Высокоскоростной молот

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (И) 524 51) 4 В 21 Д 7/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСА ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство С СР У 667310, кл. В 21 7 7/26,10,03.75. (54) ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МОЛОТ (57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно кузнечномуоборудованию. Цель - расширение технологических возможностей за счет од новременного воздействия на поковку высоких температуры и давления. Высокоскоростной молот содержит смонК АВТОРСКОМУ С тированные на станине 1 рабочий цилиндр 4 с бабой 5 и соединенную соштоками цилиндров гильзу 9. В еестенке установлен узел 32 подачи топ"ливной смеси. После подъема гильзы 9и герметизации штампового пространства включается рабочий ход молота.Баба 5 -идет вниз, нажимает на исполнительный элемент клапана 40, который производит впрыскивание топливной смеси через узел 32. Топливнаясмесь загорается и при деформированиибабой 5 поковки обеспечивает дополнительный термодинамический эффект.6 ил.Изобретение относится к областимашиностроения, а именно к конструкции оборудования для обработки металлов давлением.Цель изобретения - расширение технологических возможностей эа счетодновременного воздействия на поковку высоких температуры и давления.На Фиг.1 показан высокоскоростной молот, вид спереди; на фиг,2 -то же, вид сбоку; на Фиг.3 - то же, фрагмент; на Фиг.4 - термодинамичес:кий цикл молота в координатах объем - :давление; на Фиг.5 " то же, в коор динатах энтропия - температура; на фиг.6 - график температуры и давленияво время рабочего цикла.Высокоскоростной молот содержит станину 1 и соосно смонтированные в 20 ней камеру 2 сгорания, расширительный цилиндр 3, рабочий цилиндр 4 и бабу ." :с верхней частью 6 инструмента, ниж:няя часть 7 которого установлена на шаботе 8. Стенки камеры 2 сгорания 25 выполнены в виде цилиндрической гильзы 9, охватывающей нижнюю часть 10 расширительного цилиндра 3 и верхнюю часть 11 шабота 8 и снабженной механизмом 12 вертикального перемещения. 30 фЦилиндр 4 снабжен поршнем 13, соединенным с бабой 5 посредством штока14 и образующим поршневую 15 и штоко вую 16 полости, имеющие обратный 17 и прямой 18 клапаны, Баба 5 выполнена в виде поршня, снабженного уплотни; тельными кольцами 19, взаимодействующими со стенкой расширительного цилиндра 3.Механизм 12 вертикального перемеще.,рщния выполнен в виде гидроцилиндров, имеющих поршни 20 со штоками 21, прикрепленными к нижней части 22 гильзы 9, и клапаны 23 управления. На нижней части 10 расширительного цилиндра 3 и верхней части 11 шабота 8 преду 45 смотрены уплотнительные кольца 24 и 25 для обеспечения герметичности камеры 2 сгорания в процессе ковки.В расширительном цилиндре 3 выполнены впускные 26 и выпускные 27 ок на, соединенные посредством трубопроводов 28 и 29 с воздушным Фильтром 30 для подачи заряда свежего воздуха и коллектором 31 для сбора отработанной рабочей среды соответственно, 55 Впускные 26 и выпускные 27 окна расположены в верхней части расширительного цилиндра 3, при этом впускные: окна 26 расположены несколько нижевыпускных окон 27 для их более раннего открытия и обеспечения работы молота по более надежной бесклапаннойпетлевой схеме газообмена.В стенке гильзы 9 установлена форсунка 32 для подачи, топлива в камеру 2 сгорания, содержащая плунжерныйнасос 33 с толкателем 34 и электромагнитом 35, клапан 36, регулировочную иглу 37 и распылитель 38.Топливо к Форсунке 32 подается потелескопическому трубопроводу 39 топливным насосом низкого давления изтопливного бака через топливныйФильтр (не показаны).Питание электромагнита 35 осуществляется от источника (не показан)через прерыватель 40, кулачок 41которого в процессе ковки вэаимодейс;вует с нижним торцом бабы 5,обеспечивая впрыск топлива в камеру 2 сгорания в момент удара с требуемым опопережением зажигания.