Устройство для получения длинномерных изделий на горизонтальном гидравлическом прессе

Устройство для получения длинномерных изделий на горизонтальном гидравлическом прессе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: производство простых профилей прессованием. Устройство содержит контейнер, матрицу, пресс-штемпель с приводом и устройство контроля скорости пресс-изделия в виде приводного барабана для намотки выпрессовываемого изделия и механизма синхронизации скорости выхода выпрессовываемого изделия и окружной скорости барабана. Последний выполнен в виде гидроцилиндра, гидромотора, генератора , двигателя с выходным редуктором и блока формирования электрических импульсов . Шток гидроцилиндра механически связан с пресс-штемпелем пресса. Рабочая полость гидроцилиндра гидравлически связана с гидромотором с возможностью возврата отработанной жидкости в рабочую полость. Выходной вал гидромотора жестко связан с генератором, при этом последний электрически связан с входом блока формирования электрических импульсов, выход которого связан с двигателем. Двигатель через выходной редуктор жестко связан с барабаном . 1 ил. Ё

00&3 ООВЕтских

СОЦИАЛИС т И <ВСКИХ

РЕСПУВЛИК (5I)5 В 21 С 31/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4780465/27 (22) 09.01.90 (46) 07.12.92. Бюл. М 45 (71) Уральский политехнический институт им. С. M. Кирова и Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов (72) Л, А. Фыгин, Е. А. Фыгин, Л. M. Железняк, С. И. Паршаков и А, B. Миллер (56) Заявка ФРГ % 2149867, кл. В 21 С 31/00, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРЕССЕ (57) Использование: производство простых профилей прессованием. Устройство содержит контейнер, матрицу, пресс-штемпель с приводом и устройство контроля скорости пресс-изделия в виде приводного барабана

Изобретение относится к производству простых профилей прессованием на горизонтальных гидравлических прессах и может быть использовано в тех условиях, когда требуется согласование скорости истечения металла и скорости вспомогательных механизмов, например моталки. Устройство может быть полезно. например, при высокоскоростном прессовании изделий малого сечения из легкодеформируемых цветных металлов и сплавов.

Известен способ поддержания постоянной скорости прессования металлических профилей, который заключается .в том. что. в целях определения фактического значения скорости прессования контролируется.. Ж„„1779426 А1 для намотки выпрессовываемого изделия и механизма синхронизации скорости выхода выпрессовываемого изделия и окружной скорости барабана. Последний выполнен в виде гидроцилиндра, гидромотора, генератора, двигателя с выходным редуктором и блока формирования электрических импульсов. Шток гидроцилиндра механически связан с пресс-штемпелем пресса. Рабочая полость гидроцилиндра гидравлически связана с гидромотором с возможностью возврата отработанной жидкости в рабочую полость. Выходной вал гидромотора жестко связан с генератором, при этом последний электрически связан с входом блока формирования электрических импульсов, выход которого связан с двигателем. Двигатель через выходной редуктор жестко связан с барабаном. 1 ил. скорость перемещения тянущего устройства. Полученный в результате замера сигнал, характеризующий фактическое значение скорости прессования, подают в блок регулирования расхода масла. используемого для приведения в движение плунжера пресса.

Недостатком данного способа является то, что скорость основного процесса (прессования) предопределяется скоростью вспомогательного оборудования (тянущего устройства), которую необходимо согласовать со; последняя же, е свою очередь, зависит от скорости прессования. Кроме того. замер и синхронизация скорости возможны только при низких скоростях истечения и при отно177942б

50 сительно небольшой длине пресс-изделия, не превышающей полной длины хода тянущего устройства. Для горячего прессолания длинномерных изделий малого сечения с высокой скоростью истечения данный способ неприемлем также из-за высокой вероятности пластического удлинения горячего пресс-изделия.

Известна также система управления процессом гидравлического прессования, которая содержит датчик положения пуансона и датчик давления рабочей жлдкости в цилиндре, Благодаря системе, прессование прекращается сразу после прохождения пуансоном заданного конечного положения, По тому же принципу работает устройство для уменьшения конечной скорости прессштока экструзионного пресса.

Общим недостатком этих устройств является то, что их системы управления работают не в течение всего процесса прессования, а фактически служат для управления его конечной фазой, что обусловлено особенностями процесса экструзии.

