пресс гидравлический выкрутной

Классы МПК:B21K1/08 коленчатых валов 
B21D11/16 коленчатых валов 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Воронежское закрытое акционерное общество по выпуску тяжелых механических прессов
Приоритеты:
подача заявки:
1998-08-20
публикация патента:

Изобретение относится к области прессостроения, в частности к оборудованию для производства коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания методом объемного деформирования. Техническим результатом изобретения является совершенствование гидравлического выкрутного пресса в результате устранения перекоса ползуна и балок выталкивателей при эксцентричных нагрузках, а также размещения для удобства обслуживания бака рабочей жидкости и гидропривода на уровне пола. Пресс гидравлический выкрутной содержит станину, ползун, центральный гидравлический цилиндр двустороннего действия, балки верхних и нижних выталкивателей, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, и устройство для выкрутки коленчатого вала, содержащее выкрутной блок, выкрутные балки и рычаги. Пресс имеет два механизма замыкания, размещенные по обе стороны от центрального гидроцилиндра, которые содержат каждый по два рычага, и замыкающий гидроцилиндр двустороннего действия. Балка нижних выталкивателей оснащена механизмом предотвращения перекоса. Последний состоит из двух рычагов и торсионного вала. Кроме того, пресс снабжен упорами, закрепленными на станине с возможностью контактирования с концами балки верхних выталкивателей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Формула изобретения

1. Пресс гидравлический выкрутной, содержащий станину, ползун, установленный в направляющих станины, выкрутные балки и выкрутные рычаги, выкрутной блок, состоящий из поворотных секторов и опорных призм, балок верхних и нижних выталкивателей, размещенных соответственно в ползуне и нижней части станины, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, центральный гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого соединен с ползуном, гидроцилиндры привода выкрутных балок и выкрутных рычагов, отличающийся тем, что пресс снабжен двумя рычажными механизмами замыкания, размещенными по обе стороны от центрального гидроцилиндра и содержащими каждый по два рычага, шарнирно соединенных друг с другом, и замыкающий гидроцилиндр двустороннего действия, один из рычагов соединен шарнирно со станиной, а другой соединен шарнирно с ползуном и штоком замыкающего гидроцилиндра, причем в исходном верхнем положении ползуна осевая линия замыкающего гидроцилиндра не пересекает отрезок прямой, соединяющий шарниры рычагов в ползуне и станине, а на протяжении полного хода ползуна угол между кинематическими осями рычагов меньше 180o.

2. Пресс гидравлический выкрутной по п.1, отличающийся тем, что балка нижних выталкивателей оснащена механизмом предотвращения перекоса, состоящего из двух рычагов, соединенных шарнирно с упомянутой балкой, торсионного вала, шарнирно соединенного со станиной и жестко с упомянутыми рычагами, причем шарнирное соединение рычагов содержит цилиндрический палец, ось которого параллельна оси торсионного вала, и цилиндрическую вставку, ось которой перпендикулярна оси упомянутого вала.

3. Пресс гидравлический выкрутной по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упорами, жестко закрепленными на станине с возможностью контактирования с концами балки верхних выталкивателей на протяжении всего хода выталкивания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области кузнечно-штамповочного производства, в частности к оборудованию для производства коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания методом горячего объемного деформирования.

Выкрутной пресс предназначен для разворота шатунных шеек коленчатого вала относительно друг друга на угол 60o, 90o или 72o после его штамповки на молоте или кривошипном прессе с расположением осей шатунных и коренных шеек в одной плоскости (в плоскости разъема штампа) и последующей обрезки облоя. Выкрутной пресс содержит прижимной ползун, совершающий возвратно-поступательное движение в направляющих станины.

Известен термопластавтомат, в котором для перемещения ползуна (плиты) применен рычажный механизм замыкания, состоящий из двух рычагов, шарнирно соединенных друг с другом, с ползуном, станиной и штоком гидравлического цилиндра двустороннего действия, причем на протяжении полного хода ползуна осевая линия гидроцилиндра пересекает отрезок прямой, соединяющей шарниры рычагов в станине и ползуне. При таком взаимном расположении рычагов и гидроцилиндра последний обеспечивает полный прямой и возвратный ход ползуна. В крайнем рабочем положении, при замыкании форм угол между кинематическими осями рычагов составляет 180o, чем достигается необходимое усилие замыкания форм (см. В.Г.Воронин, Гидравлические прессы с безаккумуляторным маслонасосным приводом, М., Машиностроение, 1974, стр. 121-122). Рассматриваемый механизм привода ползуна принят за аналог. Применительно к выкрутному прессу аналог имеет следующие недостатки:

- значительные длины рычагов, значительный ход штока гидроцилиндра и значительные расходы рабочей жидкости при прямом и возвратном ходе ползуна вследствие указанного выше взаимного расположения рычагов и оси гидроцилиндра;

- в связи с расположением кинематических осей рычагов на одной прямой при крайнем рабочем положении ползуна не исключаются перегрузки пресса по усилию, возможные при выкрутке коленчатого вала.

