Верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой

Верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ВЕРХНИЙ УЗЕЛ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ СРЕДОЙ, содержащий охватываемый обмоткой , скрепляющей .станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и отк хлтой полостью, :ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, отличающийся тем, что, с целью снижения метёшлоемкости и повышения нгщежности путем уменьшения напряжения в опасном сечении, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным i 1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки - равным 1,151 ,2.Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А..SUau(М5ПВ 212 26/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3366735/25-27 (22) 16.12 ° 81 (46) 15.04.84. Бюл. Р .14 (72) В.К.Белянинов, Г.А.Кривонос, В.Н.Сысоев, А.Н.Курович, Ю.Б.Краснокутский, Л.Д.Гольман,Е.С.Носков, В.С.Козлон и N.M.Агафонов (71) Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектноконструкторский институт металлургического машиностроения (53) 621 983.044 (088.8) (56) 1.Малогабаритные специализи рованные гидравлические прессы с предварительно напряженными станинами. Труды ВНИИМЕТМАШ. Сборник научных работ Р 34. Под ред. акад.

A.И Целикова. с. 168-193, рис.100 (прототип). (54) (57) ВЕРХНИЙ УЗЕЛ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ

СРЕДОЙ, содержащий охватываемый обмоткой, скрепляющей .станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, -ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения металлоемкости и повышения надежности путем уменьшения напряжения в опасном сечении, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным

1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки — равным 1,151,2.

1085658

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в гидравлических прессах для листовой штамповки эластичной средой.

Наиболее близким к изобретению 5 по технической сущности и достигаемому результату является верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой, содержащий охватываемый .обмоткой, скрепля-1() ющей станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, 15 установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости (1 3.

Благодаря размещению эластичной подушки в полости ригеля обеспечива- ется благоприятное напряженное состояние последнего..Однако в известном устройстве при работе с высокими давлениями затруднительно обеспечить достоточный запас прочности ригеля из-за возникающих в нем больших напряжений. Уменьшить эти напряжения можно, увеличив толщину ригеля, что ведет к повышению металлоемкости конструкции.

Целью изобретения является сниже ние металлоемкости и повышение надежности путем уменьшения напряжения . в опасном сечении.

Цель достигается тем, что.в верхнем узле гидравлического пресса для 35 штамповки эластичной средой, содержащем охватываемый обмоткой, скрепляющей станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, ширина которой 4() не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным 1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки - равным 1,15-1,2 °

На фиг. 1 изображен гидравлический пресс, использующий описываемый верхний узел, поперечное сечением на фиг. 2 — схема нагружения ригеля верхнего узла пресса; на фиг. 3 верхний ригель с изображением эпюры напряжений в нем, сечение; на фиг.4- 55 верхний ригель с наклеенными на нем датчиками, сечение.

Гидравлический пресс для штамповки эластичной средой, содержащий описываемый верхний узел, состоит из стоек 1 и арок 2, скрепленных между собой обмоткой 3 из высокопрочной ленты и образующих станину пресса, в нижней части которой находится нижний ригель 4 с рабочим цилиндром, 65

5 и плунжером 6, несущим подвижную траверсу 7, помещенную в направляющие 8, а в верхней части станины на- ходится верхний узел пресса, образованный ригелем 9, имеющим цилиндрическую наружную поверхность 10 и полость 11, в которой помещена эластичная подушка 12. Стол 13 с формблоками 14 и заготовками 15 перемещают с позиции загрузки (не показана) в рабочую зону пресса и останнвливают под подушкой 12. В рабочий цилиндр 5 от источника давления подают рабочую жидкость, плунжер 6 перемещает подвижную траверсу 7 со столом 13, несущим формблоки 14 и заготовки 15 до замыкания с эластичной подушкой 12. При дальнейшем ходе плунжера б происходит всестороннее сжатие эластичной среды и производится штамповка.

Наиболее нагруженной частью пресса является ригель его верхнего узла, прочность которого определяет надежность всей конструкции в целом.

На фиг. 2 показана схема нагружения верхнего ригеля, определяющая

его напряженное состояние и найден ные соотношения между заданной величиной толщины h эластичной подушки, наружным радиусом Я верхнего ригеля, равным 1,7-1,9 h, глубиной полости й, равной (1,15-16)Ъ . Это соотношение получено экспериментально на металлической модели пресса при различных соотношениях указанных выше параметров. На фиг. 3 показаны эпюры напряжений в ригеле при его нагру жении. Кривая, обозначенная сплошной линией, получена с использованием соотношения наружного радиуса ригеля, равного 1,7-1,98, и глубиной полости, равной 1,15-1,2 4, при 8 0,8 Р . При этом напряжения в опасном сечении I --I ригеля близки к нулевым, так как момент сил, действующий в этом сечении от воздействия обмотки и эластичной среды, близок к нулю. Это обусловлено определенными выше соотношениями размеров ригеля и подушки.