Для удержания подвижных частей молота в верхнем положении предусмотрен узел фиксации в виде разрезнойцанги 42, содержащей втулку 43 спружинными фиксаторами 44, Между цангой 42 и втулкой 43 имеются пружины45. В корпусе 46 механизма запираниясмонтированы приводные цилиндры 47,штоки 48 которых соединены с цангой42. В нижней части 49 корпуса 46размещена дополнительная разрезнаяцанга 50, связанная с втулкой 43рычагами 51 и корпусом 46 пружинами52 растяжения, Цанга 50 взаимодействует с корпусом 46 Во выполненной внем конической поверхности 53, Порш"невые полости цилиндров 47 сообщаются с источником управляющего энергоносителя (не показан) посредствомтрубопровода 54,В гильзе 9 может быть предусмотрен автоматический пусковой клапан55, связанный с источником энергоносителя (не показан) посредствомтелескопического трубопровода 56,Высокоскоростной молот работаетследующим образом.Перед началом рабочего хода баба5 с верхней частью 6 инструмента,шток 14 и поршень 15 удерживаютсяв верхнем положении узлом фиксации - трубопровод 54 сообщен со сливной магистралью, разрезная цанга 42расклинена, дополнительная разрезная14285цанга 50 заклинена и прочно охватывает шток 14. Обратный 17 и прямой18 клапаны цилиндра 4 управления закрыты, воздух в поршневой полости15 сжат, а в штоковой 16 разрежен.5Цилиндрическая гильза 9 камеры 2сгорания находится в нижнем положе-нии." клапаны 23 управления гидроцилиндров механизма 12 вертикальногоперемещения сообщены со сливноймагистралью.Нагретая до ковочной температурызаготовка укладывается на нижнюючасть 7 инструмента, Клапаны 23 управления сообщаются с напорной магистралью, и поршни 20 гидроцилиндров механизма 12 вертикального перемещения своими штоками 21 перемещаютгильзу 9 вверх. При этом в результате 20взаимодействия гильзы 9 с уплотнительными кольцами 24 и 25 нижнейчасти 10. расширительного цилиндра 3и верхней части 1.1 .шабота 8 осуществляется герметизация камеры 2 сгорания и подготовка рабочего хода,Трубопровод 54 сообщается с напорной магистралью, штоки 48 приводныхцилиндров 47 перемещают разрезнуюцангу 42 вниз, втулка 43,преодолевая сопротивление пружин 45, садитсяна пружинные фиксаторы 44, движениевтулки 43 через рычаги 51 передается дополнительной разрезной цанге 50,которая, несмотря на сопротивлениепружин 52 растяжения, расклинивается35и освобождает шток 14.Потенциальная энергия массы подвижных частей молота, сжатого в над"поршневой полости 15 и разреженногов подпоршневой полости 16 воздуха,трансформируется в кинетическую энергию верхней части 6 инструмента, используемуюдля деформирования заготовки, находящейся на нижней части 745инструмента.В процессе движения вниз баба 5,выполненная в виде поршня, перекрывает впускные 26 и выпускные 27 окнаи сжимает воздух в замкнутом объемерасширительного цилиндра 3 и камеры 250сгоранияПротекает процесс а - сизоэнтропийного сжатия, температураТ и давление Р воздуха повьппаются.Незадолго до удара (пунктирная вертикаль на фиг,6) кулачок 41 прерыва 55теля 40 взаимодействует с нижним торцом бабы 5, на электромагнит 35 форсунки 32 подается питание, толкатель 24 434 воздействует на плунжерный насос 33, который через регулировочную иглу 37, клапан 36 и распылитель 38 вспрыскивает распыленное топливо, подаваемое по телескопическому трубопроводу 39, в камеру 2 сгорания.При взаимодействии впрыснутого распыленного топлива с горячим воздухом в камере 2 сгорания происходит воспламенение и сгорание топлива иосуществляется процесс с-г -г изохорно-изобарного подвода теплоты, Температура Т и давление Р еще более повышаются и достигают максимальных значений Т и Р, оказывая влияние на пластичность заготовки. При этом эффекты температуры и давления не просто суммируются, а создается качественно новое состояние, характеризующееся высокой пластичностью даже труднодеформируемых металлических материалов., Затем производится удар и деформирование заготовки в верхней 6 и нижней 7 частях инструмента.