Известно устройство для определения скорости выхода пресс-изделия из пресса, . выбранное в качестве прототипа. Устройство содержит контейнер, матрицу, прессштемпель (пуансон) с приводом и датчик перемещения и ресс-штем пеля. Исходной величиной для определения скорости выхода пресс-изделия служит связанная с этой скоростью постоянной зависимостью скорость перемещения пуансона. Измерение скорости перемещения пуансона производится путем подсчета импульсов, вырабатываемых в течение определенного времени датчиком его перемещения, Определение соотношения скорости выхода пресс-изделия и скорости перемещения пуансона производится путем однократного сравнения определенного расстояния, проходимого пресс-изделием, с соответствующим перемещением пуансона, Недостатком указанного устройства является то, что регистрация скорости пуансона производится по косвенному признаку— по количеству импульсов, вырабатываемых за определенное время датчиком, не имеющим прямого отношения к скорости истечения материала. При этом невысокая точность поддержанля скорости истечения пресс-изделия обусловлена самим принципом, заключающимся в определении скорости перемещения пресс-.изделия посредством регистрации скорости перемещения пуансона. Известно, что скорость истечения изделия превышает скорость пуансона в 2 раз (М вЂ” коэффициент вытяжки при прессовании). Очевидно, что величи5

40 на перемещения пуансона при .прессовании, по сравнению с длиной пресс-изделия, невелика (она приблизительно равна длине заготовки), и ее измерение с требуемой в известном устройстве точностью на практике затруцнительно. Поэтому ошибка, допущенная в определении скорости прессования или пути, пройденного пуансоном, увеличивается при определении скорости истечения по прототипу прямо пропорционально значению вытяжки при прессовании. Коэффициенты вытяжки при прессовании достаточно велики и достигают, как известно, десятков и сотен единиц.

Пример. По условию постоянства объемов в процессе прессования

V1Г1 1/oFQ. откуда следует, что 1 lp

Ч Г1 где V1 — скорость истечения пресс-изделия;

Vp — скорость прессования;

Е1 — площадь поперечного сечения пресс-изделия;

Гс, — площадь поперечного сечения внутрснней втулки контейнера (площадь поперечного сечения слитка после его рас прессовки).

Если, например,,циаметр распрессованного слитка dp=200 мм, а диаметр очка матрицы d1=20 мм, то получаем

1/1 l-0 d20 2002

1/о Е1 d 1 20

Таким образом, ошибка в определении скорости истечения пресс-изделия при регистрации скорости движения пуансона по известному устройству, согласно рассмотренному примеру, увеличивается в 100 раз; это приводит к значительному рассогласованию скорости пресс-изделия со скоростью вспомогательного оборудования и вытекающими отсюда негативными последствиями. При смотке прессуемого длинномерного изделия это рассогласования порождает либо образование петли излишнего металла, что вызывает некачественную его намотку и резко снижает уровень техники безопасности на данном участке, либо привоцит к значительному натяжению сматываемого профиля, сопровождающемуся недопустимыми нарушениями геометрии его поперечного сечения, образованием участков локализованной деформации, а s ряде случаев — ведущее к обрывам. При этом снижается производительность оборудования и ухудшается качество продукции.

На практике прессование часто осуществляют с еще более значительными отношениями clp/cl1, следовательно, ошибки

1779426

40

50 будут еще более возрастать, а последствия становится более тяжелыми, Кроме того, сравнение скоростных параметров истечения материала и перемещения пуансона по прототипу производится однократно, а не на протяжении всего процесса прессования, что может обеспечить нормальную работу оборудования лишь при условии постоянства давления рабочей жидкости гидросистемы пресса. Однако в условиях общецеховой централизованно гидросистемы, давление в которой может изменяться скачкообразно в зависимости от колебаний расхода жидкости при различных вариантах включения цехового оборудования, контроль за изменением скорости перемещения пуансона и согласование скоростей вспомогательных устройств желательно производить на протяжении всего процесса прессования, Целью предлагаемого изобретения является повышение качества изделий и производительности путем синхронизации скорости истечения металла из очка матрицы и скорости рабочих органов вспомогательных механизмов, например моталки.

Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, устройство контроля скорости пресс-изделия выполнено в виде приводного барабана для намотки выпрессовываемого изделия и механизма синхронизации скорости выхода выпрессовываемого изделия и окружной скорости барабана, выполненного в виде гидроцилиндра, гидромотора, генератора, двигателя с выходным редуктором, а также блока формирования электрических импульсов, при этом шток гидроцилиндра механически связан с пресс-штемпелем пресса, рабочая полость гидроцилиндра гидравлически связана с гидромотором с возможностью возврата отработанной жидкости в рабочую полость, выходной вал гидромотора жестко связан с генератором, последний электрически связан со входом блока формирования электрических импульсов, выход которого связан с двигателем, который через выходной редуктор жестко связан с барабаном.

Более подробно сущность изобретения изложена ниже. Скорость истечения прессуемого изделия и ее колебания в предлагаемом устройстве регистрируют за счет использования скоростного напора жидкости, вытекающей иэ установленного параллельно рабочему гидроцилиндру копирующего гидроцилиндра, с помощью которого моделируют основной процесс прессования, в частности — его скоростной режим. Для этого шток копирующего гидроцилиндра механически связывают с прессштемпелем, в результате чего шток полностью повторяет перемещения пресс-штемпеля. Таким образом, любые колебания скорости плунжера рабочего гидроцилиндра (и, соответственно, скорости истечения прессуемого изделия) вызывают пропорциональные колебания параметров струи жид-. кости, истекающей через выходной канал копирующего гидроцилиндра. Эти параметры любым из известных способов, например, регистрируя количество оборотов гидромотора, работающего от потока вытекающей из копирующего гидроцилиндра жидкости, преобразовывают в электрический сигнал, например, с помощью генератора электрического тока, приводимого в действие гидромотором, и на клеммах генератора получают скоростной график процесса прессования в изменяющихся параметрах электрического тока Электрический сигнал обрабатывают в усилителе или тиристорном преобразователе. подают его на электропривод вспомогательных механизмов, например, моталки, и обеспечивают тем самым соответствие изменения скорости намотки любым колебаниям скорости прессования.

Таким образом, в условиях отсутствия средств и возможностей непосредственного измерения скорости истечения пресс-изделия получение информации об изменении скорости истечения с использованием предлагаемого устройства производится параллельным и одновременным копированием основного процесса прессования, который в полной мере моделируется.на жидкостной среде, позволяющей производить учет колебаний скорости истечения доступными методами.

Патентный поиск, выполненный в данной области техники, не выявил технические решения, имеющие сходные признаки с заявленным: ни в одном из известных технических решений скорость истечения пресс-изделия не синхронизируют со скоростью вспомогательного оборудования путем использования каких-либо способов и устройств, копирующих процесс прессования и воздействующих на скоростной режим изменением параметров электрического тока.

На этом основании можно сделать вывод, что предлагаемое устройство для получения длинномерных изделий на горизонтальном гидравлическом прессе удовлетворяет критерию "существенные отличия".

Предлагаемое устройство для получения длинномерных изделий с синхронизацией скорости смотки со скоростью истечения может быть использовано на гидравлическом прессе практически любой

1779426 конструкции. В качестве примера конкретной реализации рассмотрено его применение на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 15 МН, производящем бухтовую заготовку диаметром 5 8 — 16 мм способом горячего прессования. Температура заготовки (слитка диаметром 165 мм) 710—

790 С, диаметр внутренней втулки контейнера 170-172 мм. Прессуемые сплавы:

ЛС59 — 1, ЛС58 — 2, ЛС63 — 3, Л63, т.е. в основном свинцовистые латуни. Коэффициент вытяжки достигает 860, скорость истечения металла до 20 м/с, длина получаемого пресс-изделия до 200 м. Прежде чем продолжить рассмотрение примера, имеет смысл изложить нижеследующую информацию.

Под термином "копирующий гидроцилиндр" (в дальнейшем — КГ) строго теоретически подразумевается гидравлический цилиндр, который по своим геометрическим параметрам (объем, внутренний диаметр, длина) полностью соответствует внутренней полости рабочего контейнера гидравлического пресса, при атом рабочий объем КГ должен соответствовать объему слитка или заготовки, подвергающимся прессованию.

В этом случае, при равновеликих сечениях выходного канала КГ и очка матрицы скорость истечения металла из контейнера и жидкости из КГ будут равны. Объемные же скорости истечения будут равны даже при разных.выходных сечениях.