Известен гидравлический выкрутной пресс (см. А.А.Игнатов и др. "Кривошипные горячештамповочные прессы", М. "Маш", 1989, стр. 242), принятый за прототип, - содержащий станину, ползун, выкрутные балки и рычаги, выкрутной блок и балки верхних и нижних выталкивателей, смонтированные соответственно в ползуне и нижней части станины. Перемещение ползуна, выкрутных балок и рычагов, а также балок выталкивателей осуществляется гидроцилиндрами. Центральный гидроцилиндр, расположенный по оси ползуна в верхней части станины, создает усилие замыкания выкрутного блока, необходимое при выкрутке коленчатого вала. Перемещение ползуна вниз осуществляется под действием собственной силы тяжести, перемещение вверх - центральным гидроцилиндром двустороннего действия или двумя гидроцилиндрами одностороннего действия, расположенными по обе стороны от центрального гидроцилиндра. Бак рабочей жидкости установлен на верхней плоскости станины и соединен наполнительным клапаном с поршневой полостью центрального гидроцилиндра, что позволяет осуществлять быстрое перемещение ползуна вниз. По данной схеме выкрутные прессы изготовлены фирмами Клиринг (США), Оймуко (Германия) и ЗИЛом (Россия) и эксплуатируются в кузнечных цехах ЗИЛа, КАМАЗа, ГАЗа и за рубежом.

Недостатки прототипа заключаются в следующем. Для предотвращения раскрытия выкрутного блока при эксцентричной нагрузке, возникшей при выкрутке коленчатого вала, необходимо увеличение усилия замыкания, создаваемого центральным гидроцилиндром по оси ползуна. Кроме того, расположение бака рабочей жидкости и гидропривода на станине (выше уровня пола на 4...5 м) затрудняет обслуживание пресса. При эксцентричной нагрузке выталкивания не исключается перекос балок верхних и нижних выталкивателей, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, расположенными по краям балок и соединенными трубопроводом и гидрораспределителем с одним насосом. Для предотвращения эксцентричной нагрузки при выталкивании требуется доводка инструментальных вставок.

В предлагаемом выкрутном прессе указанные недостатки устранены благодаря тому, что пресс, содержащий станину, ползун, установленный в направляющих станины, выкрутные балки и выкрутные рычаги, выкрутной блок, состоящий из поворотных секторов и опорных призм, балок верхних и нижних выталкивателей, размещенных соответственно в ползуне и нижней части станины, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, центральный гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого соединен с ползуном, гидроцилиндры привода выкрутных балок и выкрутных рычагов, помимо центрального гидроцилиндра двустороннего действия снабжен двумя рычажными механизмами замыкания, размещенными по обе стороны от центрального гидроцилиндра и содержащими каждый два рычага, шарнирно соединенных друг с другом, и замыкающий гидроцилиндр двустороннего действия, один из рычагов соединен шарнирно со станиной, а другой - шарнирно с ползуном и штоком замыкающего гидроцилиндра, причем в исходном положении ползуна осевая линия замыкающего гидроцилиндра не пересекает отрезок прямой, соединяющий шарниры рычагов в ползуне и станине, а на протяжении полного хода ползуна угол между кинематическими осями рычагов меньше 180o, а также благодаря тому, что балка нижних выталкивателей оснащена механизмом предотвращения перекоса, состоящим из двух рычагов, соединенных шарнирно с упомянутой балкой, и торсионного вала, шарнирно соединенного со станиной и жестко с упомянутыми рычагами, причем шарнирное соединение рычагов содержит цилиндрический палец, ось которого параллельна оси торсионного вала, и цилиндрическую вставку, ось которой перпендикулярна оси упомянутого вала, и, кроме того, пресс снабжен упорами, жестко закрепленными на станине с возможностью контактирования с концами балки верхних выталкивателей на протяжении всего хода выталкивания.

Цель предполагаемого изобретения: повышение надежности и работоспособности выкрутного пресса.