Штрихами обозначена эпюра напряжений, возникающих в ригеле, при отличном от оптимального соотношения указанных параметров. В опасном сечении 1 -Ъ ригеля возникают максимальные найряжения. Таким образом, используя определенные соотношения размеров наиболее нагруженного узла пресса - верхнего ригеля с эластичной подушкой, возможно создахь мощные надежные прессы для штамповки эластичной средой высокопрочных материалов при давлении на заготовку 1000-1500 кгс/см

Расчеты и эксперименты, в;ходе которых выявлены оптимальные размеры

1085658

Датчик Напряжение, MIla при глубине полбсти

l 4» 41»

В=2,2Ь В 2,0Ь В=1,9Ь В=1,8Ь В=1,7Ь В=1,6Ь

32

35 - 41

42

+ l2 + 14 ..+ 10

+ 12 + 30 +2) З + 155, + 165 + 110 + 160 + 112 + 156

+ 132 + 140 + 9

+ 86

+ 90

+ 142

+ 16 + 44

+ 35

+ 48 + 31

+ 4

+ 100

0 з - 1 ж + 165 + 156

+ 80

+ 76

+ 100

Ъ

Из табл. 1 следует, что с увели-. Таким образом, при фиксированных чением глубины полости (от R= 2,2 h значениях радиуса ригеля Р и глубидо Ъ= 2,0 Ъ) при приложении нагрузки ны Н оптимальным является соотношвнапряжение по галтели возрастает от 45 ние bfp= 1,7-1,9 °

132-155 до 140-165 МПа, а при вер- На втором этапе исследоваиня опрешине (см. датчик ж) уменьшается от делено оптимальное заполнение полос165 до 156 МПа. При дальнейшем увели- ти подушкой для ригеля данного ради» чении глубины ф(Р= 1,9 h Р= 1,8Ъ уса и данной глубины полости. Для

1,7 Ъ) происходит резкое падение 5Q этого в ригеле с обввношениемЪЯ1,8 напряжений в галтели и при вершние . (при Ъ= Н ) постепенно уменьшена высо(см. датчики в,г,ж)до 76-112 МПа. та подушки отН=З до Н= 1,25 Ъ .

При дальнейшем увеличении глубины Нагрузка и тенэометрирование Про.полости общая жесткость несколько водятся при давлении в подушках. уменьшается R 1,6Ъ .и напряжения у 100 МПа. на галтели прн вершине (датчики Результаты тенэометрирования приз,г,a) снова возрастают. ведены в табл. 2. радиуса наружной поверхности верхнего ригеля и глубины его полости, приведены на модулях из оптического стекла. Опасными являются сеченйя

1 — 1 внутри галтели и сечения и -1Г1 при вершине верхнего ригеля.

С целью экспериментального определения оптимального соотношения

-параметров )< и Ъ, критерием которого является напряженное состояние верхнего ригеля, изготовлено 6 моделей 10 ригелей с различным соотношением Й и Ь, Исследование проводится методом тензометрирования с помощью тенэорезисторов сопротивлением 70 Ом и базой 1 мм.

Наиболее опасными сечениями являются те, где наклеены датчики

S, z, x, по их показаниям и опре-1 деляются растягивающие напряжения в опасных сечениях. С целью расшире,ния сведений о напряженном состоянии верхнего ригеля наклеены датчики на его стенки а, 6, д, е .

Тензометрирование проводится при давлении в подушке 100 МПа. При этом тензометрируются ригели одинакового радиуса R с различной глубиной полости. Высота подушки при этом всегда равняется глубине полости, /т.е.b = Н wl,á < ЪЯ< 2,2.

Исследование проводится в два этапа: на первом этапе выбирается

/оптимальное соотношение R и h, в этом случае U=h.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

1085658

Т а б л и ц а 2

Напряжение, 6, МПа, при высоте подушки

Датчик

Н =h Н=1,lh Н=1,15h И=1,2h 8=1„25h — 49

72

38 — 43

+ l2 + 12

Ь + 100 + 96

+ 15

+ 16

+ l0

+ 93

+ 85

+ 90

+ 65

+ 62

+ 68

+86 +71

+ 34 + 24

+ 27

+ 22

+ 2

X + 75 + 82

+ 80

+ 91

+ 100. Иэ табл. 2 видно, что с уменьшением высоты подушки напряжения в галтели (сечение I -I, датчики в и г) уменьшаются от 71-96 )to 62-85 МПа, а при вершине (сечение I -(6, датчик ж) увеличиваются от 76 до

100 ИПа.

Такое перераспределение напряжений, а именно снижение напряжений в сечение T - t и увеличение напряжений в сечение .-lJ при сохранении равновесия внешних .и внутренних сил, приложенных к ригелю, делает его равнопрочным.

Таким образом, при фиксировании

25 радиуса наружной поверхности ригеля

Й и глубине его полости Н соотношение Н)% = 1,15«. 1,2 является оптимальным, так как в этом случае напряжения в опасных сечениях близки

3О по величине.

Применение данных соотношений радиуса наружной поверхности верхнего ригеля и глубины его полости позволит значительно повысить его

З5 надежность и прочность беэ увеличения металлоемкости конструкции., 1085б58

1085658

«6

Ж

Составитель М.Мнщенкова

Редактор М.Дылын Текред И.Метелева КорректорЮ.Макаренко

Ъ/

Заказ 2122/7 Тиран 796. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная,4