Устройство для обработки материалов давлением

(19 1505 В 30 В 15/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 , -,2 (21) 4922154/27".,: . .щены оболочки 4 с пьезоэлементами 5 и (22) 25,03;91:,: :., " упоры 9. Толщина оболочки 4 с пьезоэле- (46) 30.12.92, Бюл, 11. 48 ,: .:. ментами 5 в исходном положении больше (71) Центральное конструкторское бюро высоты упоров 9 на величину зазора 10 = "Изумруд" ..: .:;.:.: . ="дз, определяемую по соотношению: дз= (72) С.А.Брусов и С,С,Брусов,;.:.: = о 2 УЕ 0, гдео 1 - допускаемое напря- (56) Игнатов А,А, Кривошипные горячештам- ":жение для пьезоэлемента, Па; - толщина повочныейрессы. М.:1953, с. 6, фиг,1,:. оболочки,м, Е -модульупругостиматери- (54)УСТРОЙСТВОДЛЯ ОБ АБОтКИ МдтЕ- ала оболочки, Па, В периоды воздействия РИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ .,: .; ": инструментодержателя 3 на инструменто- (57). Йспользование; в машиностроении. держатель 2 вйполняется соответствующий Сущность: устройство содержит станину 1, технологический процесс и одновременно ййструментодержатель 2 неподвижного ра- оказывается давление на пьезоэлементы 5, бочего. инструмента, воздействующий на до тех пор, пока упоры 9 не упрутся в опор- него инструментодержатель 3 подвижного ную поверхйость станйнц 1, В результате рэбочегоийструментаиоболочку 4 спьезо- изменения давления на пьезоэлементах 5 . элеменгами 5. Инструментодержатель 2 в создается ЭДС, которая подается на потреместе стыковки сопорйой поверхностью 6 . бители электроэнергии, 2 ил,Я с 1 анийй имеет выемки 7, в которых размедз =о -21 Ео дз =о -2 Ео 55 Изобретение относится к устройствамдля обработкиматериалов давлением, в которых подвижный рабочий инструмент периодически воздействует на неподвижный,таким, например, как прессы и молоты,Известно устройство, содержащее основание с расположенным на нем электродвигателем" с червячной передачей,ходовым вйнтом с"йаправляющим элементом, двумя рычагами с противовесами, одиниз которых снабженсменным грузом, а другой - скобой с пьезокварцевой пластиной иповоротным рычагом. Сменный груз выполнен в виде стакана, снабжен питающейтрубкой,-закрепленной на кронштейне и соединенной трубопроводом с гидроцилиндром,Устройство предназначено ,цля получения постоянного тока на базе пьезоэффекта.Указанное устройство ймеет "следующий недостаток - не может быть использовано для утилизации, преобразованием в .электроэнергию, не используемой механической энергии устройств, работающих попрямому назначению, без увеличению подводимой к ним энергии.Известен кривошипный горячештампо. вочный пресс, предназначенный для горячей штамповки в многоручьевых штампахпоковок различных конфигураций из цветного и стального проката в условиях массойого и крупносерийного производства, с Рн= 2500 - 4000 тс.Указанное устройство имеет следующий недостаток - часть подводимой к немуэйергии не используется на полезную рабо ту по прямому назначению,а расходуетсяна деформации подвижного и неподвижно-го рабочих инструментов и станины.Это устройство принято прототипомизобретения,Целью изобретения является повышения. экономичности работы устройства, путем преобразования в электрическуюэнергию, не используемой устройством дляобработки материалов давлением на полезную работу механической энергии,Это достигается тем, что в известномустройстве, содержащем смонтированные внаправляющих станины соответственно дляпЬдвижного и неподвижного рабочих инструментов инструментодержатели, первыйиз которых связан с приводом, а второйустановлен на плите станины с воэможностью перемещения в направлении йеремещения первого инструментодержателя, атакже средства ограничения перемещениявторого инструментодержателя, средстваограничения перемещения выполнены в виде упоров. Упоры расположены на обращенной к плите станины стороне второго инструментодержателя. Пьезоэлементы, включены в плоскую герметичную оболочку 5 выполненную иэ упругого материала, Оболочка установлена йа плитестанины между упорами второго инструментодержателяТолщина оболочки с пьезоэлементами больше высоты упоров на величину зазора дз 10 между упором и опорной поверхностью плиты станины, определяемую соотношением: 15гдесг - допускаемое напряжение дляпьезоэлемента, Па;1 - толщина оболочки, м;Ео - модуль упругости материала обо 20 лочки, Па,На фиг. 1 представлено устройство; нэфиг, 2 - отдельные части устройства.Устройство, например пресс или молот,содержитстанину 1, неподвижный рабочий25 инструментодержатель 2, воздействующийна него подвижный рабочий инструментодержатель 3 и оболочку 4 с пьезоэлемента-,ми 5.Для получения требуемой площади пье 30 зоэлементов 5, пьезокристаллы соединены:между собой проводниками в необходимыегруппы, либо применены пьезоэлементы 5 ввиде пьезоэлектриков-полимеров, напри мер поливинилденфторид.35 Неподвижный рабочий инструментодержатель 2 в месте стыковки с опорнойповерхностью 6 станины 1 имеет выемки 7,.в которых размещены оболочки 4 с пьезоэлементами 5.,40 Количество выемок 7 и оболочек 4 может быть различнйм.