Заявляемое техническое решение пресса гидравлического выкрутного поясняется фигурами:

Фиг. 1 - общий вид пресса в исходном положении.

Фиг. 2 - место А на фиг. 1 при крайнем нижнем положении ползуна.

Фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3.

Пресс содержит станину 1, в направляющих которой установлен ползун 2 с возможностью вертикального перемещения посредством центрального гидроцилиндра 3 двустороннего действия, шток и корпус которого шарнирно соединены соответственно с ползуном и станиной. По обе стороны от центрального гидроцилиндра размещены два рычажных механизма замыкания, каждый из которых состоит из рычагов 4 и 5, шарнирно соединенных друг с другом, и замыкающего гидроцилиндра 6. Рычаг 4 соединен шарнирно со станиной 1, рычаг 5 - шарнирно с ползуном 2 и штоком гидроцилиндра 6, корпус которого шарнирно соединен со станиной 1.

В исходном крайнем верхнем положении ползуна осевая линия Г гидроцилиндра 6 не пересекает отрезок прямой ДЕ, соединяющий шарниры рычагов 4 и 5 в станине 1 и ползуне 2. На протяжении полного хода ползуна 2 угол пресс гидравлический выкрутной, патент № 2153947 между кинематическими осями рычагов 4 и 5 меньше 180o (см. фиг. 2). На ползуне 2 и станине 1 жестко закреплены верхняя и нижняя части выкрутного блока, каждая из которых состоит из корпуса 7, опорных призм 8 и поворотных секторов 9, опирающихся на ролики 10, смонтированные в корпусе 7. На призмах 8 и секторах 9 закреплены инструментальные вставки 11, контактирующие с изделием - коленчатым валом 12, подвергаемым выкрутке. В расточке станины 1 установлены валы 13, на которых смонтированы с возможностью поворота ступицы 14 и 15 выкрутных балок 16 и 17 П-образной формы и жестко закреплены ступицы 18 и 19 выкрутных рычагов (на фиг. не показаны). Выкрутные балки 16 и 17 прикреплены к поворотным секторам 9 нижней части выкрутного блока (на фиг. схематично показан выкрутной блок для шестиколенного вала, выкрутка которого осуществляется без применения выкрутных рычагов). Перемещение выкрутных балок и выкрутных рычагов производится гидроцилиндрами (на фиг. не показаны). В ползуне 2 установлена с возможностью вертикального перемещения балка 20 верхних левого и правого выталкивателей 21, размещенных между инструментальными вставками 11. Балка 20 соединена со штоками двух гидроцилиндров 22 двустороннего действия, корпуса которых жестко прикреплены к ползуну 2. Выталкиватели 21 скреплены с балкой 20. В крайнем нижнем положении ползуна 2 перемещение балки 20 вниз ограничено упорами 23, жестко установленными на станине 1. В нижней части станины установлена с возможностью вертикального перемещения балка 24 нижних левого и правого выталкивателей 25, размещенных между инструментальными вставками 11. Указанная балка соединена со штоками двух гидроцилиндров 26 двустороннего действия, с выталкивателями 25 и механизмом предотвращения перекоса, состоящего из двух рычагов 27 и торсионного вала 28. Рычаги 27 шарнирно соединены с балкой 24 и жестко с торсионным валом 28. Торсионный вал 28 установлен параллельно плоскости перемещения балки 24 с возможностью поворота в опорах 29 станины 1. Соединение балки 24 с рычагами 27 осуществлено цилиндрическими пальцами 30, оси которых параллельны оси вала 28, и цилиндрическими вставками 31, оси которых перпендикулярны оси вала 28. Рядом с прессом на полу или ниже его уровня размещен гидропривод с насосами, распределительной и контролирующей аппаратурой (на фиг. не показан).

