при
котором может быть приложена подходящая сила для обеспечения плавного перемещения ковша.
На 9 верхних краях ковша и на противоположных сторонах имеются углубления или выемки 56 (Рисунок 7).
Выемка 55 регулирует уровень расплавленного металла в ковше при его заполнении, а более длинное
углубление 99 в точке 56 регулирует ширину струи расплавленного металла, вытекающей из ковша при его
наклоне.
Сжатый воздух, подаваемый по трубе 57 к корпусу клапана 58 и далее через трубку 59, может поступать в
нижнюю часть цилиндра 53 для подъема штока 54 и опрокидывания ковша. Клапан в корпусе клапана 58
используется для регулирования потока воздуха, чтобы постепенно опрокидывать ковш и обеспечивать
равномерную подачу расплавленного металла с момента начала процесса до полного опрокидывания ковша
и выливания всего расплавленного металла. Конструкция предусматривает возможность первоначального
нагрева головки 6, а при необходимости — либо непрерывного нагрева, либо периодического нагрева по мере
необходимости.
На рисунке 9 показан один из способов нагрева указанной головки 1i5S, а именно с помощью электрического
нагревательного элемента 60, частично расположенного вокруг нее. На практике в начале эксплуатации
станка головку также можно предварительно нагреть горелкой, а затем использовать в качестве источника
тепла, полагаясь на тепло, выделяемое нагретыми металлическими деталями и расплавленным металлом,
который затем прессуется в такие же барабаны, чтобы головка достигала желаемой производительности.
M2E.
. Та вал 5S, как показано на рисунке VA'in V%'mre 4, miav al's'o. Me pp.z 'with %y bisuitatle brake JXstop ift5 row
ione at at 6 tl ttere ris Wdtaa magnetic W'ake 'for s&ic p'&r-.
поза.
890,604 При установленном в крайнем положении зажимном патроне для барабана, как показано на рисунке
8, барабан 41, нагретый до желаемой температуры, помещается внутри выдвинутых сегментов, и рукоятка
24a поворачивается из положения, показанного на рисунке 8, в положение, показанное на рисунке 4, после
чего зажим с барабаном перемещается в положение, показанное на рисунке 4. Ковш 49 предпочтительно
заполняется расплавленным молибденовым металлом, когда он находится в своем внешнем положении,
показанном на рисунке 3. Ковш полностью заполняется расплавленным металлом 62 до тех пор, пока он не
перельется через переливное отверстие в точке А.
Затем ковш поворачивают, чтобы переместить его в положение, показанное на рисунках 1 и 4, частично
поместив его внутрь барабана 41, закрепленного в зажимном патроне. Клапан 58 приводится в действие, и
сжатый воздух подается в цилиндр 53, после чего ковш непрерывно опрокидывается, и расплавленный
металл течет тонкой пленкой через более широкое углубление 56 во вращающийся барабан.
2
Перед установкой в держатель или чашу барабан тщательно очищается с внутренней поверхности и может
быть обработан для защиты от окисления, окалины и тому подобного любым подходящим для этой цели
сварочным флюсом, хорошо известным в сварочном деле! использовал.
Я обнаружил, что для получения наилучших результатов температура нагретого железа должна быть выше
0,1000 °F. И, наконец, корпус следует предварительно нагреть до температуры X)'{ A.F. или корпус следует
предварительно нагреть до температуры X)'{ A.F. или корпус заливается, и скорость нагрева при \v i1e} Корпус
вращается, когда Zoh C &0 nlace.
I0 'lace. Также обнаружено, что при вращении оболочки со скоростью 2cgmi l (l 1-ltivel. низкая скорость
осаждения металла, поскольку при вращении оболочки с высокой скоростью на начальном этапе существует
тенденция к разливу или выбросу расплавленного металла.
Кроме того, при увеличении глубины расплавленного металла, если скорость вращения остается низкой,
центробежного воздействия недостаточно для поддержания необходимого давления на внутреннюю
поверхность вращающегося корпуса или барабана. Скорость вращения корпуса тормозных барабанов с
чугунной облицовкой (стр. 5) во время заливки должна быть такой, чтобы периферийная скорость на внешней
стороне корпуса составляла приблизительно 450 футов в минуту и не превышала 600 футов в минуту.
Но после того, как металл был осажден и залит во вращающийся барабан с такой скоростью, чтобы не
происходило разбрызгивания и проливания расплавленного металла, и он был равномерно распределен по
внутренней стороне барабана, скорость вращения следует быстро увеличить как минимум до 3500 футов в
минуту (периферическая скорость барабана) или более, и это до того, как расплавленный металл перейдет из
жидкого состояния в твердое. Скорость может превышать 3500 футов (70 футов в минуту) и ограничивается
только прочностью цилиндра и поддерживающего его патрона, чтобы исключить разрушение из-за
центробежных сил. Я обнаружил, что при быстром увеличении скорости вращения до скоростей, по меньшей
мере равных или превышающих 0,3500 футов в минуту, пока расплавленный металл еще находится в жидком
состоянии, весь газ, воздух и грязь, такие как шлак или окалина, удаляются из расплавленного металла,
находящегося в жидком состоянии, под действием центробежных сил.
