подушка пневматическая с гидравлическим удерживателем

Формула изобретения

Подушка пневматическая с гидравлическим удерживателем, содержащая ползун, сопряженный с ним плунжер, соосный с плунжером гидравлический удерживатель, включающий гидравлический цилиндр, поршень которого, снабженный сквозными осевыми каналами, жестко связан с ползуном штоком, управляемый клапан в форме цилиндра, полого плунжера, пневматического поршня и подпружиненного клапана, отличающаяся тем, что поршень на торце, обращенном в штоковую полость гидравлического цилиндра, выполнен с проточками, образующими два кольцевых выступа с рабочими поверхностями, между которыми расположены упомянутые сквозные осевые каналы, а над поршнем смонтирована на штоке с возможностью осевого перемещения по сопряженной поверхности кольцевая пластина с рабочей торцевой поверхностью и выполненной на ней проточкой со сквозными осевыми отверстиями, размещенными со стороны сопряженной со штоком поверхности в зоне проточки с возможностью сообщения и разобщения штоковой и поршневой полостей гидравлического цилиндра посредством взаимодействия рабочих поверхностей кольцевых выступов поршня с рабочей торцевой поверхностью кольцевой пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к кузнечно-прессовому машиностроению.

Известна подушка пневматическая с гидравлическим удерживателем, содержащая ползун, сопряженный с ним плунжер, соосно установленный гидравлический удерживатель, включающий гидравлический цилиндр, поршень со встроенным обратным клапаном, делящий полость гидравлического цилиндра на штоковую и поршневую, сообщающиеся и разобщающиеся через встроенный обратный клапан, управляемый клапан в форме цилиндра с поршнем, полым плунжером и подпружиненным клапаном, общий шток, жестко связывающий ползун и поршень со встроенным обратным клапаном [1]

К недостатку следует отнести и то, что для нормального функционирования встроенный в поршень обратный клапан должен иметь большой условный проход, что при стесненных габаритах пространства и известной конструкции обратного клапана создает повышенные гидравлические сопротивления (особенно при подпружиненных клапанах) при перетекании и дросселировании рабочей жидкости через клапанные отверстия и приводит к повышенному ее нагреву, что свидетельствует о затрате энергии и вспениванию, снижающему надежность, так как при вспенивании рабочей жидкости ползун подушки не удерживается в крайнем нижнем рабочем положении как этого требует технология.

Указанные недостатки устраняются тем, что поршень на торце, обращенном в штоковую полость гидравлического цилиндра, снабжен проточками, образующими два кольцевых выступа, между которыми расположены сквозные осевые каналы, а над поршнем смонтирована на штоке с возможностью осевого перемещения по сопряженной поверхности кольцевая пластина, которая снабжена рабочей торцевой поверхностью и проточкой со сквозными осевыми отверстиями, размещенными со стороны сопряженной поверхности с возможностью сообщения и разобщения штоковой и поршневой полостей упомянутого гидравлического цилиндра посредством взаимодействия рабочих поверхностей кольцевых выступов поршня с рабочей торцевой поверхностью кольцевой пластины.

Сопоставительный анализ с известными конструктивными решениями в подушках пневматических с гидравлическими удерживателями показывает, что заявленное решение с новой конструкцией поршня и кольцевой пластины, выполняющих функцию обратного клапана позволяет наиболее оптимально решить устройство, сообщающее и разобщающее штоковую и поршневую полости упомянутого гидравлического цилиндра и обеспечить высокую надежность функционирования при низкой себестоимости изготовления и высокой ремонтопригодности за счет минимально возможного количества составных частей упомянутого устройства, простоты их конструкции, высокой технологичности изготовления, монтажа и ремонта.

К существенным признакам заявляемой подушки пневматической с гидравлическим удерживателем, позволяющим получить упомянутый технический результат, следует отнести наличие на поршне, смонтированном на штоке, двух пальцевых выступов, рабочие торцевые поверхности которых лежат в одной плоскости, а между выступами равнорасположены сквозные осевые каналы; и наличие кольцевой пластины, снабженной рабочей торцовой поверхностью и проточкой со сквозными осевыми отверстиями со стороны сопряженной со штоком поверхности, при этом кольцевая пластина смонтирована над поршнем на штоке с возможностью осевого перемещения по сопряженной поверхности и сообщения и разобщения штоковой и поршневой полостей гидравлического цилиндра посредством взаимодействия поршня и кольцевой пластины своими рабочими поверхностями.

Кроме того, упомянутое конструктивное исполнение поршня и кольцевой пластины позволяет образовать устройство требуемого условного прохода для перетекания рабочей жидкости из поршневой в штоковую полость, т.к. размеры сквозных осевых каналов в поршне и сквозных осевых отверстий в кольцевой пластине могут быть выбраны в широком диапазоне, к тому же при движении ползуна подушки вниз кольцевая пластина свободно приподнимается напором столба рабочей жидкости, которая практически без дросселирования перетекает из поршневой в штоковую полость; все это снижает гидравлические сопротивления, а следовательно снижает нагрев и вспенивание рабочей жидкости.

Нагрев свидетельствует о затрате энергии, а вспенивание о снижении надежности функционирования, т.к. при вспенивании рабочей жидкости ползун подушки не удерживается в крайнем нижнем рабочем положении в начале движения ползуна пресса вверх, что может привести к повреждению изделия.

