17

Раздел 1. Молоты Глава 1. Общие сведения о молотах

1.1. Классификация и принцип действия

Общим для всех молотов является характер действия их в период рабочего хода, основанный на преобразовании кинетической энергии подвижных частей привода, исполнительного механизма и даже станины посредством удара в энергию пластической деформации обрабатываемого металла.

Молоты классифицируют по следующим признакам, раскрывающим принцип действия, устройство и применение их как машин-орудий:

• Виду привода;

• Технологическому назначению;

• Конструктивному исполнению.

Вид привода – характеристика двигательного и передаточного механизмов молота. Она определяется особенностями системы, служащей для преобразования подводимой внешней энергии в энергию поступательного перемещения подвижных частей. Для привода молотов используется энергия:

• Водяного пара;

• Сжатого воздуха;

• Сжатого до высокого давления газа;

• Горючих смесей и взрывчатых веществ;

• Механическая энергия вращательного движения;

• Жидкости высокого давления;

• Электрическая.

В соответствии с этим различают молоты:

• Паровоздушные;

• Газовые;

• Взрывные;

• Пневматические;

• Механические;

• Гидравлические;

• Электрические.

Паровоздушный молот (рис. 1.1, а)—типичная паровая машина с рабочим цилиндром, в нижнюю и верхнюю полости которого попере­менно впускается или выпускается пар или сжатый воздух. Тем самым обеспечивается возвратно-поступательное движение вверх-вниз порш­ня, образующего с цилиндром двигательный механизм, штока (пере­даточный механизм) и бабы (исполнительный орган) с верхним бойком или штампом. Поршень, шток и бабу принято объединять в одном конструктивном узле подвижных или падающих частей.

Источники водяного пара (котельная) или сжатого воздуха (компрессорная станция) обеспечивают групповое питание молотов.

У паровоздушных молотов максимальная скорость подающих частей при ходе вниз не превышает обычно 7—8 м/с, что объясняется от­носительно небольшой удельной концентрацией энергии в приводе.

Для высокоскоростных молотов в качестве интенсивного ускори­теля используется энергия расширения инертных газов, сжатых под большим давлением, либо энергия взрыва горючих газовых смесей или взрывчатных веществ (ВВ). Примерная схема высокоскоростного газового молота показана на рис. 1.1, б. Верхний цилиндр служит газовым аккумулятором. При открытии проходного отверстия начинается интенсивное перетекание газа в нижний цилиндр. Давление газа передается на поршень, непрерывно ускоряя подвижные части Для подъема их предназначается нижняя полость нижнего цилиндра.

Рис. 1.1. Принципиальные схемы молотов

Взрывной молот, использующий горючие смеси, по принципу дей­ствия подобен двигателю внутреннего сгорания и помимо дозирующих устройств должен иметь запальные свечи. Взрывной молот, работающий на ВВ, аналогичен огнестрельной системе (пушке) и содержит казен­ную часть, куда закладываются дозированные ВВ (например, в виде патрона), и затвор с электрозапальным устройством или ударником для воздействия на детонатор. При взрыве газовые продукты с боль­шим давлением действует на боек, ускоряя его до десятков метров в секунду.

Пневматический молот (рис. 1.1, в) имеет встроенный компрессорный цилиндр для перекачки воздуха в нижнюю или верхнюю полости левого рабочего цилиндра. Сжатый воздух, выполняя функции рабочего тела, упруго связывающего компрессорный и рабочий поршни, принуждает падающие части к цикличес­кому возвратно-поступательному перемещению. У пневматических молотов имеется индивидуальный привод от электродвигателя, вращательное движение которого преобразуется в прямолинейное возвратно-поступательное движение компрессорного поршня при помощи кривошипно-ползунного механизма.

Механические молоты также имеют индивидуальный привод от электродвигателя, причем передача движения от конечного звена его к падающим частям (бабе со штампом или бойком) осуществ­ляется при помощи механических связей жесткого, упругого или гибкого типа. Первый тип связей применяется во фрикционных молотах с доской (рис. 1.1, г), в которых подъем падающих частей обеспечивается за счет сил сцепления, возникающих между вращающимися в разные стороны роликами и доской. Движение вниз осуществляется под действием силы тяжести при разведенных роликах.

В редко встречающихся в настоящее время рессорно-пружинных молотах (рис. 1.1, д) упругая рессора служит не только для преобра­зования вращательного движения электродвигателя в качательное и далее в прямолинейное возвратно-поступательное падающих частей, но и является накопителем потенциальной упругой энергии, ускоряющим движение этих частей вниз.

В старых конструкциях молотов в качестве гибкой связи, преобразующей вращательное движение приводного вала в поступательное движение падающих частей вверх, применялся канат, а в современных конструкциях — цепь или ремень (рис. 1.1, е). При отсоединении звездочки или наматывающего барабана от ведущего вала падающие части совершают ход вниз под действием силы тяжести.

В гидравлическом молоте рабочим телом служит жидкость под высоким давлением (от индивидуального насосного привода), впускаемая под поршень рабочего цилиндра при ходе падающих частей вверх или в полость цилиндра над поршнем при ходе вниз. Таким образом, молот работает по схеме, подобной указанной на рис. 1.1, а.