Неподвижный рабочий инструментодержатель 2 имеет пазы 8 и упоры 9, Толщина оболочки 4 с пьезоэлементами 5, при45 отсутствии воздействия подвижного рабочего инструментодержателя 3 на неподвиж-:ный 2, больше высоты упоров 9 на величинузазора 10 - дз между упором 9 неподвижного рабочего инструментодержателя 2 и50 опорной поверхностью 6 станины 1, определяемую по следующему соотношению На станине 1 имеются направляющие 11, входящие в пазы 8 неподвижного рабочего инструментодержателя 2, и упоры 12, контактирующие с рабочей поверхностьюЪ неподвижного рабочего инструментодер- Вместе с этим, указанная деформация жателя 2, при отсутствии воздействия на уменьшает величину предельного механинего подвижного рабочего инструментодер- ческого напряжения, создаваемого на пьежателя 3, для предотвращения перемеще- зоэлементах, ния неподвикного рабочего 5 Велйчина получаемой от пьезоэлеменинструментодержателя 2; в сторону, проти- тов электроэнергии; заодин цикл воздействоположную направлению воздействия. на вия - подвижного "рабочего него подвижного инструментодержателя 3; инструментодержателя 3 на неподвижныйУстройство работает следующим"обра, при следующих исходных данных: зом. При работе, например, пресса или мо лота, по прямому назначению, в периоды" Р = 250 кгс/см. = 25 10 н/м, е = 1000 без воздействия подвижного рабочегоинс-.: (для пьезокерамики) Я пластины = 1 м; мапл. . трументодержатели 3 на неподвижный 2, на = 0,005 м; количество слоев пластин - 5 шт, пьезоэлементы 5 давления не оказывается,Емкость всех пластин за исключением давленйя от веса непод вижного рабочего инструментодержателя 2.: .В период воздействия подвижного ра- е, е Я 8 Щ 10 105 .бочего инструментодержателя 3 на непод- .==з = 9 мкф "вижный 2, выполняется соответствующйй" . 5 10технологический процесс, для которого 20 предназначен, например, пресс или молот;:.,- .:Напряхенность поля, возникающая в пьеи, одновРеменно оказывается давлейие на зоэлементе пьезоэлементы 5 до тех пор, пока упбры 9 неупрутся в опорную поверхность 6 стани- .; Еор =2510 ны 1.,:,.; 25 еоб 8,85 1010Материал и толщина оболочки 4 и вели- =1,68 10 В/м, чина зазора 10 выбираются такими, чтобы при воздействии подвижного рабочего инс- Напряжение на обкладках пьезоэлетрумейтодеркателя 3 на неподвижный инс ментов трументодержатель 2 не было превышено 30 О= Ест=1,68 10 5 10 =8400 В -. допускаемое напряжение для конкретного - "Энергия, запасенная в пьезоэлементах за пьезоэлемента 5 цикл сжатия и освобождения от давленияНапример, прймем пьезоэлемент с опускаемым напряжением сс= 250 кгс/см =С, д 2 9 10 э 8400 =25 10 Па и модулем упругости Еп -- 35 ф =2 2 =2 2 . =635 Дж =1 01 10 Па,ОболочкУ пРимем из композитйого ма- Применение в качес ее териалй с модулем уйругости Ео =10 Па. сегнетовой соли ( 8= 10) бсегнетовой соли е = 1 ) обеспечит получеТолщину оболочки 1= 0,01 м. ние запасенной энергии ЧЧ = 630 10 Дж. составит р д у занно о случая 40 В результате применения изобретения будет преобразована в электроэнергию, не используемая на полезную работу механи- Дд25 106 2 10 ческая энергия устройств, например; пресЕо 10 з сов или молотов, работающих по прямомуназначению, без увеличения подводимой км =0,5 см 1 О - з .: ним энергии, и пьезоэлемейтй будут предо; хранены от разрушения, что даст значитель-ных экономический эффект. ДефоРмаЦии пьезоэлементов и изблЯ- Ф о р ционного матеРиала, модУли УпРУгости ко Уст ойство ля об аботкиФормула изобретения торых близки по величине, при выборе строиство для обработки материалов величины зазора 10 не учитываются вследдавлением, содержащее смонтированные в Ствие малых их величин. направляющих станины соответственно для подвижного и неподвижйогб рабочих инстТак, например, для кварца толЩиной = =0,005 м, с количеством слоев пластин - 5 55 из которых вязан рументов инструментодержатели, первый из которых связан с приводом; а второй деформация составит установлен на плите станины с возможностью перемещения в направлении переме =25щения первого инструментодержателя, а птакже средства ограничения перемещенияСоставитель С. БрусовТехред М.Моргентал Корректор Л, Лукач Редактор Н, Егорова Заказ 4340 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Ъ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 7 1784483 8 второго инструментодержателя, о т л и ч а ю- на величину зазора дз между упором и щ е е. с я тем, что, с целью повышения опорной поверхностью плиты станины, оп-экономичности, средства огранйчеййя пе- ределяемуа соотношением Ремещения выполнены в видеуйоров, расположенных на обращенной кплите 5, 21 станины стороне второго инструментодер-Е жателя, устройство снабжено пьезоэлементами, включенными в плоскую герметичную где о) - дбпускаемое напряжение для оболочку и установленными на плите стани- пьезоэлемента, Па; ны между упорами второго инструменто- толщина оболочки, м; держателя, оболочка выполненаиз упругого . Ео - модуль упругости материала обо материала, а толщйна оболочки с пьезоэле- лочки, Паментами больше высоты упомянутых упоров