На чертеже изображен общий вид подушки пневматической с гидравлическим удерживателем, которая содержит ползун 1, передающий движение элементам, воздействующим на подвижные части штампа и изделие (не показаны), движущийся возвратно-поступательно в столе пресса (не показан); сопряженный с ним плунжер 2, образующий с ползуном 1 силовой цилиндр и полость 3 для размещения требуемого объема сжатого воздуха, плиту 4 для закрепления составных частей подушки, резервуар 5, образующий полость 6 для размещения резервного объема рабочей жидкости для восполнения ее расхода и создания надежного подпора, соосный плунжеру 2 гидравлический удерживатель, включающий гидравлический цилиндр 7 с каналами 8 11, седло 12, поршень 13, снабженный проточками 14 - 16, образующими два кольцевых выступа 17 и 18, между которыми в проточке 15 расположены сквозные осевые каналы 19, кольцевую пластину 20, снабженную рабочей торцевой поверхностью 21, проточкой 22, сквозными осевыми отверстиями 23 и сопрягаемой поверхностью 24, кольцевая пластина 20 смонтирована над поршнем 13 с возможностью осевого перемещения сопрягаемой поверхностью 24 по штоку 2 5, жестко связывающему ползун 1 и поршень 13, при этом поршень 13 с кольцевой пластиной 20 образуют штоковую 26 и поршневую 27 полости; установленный перпендикулярно оси подушки управляемый клапан, включающий цилиндр 28, снабженный полым плунжером 29, на одном конце которого смонтирован пневматический поршень 30, а на другом установлен с возможностью осевого перемещения относительно плунжера 29, подпружиненный пружиной 31 клапан 32 взаимодействующий с седлом 12, при этом цилиндр 28 имеет поршневую 33 и плунжерную 34 полости; дроссель 35 для синхронизации движения ползунов подушек между собой при их батарейной установке, а также для обеспечения режима работы в цикле работы пресса, теплообменник (не показан) для охлаждения рабочей жидкости.

Подушка пневматическая с гидравлическим удерживателем работает следующим образом.

В исходном положении полость 3 заполнена сжатым воздухом требуемого давления, полости 26, 27 и 34 заполнены рабочей жидкостью полностью, а полость 6 до требуемого уровня.

Ползун 1, шток 25, поршень 13 с кольцевой пластиной 20 находятся в крайнем верхнем положении.

При движении ползуна пресса (не показан) вниз с момента взаимодействия верхней части штампа с изделием (не показаны) ползун 1, шток 25, поршень 13 движутся вместе с ползуном пресса, при этом ползун пресса преодолевает сопротивление ползуна 1, создаваемое давлением воздуха в полости 3, а кольцевая пластина 20 под напором рабочей жидкости через каналы 19 приподнимается и между рабочей торцевой поверхностью 21 пластины 20 и кольцевыми выступами 17 и 18 поршня 13 образуются кольцевые щели, проходное сечение которых самоустанавливается в зависимости от скорости движения поршня 13, величины проходного сечения каналов 19, массы пластины 20 и напора свободного столба рабочей жидкости, определяемого ее уровнем в полости 6 и рабочая жидкость из полости 27 по каналам 19, через проточку 15, упомянутые кольцевые щели, отверстия 23 перетекает в полость 26, заполняя ее, избыток рабочей жидкости, вытесняемый при этом штоком 25 из полости 26, переливается через канал 8, открытый клапан 32, канал 9, полость 27, канал 10 и канал 11 в полость 6. При недоходе кривошипа пресса (не показан) примерно 3^o до крайнего нижнего рабочего положения через воздухораспределитель, управляемый командоаппаратом (не показаны) в полость 33 подается сжатый воздух требуемого давления и плунжер 29 усилием поршня 30 движется в полость 34, при этом в начале движения клапана 32 запирает седло 12, разобщая полости 26 и 27 к этому моменту поршень 13 приходит в крайнее нижнее рабочее положение, в связи с чем перетекание рабочей жидкости из полости 27 в полость 26 мгновенно прекращается, пластина 20 под действием собственной массы опускается на поршень 13, взаимодействуя своей поверхностью 21 с торцевыми поверхностями кольцевых выступов 17 и 18 и разобщая полости 26 и 27; продолжая движение и преодолевая сопротивление пружины 31, плунжер 29 вытесняет требуемый объем рабочей жидкости через канал 8 в полость 26, создавая в ней давление, достаточное для преодоления сопротивления ползуна 1 и перемещения его ниже крайнего нижнего рабочего положения на величину, обеспечивающую компенсацию упругих деформаций составных частей подушки при мгновенном их нагружении в начале движения ползуна пресса вверх. Упомянутое перемещение необходимо по технологическим соображениям для предотвращения повреждения изделий.

Пройдя крайнее нижнее рабочее положение ползун пресса движется вверх, а ползун 1 удерживается в крайнем нижнем положении поршнем 13 с пластиной 20 до тех пор, пока ползун пресса отойдет от крайнего нижнего рабочего положения на расстояние, предотвращающее повреждение изделия, после чего воздух из полости 33 сбрасывается и под давлением рабочей жидкости в полости 26, плунжер 29 отходит в свое крайнее нерабочее положение, открывая седло 12 и рабочая жидкость из полости 26 вытесняется по каналу 8, через седло 12 и канал 9 в теплообменник (не показан), вытесняя охлажденную рабочую жидкость в полость 27 и через канал 11 в полость 6.

С приходом ползуна 1 в крайнее положение подушка снова в исходном положении.