Далее протекает процесс г - Ь изоэнтропийного расширения высокотемпературной рабочей среды высокого давления, являющейся смесью продуктов сгорания топлива и остаточного воздуха, в расширительном цилиндре 3. В этом процессе подведенная теплота трансформируется в механическую работу: подвижные части молота быстро устремляются вверх, запасая потенциальную энергию, поршень 13 сжимает воздух в надпоршневой полости 15 и создает разрежение в подпоршневой полости 16, что также способствует повышению энергии последующего удара при, рабочем ходе.При движении бабы 5 вверх сначала открываются впускные 26, а затем выпускные 27 окна. Протекает процесс Ь - а изохорного отвода теплоты в окружающую среду: отработанные газы по трубопроводу 29 удаляются в коллектор 31, а объем расширительного цилиндра 3 и камеры 2 сгорания по трубопроводу 28, пройдя через воздушный фильтр 30, заполняется свежим зарядом воздуха по бесклапанной пет"левой схеме газообмена.Шток 14 при движении вверх заклинивает разрезную цангу 42 и увлекает ее вместе с втулкой 43, несмотря на сопротивление прувщнных фиксаторов1428524 30 Высокоскоростной молот, содержащийсмонтйрованные на станине рабочийцилиндр с бабой, узел фиксации верхнего положения бабы, гильзу, соединенную со штоками приводных цилинд 5 ров и установленную на станине с возможностью перемещения в штамповоепространство для его герметизациио т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения технологическихд 0 возможностей за счет одновременноговоздействия на поковку высоких температуры и давления, он снабжен установленным в стенке гильзы узломподачи топливной смеси и клапаном с4 аппаратом управления, а исполнительный элемент Последнего размещен настанине с возможностью взаимодейст,вия с бабой,44. Движение втулки 43 заставляет рычаги 51 и пружины 52 растяжения заклинивать дополнительную разрезную цангу 50, что затормаживает движение штока 14 вверх. Дойдя до определенного положения, шток 14 устремляется вниз, разрезная цанга 42 расклинивается, а дополнительная разрезная цанга 50 из-за трения о шток 14 до полнительно самозаклинивается, надежно охватывает шток 14 и препят. ствует его дальнейшему движению, т.е. осуществлению повторного удара.При необходимости многоударной , 1 б работы молота трубопровод 54 соединяется со сливом, во время хода штока 14 вниз вследствие сил тренияо ыток 14 разрезная цанга 42 расклинивается, преодолевая усилие пру-20 жин 45, и не мешает движению штока 14 вниз, накопленная потенциальная энергия вновь расходуется на деформирование заготовки. Повторяются процессы а-с, с-г -г, г"Ь и Ь-а, которые составляют замкнутый термодинамический цикл а-с-г -г-Ь-а, аналогичный циклу двухтактного дизеля,Результатом осуществления цикла а-с-г -г-Ь-а является пластификация труднодефориируемой заготовки и генерирование механической энергии для нанесения ударов по заготовке.При движении бабы 5 вниз, если давление в надпоршневой полости 15 станет ниже атмосферного давления в результате неизбежных утечек, обратный клапан 17 открывается и впускает дополнительную порцию воздуха в надпоршневую полость 15, При движении бабы 5 вверх обратный клапан 17 автоматически закрывается и не препятствует накоплению потенциальной энер" гии при холостом ходе.При движении бабы 5 вниз, если давление н подпоршневой полости 16 станет вьше атмосферного давления в результате неизбежных протечек, прямой клапан 18 открывается и выбрасывает воздух в атмосферу иэ подпоршневой полости 16. При движении бабы 5 вверх прямой клапан 18 автоматически закрывается и не препятствует накоплению потенциальной энергии за счет создания разрежения в под. поршневой полости 16 при холостом ходе,При длительных остановках, когда баба 5 находится в нижнем положении и верхняя часть 6 инструмента покоится на нижней его части 7, пуск молота осуществляется через автоматический пусковой клапан 55 путем подачи энергоносителя по телескопическому трубопроводу 56. Возможен пуск путем подачи энергоносителя в штоковую полость 16. В этом случае на период пуска прямой клапан 18 должен 1быть заблокирован.Экономический эффект обеспечивается за счет расширения технологических возможностей. Формула и э о б р е т е и и я1428524 ель И.БазуновА.Кравчук Коррект Сост Техр едакт утяга уп 589 Т ВПИИП