В электрическом молоте используется энергия поля, образуемого обмотками электромагнита, втягивающего металлический сердечник-шток и тем самым принуждающего двигаться падающие части вверх.

Молоты применяются для осуществления многих технологических процессов современного кузнечно-штамповочного производства и металлообработки: ковки, объемной и листовой штамповки, а так называемые импульсные ножницы, т. е. взрывные молоты,— для разрезки сортового проката.

В соответствии с технологическим назначением различают ковочные, штамповочные и листоштамповочные молоты.

Отраслевое назначение молотов очень широко. Их можно встретить на заводе, в колхозной кузнице и даже на море (корабельные пневматические молоты).

Многообразие привода молотов не дает возможности подробно классифицировать их по конструктивному исполнению, как, например, кривошипные прессы. Однако имеются признаки, позволяющие обособить большинство молотов по общим конструктивным группам: а) способу удара подвижных частей; б) кратности действия энергоносителя; в) устройству станины; г) уст­ройству фундамента.

Способ удара подвижных частей характеризует перемещение их по отношению к обрабатываемому металлу: с одной или с двух сторон.

В первом случае металл располагается на нижней половине рабочего инструмента (штампе, бойке и т. п.), закрепленного через переходные детали непосредственно на массивном неподвижном основании М молота (шаботе). Подвижные части т с другой половиной инструмента получают одностороннее движен­ие в направлении металла. Это так называемые шаботные молоты (рис. 1.2, а). У молотов с нижним ударом металл лежит на инструменте, движущемся снизу вверх, но верхняя поперечина, соединенная тягами с шаботом, неподвижна и, следовательно, принципиальных отличий у такого молота от обычного шаботного с верхним ударом нет.

Рис.1.2. Способ удара подвижных частей

Во втором случае по направлению к металлу, располагающемуся посредине, с двух противоположных сторон движутся с соизмеримой скоростью близкие по массе подвижные части т и М с инструментом. Это так называемые бесшаботные молоты (рис. 1.2, б).

Возможен такой вариант конструктивного исполнения бесшаботных молотов, когда металл располагается на нижней половине инструмента, закрепленного на массивной раме машины, а сверху по направлению к нему двигаются с большой скоростью подвижные части (см. рис. 6.2). Поскольку при этом возникают большие ускорения и истече­ние сжатого воздуха сопровождается реактивным импульсом, рама машины вместе с обрабатываемым металлом приобретает некоторую, хотя и малую, скорость во встречном направлении. Поэтому рама машины должна крепиться к станине через амортизирующие устройства, допускающие такое движение.

I Кратность действия энергоносителя характеризует условия исполь­зования внешней энергии: предназначается ли она только для подъема падающих частей, а движение вниз совершается под действием энергетического потенциала поля земного притяжения, или же и при ходе вниз внешняя энергия используется для создания допол­нительного ускоряющего силового воздействия на падающие части.

Первая группа молотов называется молотами простого действия, или падающими молотами, вторая – молотами двойного действия.

Определенная группа устройств импульсной обработки металла имеет столь необычный внешний вид, что для них малоприемлемым оказывается термин «кузнечно-штамповочная машина». В этом отношении молоты от тихоходных (V₀ < 3…4 м/с) до высокоскоростных (V₀ = 3…4 м/с), несмотря на все разнообразие привода, можно выделить в один класс. Объединяющим признаком является устройство станины, служащей для компоновки всех узлов. По конструктивному оформлению она может быть одностоечной или двухстоечной, рамного, арочного или мостового типа.

Для шаботных молотов (самой многочисленной группы молотов) важным дополнительным признаком является устройство фундамента. Если фундамент подошвой покоится на грунте, то молот имеет обычное основание; если же фундамент располагается на амортизаторах, то — виброизолированное основание.

По общим особенностям принципа действия и устройства совре­менные молоты можно подразделить на три класса: паровоздушные, высокоскоростные и приводные с последующим углублением классификации по наиболее характерным признакам (табл. 1).

Таблица 1

Класс	Тип привода	Энергоноситель или рабочее тело	Конструктивное исполнение	Технологическое назначение	Принятое наименование молотов
Паровоздуш­ные	Групповой от котельной или компрессорной станции	Пар или сжатый воздух	Шаботные	Ковка	Паровоздушные ковочные
				Горячая штамповка	Паровоздушные штамповочные
				Листовая штамповка	Паровоздушные-листоштамповочные
			Бесшаботные	Горячая штамповка	Паровоздушные бесшаботные
Высоко-скоростные	Индивидуаль­ный	Газ высокого давления	Бесшаботные	Горячая штамповка	Высокоскоростные газовые
		Горючая смесь или взрывчатое вещество		Резка металла	Импульсные ножницы
				Горячая штамповка	Высокоскоростные взрывные
Приводные	Индивидуальный электропривод	Сжатый воздух	Шаботные	Свободная ковка	Пневматические ковочные
				Горячая штамповка	Пневматические штамповочные
		Механические связи			Фрикционные с доской, цепью, ремнем щпью, ремнем
		Жидкость высо­кого давления			Гидравлические