Газ и воздух удаляются, а любые посторонние материалы, такие как грязь, шлак, окалина и тому подобное,
выносятся на внутреннюю поверхность литой ленты, где их можно удалить механической обработкой, как это
делается при финишной обработке тормозного барабана, тем самым обеспечивая идеальное качество литого
металлического барабана.
После того, как расплавленный металл будет вылит из ковша 49, открывается клапан 5S для выпуска сжатого
воздуха; после этого ковш возвращается в исходное положение и может быть повернут наружу в положение,
показанное на рисунке 3. Вращение барабана продолжается до тех пор, пока расплавленный металл не
расплавится. После этого двигатель можно остановить, что приведет к постепенному замедлению скорости
вращающихся частей до полной остановки. Я обнаружил, что эта -дуальная или io' ressrie 4Oppii желательна,
и машина, которая установлена в сопутствующей dlllrauI, является одной из тех, что обеспечивает
максимальное снижение скорости при запуске и снижение скорости двигателя при остановке, насколько это
возможно.
После того, как расплавленный металл, осажденный на внутренней стороне барабана, затвердеет, ручка '?
4
Затем механизм снова поворачивается на 11° в положение, показанное на рисунке 8, после чего детали
перемещаются в положение, показанное на рисунке 4, и композитная конструкция, состоящая из внешней
оболочки из листового металла и облицовки из литого металла 115, соединенной с ней, освобождается из
сегментного патрона, и станок снова готов к повторению процесса.
Температура расплавленного чугуна очень высока, иногда достигая 120 30000 °F (340 000 °C) и более, и такие
температуры, наряду с заливкой металла и его ударом о внутреннюю поверхность барабана, а также с
нагревом барабана, как описано выше, приводят к образованию прочного соединения между литым
металлическим корпусом и внешней оболочкой барабана. Происходит сплавление или частичное сплавление
расплавленного металла со всей внутренней поверхностью барабана и по всей ее поверхности. Эта лента
является субстадией t3 390,604, по сути однородной и представляет собой истинное, практически цельное,
сварное соединение внутренней чугунной ленты с внешней стальной оболочкой.
Описанный метод и процесс обладают большой практической ценностью в связи со многими изделиями, и
особенно с тормозными барабанами. Все преимущества прокатной стали в плане прочности, ударной
вязкости и тому подобного сочетаются со всеми преимуществами чугуна как износостойкого и тормозного
материала, и при этом устраняются недостатки каждого из них при использовании по отдельности.
Достигается необходимая и требуемая легкость, которая была бы невозможна при использовании только
чугуна, и обеспечиваются все преимущества чугуна в любом из его составов, которые могут быть
использованы для тормозной поверхности.
В случае с чугунной облицовкой тормозного барабана из прокатной стали могут наблюдаться колебания
температуры расплавленного металла и температуры предварительного нагрева корпуса барабана.
Например, если температура расплавленного металла не превышает 28000 °F, корпус барабана следует
предварительно нагреть до температуры выше 12000 °F, но если температура расплавленного металла
повышается, то и температура корпуса может быть ниже, при этом степень предварительного нагрева корпуса
зависит от температуры расплавленного металла. На практике, если расплавленный металл подается при
температуре выше 30000 °F, предварительный нагрев оболочки может быть необязательным, и можно
получить идеальное соединение. Хотя для обеспечения идеального соединения предварительный нагрев
оболочки все же рекомендуется.
Разумеется, следует также понимать, что плавление таких металлов, как чугун и сталь, в значительной
степени зависит от состава металлов. Когда расплавленный металл содержит большой процент кремния,
серы, фосфора или других более мягких сплавов, температуру расплава можно понизить, тогда как
содержание углерода, магния или других упрочняющих сплавов требует повышения температуры расплава
для получения надлежащего соединения путем плавления.
В практическом применении моего изобретения используется корпус тормозного барабана двойной ширины,
как показано на рисунке 41, с двумя кольцевыми ребрами 42 и боковыми фланцами 43, в который наносится
накладка двойной ширины 64 и выполняется сварное соединение. Этот двойной по ширине корпус тормозного
барабана разделен посередине между боковыми сторонами, образуя кольцо тормозного барабана,
облицованное чугуном соответствующей ширины и имеющее фланец 43 с одной стороны, к которому
приваривается, на практике точечной сваркой, завершающая перемычка или задняя стенка 66 из того же
материала, что и корпус барабана 41. Таким образом, можно удвоить производство, используя барабанные
оболочки двойной ширины, и одновременно предусмотреть с каждой стороны внешней кольцевой ленты 41
фланцы 43, которые служат для удержания расплавленного металла и предотвращения его разлива; эти
фланцы впоследствии используются при завершении сборки тормозного барабана.
Изобретение определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения и должно рассматриваться как
исчерпывающее описание всех форм конструкций, подпадающих под их действие.
Теперь, подробно описав и определив природу моего изобретения и то, каким образом оно предназначено...
Соседние файлы в папке патенты