Пресс работает следующим образом. В исходном положении (см. фиг. 1) ползун 2 находится в крайнем верхнем положении, удерживаемый давлением рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра 3. Балка 20 занимает крайнее верхнее положение, балка 24 - крайнее нижнее положение, выкрутные балки 16 и 17 и выкрутные рычаги установлены в положении горизонтального расположения линии разъема верхней и нижней частей выкрутного блока. После загрузки манипулятором (на. фиг. не показан) коленчатого вала 12 в инструментальные вставки 11 нижней части выкрутного блока и отвода манипулятора в исходное положение ползун 2 под действием собственной силы тяжести перемещается вниз до соприкосновения верхней и нижней частей выкрутного блока. При этом угол пресс гидравлический выкрутной, патент № 2153947 между кинематическими осями рычагов 4 и 5 меньше 180o, например 165o. При движении ползуна 2 вниз штоки гидроцилиндров совершают возвратно-поступательное движение: примерно на 1/2 хода ползуна от верхнего положения перемещаются внутрь цилиндра и на остальной части хода - наружу, причем все штоковые и поршневые полости гидроцилиндров 3 и 6 соединены общей магистралью с насосами и баком. Указанная магистраль соединена со штоковой полостью гидроцилиндра через управляемый дроссель, а с баком - через предохранительный клапан (все элементы гидропривода на фиг. не показаны). Для заполнения рабочей жидкостью всех штоковых и поршневых полостей гидроцилиндров 3 и 6 в каждый момент времени перемещения ползуна 2 вниз должно выполняться условие:

Q пресс гидравлический выкрутной, патент № 2153947 f3V3 пресс гидравлический выкрутной, патент № 2153947 2f6V6,

где Q - производительность насосов; f3, V3, f6 и V6 - площадь диаметров штоков цилиндров 3 и 6 и скорость их перемещения соответственно (знаки "+" или "-" принимаются соответственно при движении штоков наружу и внутрь гидроцилиндров 6).

При возвратно-поступательном движении штоков гидроцилиндров 6, обусловленном предложенным взаимным расположением рычагов 4 и 5 и гидроцилиндра 6, приемлемая для выкрутного пресса продолжительность перемещения ползуна 2 вниз (2,5...3 с) достигается без установки бака рабочей жидкости на верхней плоскости станины, клапанов наполнения и гидроаккумуляторов. Примерно на 1/2 хода ползуна 2 от верхнего положения перемещение ползуна осуществляется с большой скоростью (0,4...0,5 м/с) и на остальной части хода - с малой скоростью (0,1...0,15 м/с).

При нижнем положении ползуна 2 между балкой 20 и упорами 23 имеется небольшой зазор (2... 5 мм). После достижения ползуном 2 крайнего нижнего положения рабочая жидкость нагнетается в поршневые полости гидроцилиндров 3 и 6, чем обеспечивается необходимое при выкрутке коленчатого вала усилие замыкания верхней и нижней частей выкрутного блока. В случае возникновения при выкрутке коленчатого вала вертикальной перегрузки выкрутного блока ползун 2 перемещается вверх, преодолевая сопротивление гидроцилиндров 3 и 6 и момент трения в шарнирах рычагов 4 и 5, что возможно при пресс гидравлический выкрутной, патент № 2153947 < 180o.

После выкрутки коленчатого вала 12 в поршневые полости гидроцилиндров 22 нагнетается рабочая жидкость. Балка 20 удерживается от перемещения вниз упорами 23. Под действием усилия гидроцилиндров 22 ползун вместе с верхними инструментальными вставками 11 перемещается вверх, коленчатый вал 12 удерживается от перемещения вверх верхними выталкивателями 21. При разных усилиях на левом и правом выталкивателях 21 перекос балки 20 предотвращается вследствие ее силового контакта с упорами 23.

Дальнейшее перемещение ползуна 2 вверх осуществляется нагнетанием рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 3. На всем протяжении хода ползуна вверх штоковые и поршневые полости гидроцилиндров 6 и поршневая полость гидроцилиндра 3 соединены со сливной магистралью.

После прихода ползуна в крайнее верхнее положение (или несколько ранее) рабочая жидкость нагнетается в поршневые полости гидроцилиндров 26, балка 24 вместе с нижними выталкивателями 25 и коленчатым валом 12 перемещается вверх, после чего поворотные секторы 9 возвращаются в исходное положение, манипулятор (на фиг. не показан) выносит коленчатый вал 12 за пределы пресса.

При разных усилиях на левом и правом выталкивателях 25 перекос балки 24 предотвращается сопротивлением скручиванию торсионного вала 28. Незначительный перекос балки 24 вследствие упругих деформаций вала 28, рычагов 27, пальцев 30 и вставок 31, а также зазоров в шарнирах не вызывает дополнительных нагрузок в элементах механизма предотвращения перекоса благодаря повороту цилиндрических вставок 31 относительно балки 24.

Предлагаемые конструктивные решения (рычажный механизм замыкания, механизм предотвращения перекоса балки нижних выталкивателей и упоры для балки верхних выталкивателей) могут быть применены в гидравлических прессах другого назначения, например в прессах двойного действия для листовой и объемной штамповки удлиненных в плане изделий.

Наверх