Из вышесказанного следует, что для получения информации об изменениях скорости истечения металла с целью ее дальнейшего использования задача сводится к тому, чтобы измерить объемную скорость истечения жидкости через выходной канал, Решение данной задачи осуществляется с помощью гидромотора, который, пропуская через себя вытекающую из КГ жидкость, развивает скорость вращения, соответствующую объемной скорости истечения жидкости. Всякое изменение скорости ее истечения влечет за собой соответствующее, практически безынерционное, изменение скорости вращения вала гидромотора.

Для удобства снятия показаний о числе оборотов вала гидромотора, скорости истечения жидкости (металла) и ее изменениях на вал гидромотора устанавливается тахогекератор. Напряжение на клеммах тахогенератора, в зависимости от оборотов вала гидромотора, в любой момент времени будет отражать скорость истечения жидкости и металла. а также ее изменения во времени, фиксируемые вольтметром, Колебания напряжения на клеммах тахогенератора од5

55 новременно можно использовать в качестве управляющего сигнала для согласования скоростей вращения наматывающих устройств, подавая его на тиристорное управление приводом, Привод наматывающих устройств под влиянием колебаний напряжения тахогенератора будет ускорять или замедлять обороты моталки, согласуя их со скоростью истечения жидкости, тем самым обеспечивая синхронную намотку изделия.

Таковы общие аспекты использования предлагаемого устройства для регулирования и согласования скорости вращения наматывающих устройств со скоростью истечения металла при прессовании на гидравлическом прессе. Основное достоинство технического решения заключается в том, что регулирование производится по изменению прямого основного параметра — объема истекающего металла (жидкости) в единицу времени, в то время как все известные устройства и способы основываются на регулировании скорости по изменению различного рода косвенных параметров, не в полной мере отражающих сам процесс истечения, что снижает их точность и чувствительность.

Согласно варианту примера конкретного осуществления способа рассмотрено его применение на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 15 МН, прессующего длинномерную бухтовую заготовку. На задней поперечине пресса закреплен копирующий гидроцилиндр объемом 10...12 дмз с диаметром поршня, равным внутреннему диаметру рабочей втулки контейнера 170 мм, Учитывая, что время прессования (рабочий ход) длится 10...12 с, объемная скорость истечения жидкости составит приблизительно l литр в секунду.

При такой скорости истечения жидкости гидромотор может развить мощность 3...4 кВт; соответственно, напряжение на тахогенераторе составит несколько сот вольт, что является явно излишним, т.к. для регулирования скорости привода наматывающих устройств достаточно напряжения и несколько десятков милливольт.

К тому же нежелательно расходование усилия подвижной поперечины на дополнительное выдавливание жидкости из КГ. Во избежание неоправданных потерь мощности пресса, применяя принцип масштабирования, уменьшим пропооционально объем

КГ до уровня 1...1,2 дм . Тогда мощность гидромотора может быть понижена до

0,2...0,5 кВт, что обеспечит напряжение на

1779426

10 клеммах серийного тахогенератора на уровне нескольких десятков вольт.

В данном случае абсолютная величина исходящего регулирующего сигнала не является параметром, ограничивающим применение устройства.

Величину регулирующего сигнала можно получить в любых необходимых размерах, варьируя объем КГ и применяя различные типы серийных гидромоторов и тахогенераторов, при этом размеры этих приборов по сравнению с размерами пресса ничтожно малы. Так, например, гидромотор мощностью 0,6 кВт со скоростью вращения в пределах 10.„2500 об/мин и расходом рабочей жидкости до 8 дм /с имеет длину 200 мм и массу 4,5 кг. С учетом того, что габариты тахогенератора еще меньше, эти приборы для реализации необходимых параметров образуют устройство массой около 5 кг. В конечном итоге регулирующее устройство можно довести до уровня типового прибора, пригодного для установки на любом гидравлическом прессе с соответствующей настройкой.

На чертеже приведена схема, иллюстрирующая один из возможных вариантов конкретной реализации устройства.

Устройство содержит плунжер 1 с пресс-штемпелем 2 и пресс-шайбой 3 с возможностью их воздействия на заготовку 4, находящуюся в контейнере 5. Формообразующим инструментом является матрица 6 для получения пресс-изделия 7, которое после смотки в виде бухты 8 помещается на моталке 9. Копирующий гидроцилиндр 10 установлен неподвижно на станине пресса или на полу цеха. Гидроцилиндр 10 снабжен поршнем 11 и штоком 12, имеющим жесткую связь с плунжером 1 через кронштейн

13 с настроечными гайками 14 и 15. Гидроцилиндр 10 имеет выходной канал 16.

Устройство включает также клапан 17, трубопровод 18, гидромотор 19, соединен-. ный с генератором 20 электрического тока, блок 22 обработки и усиления сигнала, электропривод 24 моталки, наполнительный бак

25 и обратный клапан 26.

Электрический сигнал 21, несущий информацию о скорости истечения, и электрический импульс 23. показаны на фиг. стрел ками.

Устройство работает следующим образом.

Процесс прессования начинается включением рабочего давления, под воздействием которого плунжер 1 пресса посредством пресс-штемпеля 2 и пресс-шайбы 3 воздействует на заготовку 4, находящуюся в замкнутом пространстве контейнера 5. Под

55 воздействием плунжера 1 материал заготовки начинает выпрессовываться через очко матрицы 6 в виде пресс-изделия 7 заданной формы, которое на выходе из пресса сматывается в бухту 8 моталкой 9.

Копирующий гидроцилиндр 10, установленный неподвижно на станине пресса или полу цеха, с поршнем 11 и штоком 12, имеющим жесткую связь с плунжером 1 через кронштейн 13, вступает в работу ранее, чем начинается основной процесс прессования — для разгона моталки до рабочей скорости, для чего величина "а" холостого хода кронштейна 13 выставляется настроечными гайками 14 и 15 в.соответствии с длиной холостого рабочего хода плунжера 1.

Через кронштейн 13 и гайку 15 плунжер 1 пресса воздействует на поршень 11 со штоком 12; перемещая их вперед с той же линейной скоростью, что и пресс-шайбу 3.

Жидкость, находящаяся в гидроцилиндре

10, вытесняется через выходной канал 16, открывая клапан 17, по трубопроводу 18 поступает в гидромотор 19, соединенный с генератором 20 электрического тока, и после отработки сливается в наполнительный бак

25. Объем вытесненной из гидроцилиндра

10 в единицу времени жидкости зависит от скорости перемещения поршня 11 (плунжера 1) и определяет, в свою очередь, скорость вращения турбины гидромотора 19 и якоря генератора 20. Ток, вырабатываемый генератором, будет иметь в каждый момент времени характеристики (силу тока, напряжение), соответствующие числе его оборотов, Таким образом, значения пара- метров электрического тока на клеммах генератора 20 будет соответствовать уровню скорости истечения жидкости иэ копирующего гидроцилиндра 10. следовательно, и скорости истечения пресс-изделия 7 в параллельно идущем основном процессе прессования. Электрический сигнал 21, несущий информацию об уровне скорости истечения пресс-изделия 7, поступает к блок

22 обработки и усиления. откуда в виде управляющего электрического импульса 23 подается на электропривод 24, который приводит во вращение моталку 9 со скоростью, соответствующей скорости истечения пресс-изделия 7. Заполнение копирующего гидроцилиндра 10 отработанной жидкостью происходит при обратном ходе плунжера 1 из наполнительного бака 25 через обратный клапан 26.

Формула изобретения

Устройство для получения длинномерных изделий на горизонтальном гидравлическом прессе, содержащее контейнер. матрицу, пресс-штемпель с приводом и уст1779426

Составитель Л.Железняк

Техред М.Моргентал КоРРектоР Н,Король

Редактор В,Трубченко

Заказ 4404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ройство контроля скорости пресс-изделия, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества изделий и производительности, устройство контроля скорости пресс-иэделия выполнено в виде приводного барабана для намотки выпрессовываемого иэделия и механизма синхронизации скорости выхода выпрессовываемого изделия и окружной скорости барабана, выполненного в виде гидроцилиндра, гидромотора, генератора, двигателя с выходным редуктором, а также блока формирования электрических импульсов, при этом шток гидроцилиндра механически связан с пресс-штемпелем пресса, рабочая полость гидроцилиндра гидравлически связана с

5 гидромотором с возможностью возврата отработанной жидкости в рабочую полость, выходной вал гидромотора жестко связан с генератором, последний электрически связан с входом блока формирования электри10 ческих импульсов, выход которого связан с двигателем, который через выходной редуктор жестко связан с барабаном.