Результат интеллектуальной деятельности: БЕСШАБОТНЫЙ МОЛОТ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути является бесшаботный молот, содержащий вертикальную станину, в направляющих которой установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения верхняя и нижняя бабы, систему средств пневмосвязи с каналом, средством перемещения верхней бабы, выполненным в виде газофазной среды, пневмотрубопроводами и приводами, установленную в верхней рабочей зоне станины систему средств гидросвязи с каналами, средством перемещения нижней бабы, выполненным в виде жидкофазной среды, и приводами, установленную в нижней рабочей зоне станины, функционально обеспечивающие перемещение соответственно верхней и нижней баб, причем приводы баб выполнены в виде центральных и боковых штоков с возможностью взаимодействия одними торцами с торцевыми поверхностями указанных баб, а другими торцами - с жидкофазным и газофазным средствами перемещения, при этом центральный шток нижней бабы выполнен с поршнем, функционально разделяющим полость центрального канала гидросвязи на две верхнюю и нижнюю технологические зоны (Ю.А.Бочаров. «Кузнечно-штамповочное оборудование». М., «Академия». 2008, с.415-416).

Однако такое техническое решение вертикального бесшаботного молота не исключает неоднократных повторных ударов центрального штока по нижней плоскости дополнительной (нижней) бабы при отскоке после соударения с основной бабой, что снижает надежность работы молота.

Технической задачей данного изобретения является повышение надежности работы бесшаботного молота за счет исключения соударения друг о друга его конструктивных элементов, в частности повторных ударов центрального штока по нижней плоскости дополнительной бабы при отскоке после соударения с основной бабой.

Поставленная техническая задача решается посредством того, что бесшаботный молот, содержащий вертикальную станину, в направляющих которой установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения верхняя и нижняя бабы, систему средств пневмосвязи с каналом, средством перемещения верхней бабы, выполненным в виде газофазной среды, пневмотрубопроводами и приводами, установленную в верхней рабочей зоне станины систему средств гидросвязи с каналами, средством перемещения нижней бабы, выполненным в виде жидкофазной среды, и приводами, установленную в нижней рабочей зоне станины, функционально обеспечивающие перемещение соответственно верхней и нижней баб, причем приводы баб выполнены в виде центральных и боковых штоков с возможностью взаимодействия одними торцами с торцевыми поверхностями указанных баб, а другими торцами - с жидкофазным и газофазным средствами перемещения, при этом центральный шток нижней бабы выполнен с поршнем, функционально разделяющим полость центрального канала гидросвязи на две верхнюю и нижнюю технологические зоны, согласно изобретению дополнительно снабжен средством торможения нижней бабы, выполненным в виде стакана, установленным в нижней технологической зоне центрального канала гидросвязи с возможностью обхвата поршня центрального штока нижней бабы и возвратно-поступательного перемещения относительно него, при этом поршень нижней бабы выполнен, по меньшей мере, с одним отверстием, оснащенным обратным клапаном, выполненным в виде шайбы, установленной между нижним торцом поршня нижней бабы и днищем средства торможения.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где

- на фиг.1 схематично изображен продольный разрез бесшаботного молота;

- на фиг.2 - увеличение по фиг.1.

Бесшаботный молот содержит систему 1 средств гидросвязи, в частности, с двумя боковыми цилиндрами 2, соединенными каналами 3 с одним центральным цилиндром, нижняя технологическая зона в виде полости 4 и верхняя технологическая зона в виде полости 5 которого разделены средством торможения нижней бабы, выполненным в виде стакана 6. Также содержит привод нижней бабы в виде центрального штока 7 с обратным клапаном в виде шайбы 8, поршнем 9 центрального штока нижней бабы с отверстиями 10. В каналах 11 системы 1 средств гидросвязи установлен шток 12 с поршнем 13, отделяющих канал 11 и полость 2 цилиндра от пневматической полости 14 компенсатора 15. Полость 14 компенсатора 15 соединена через отверстие 16 с пневмотрубопроводом 17. На центральном штоке 7 установлена нижняя баба 18 с возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальных стоек станины 19 по ее направляющим 20. Нижние части боковых штоков 2 расположены по скользящей посадке боковых цилиндрах 2 системы 1. Верхние торцы штоков 21 жестко зафиксированы на верхней бабе 22, а на верхних торцах стоек станины 19 установлена система 23 средств пневмосвязи пневмопривода с полостью 24, которая соединена через отверстие 25 и пневмотрубопровод 17 с пневмополостью 14 компенсатора 15, а посредством отверстия 26 соединена с пневмополостью 27, в которой по скользящей посадке с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен привод в виде центрального штока 28.

Кроме того, в верхней технологической зоне 5 системы 1 через канал 29 предусмотрен клапан 30, посредством которого верхняя технологическая зона 5 соединена со средством перемещения нижней бабы 22, выполненным в виде жидкофазной среды, или для совершения возвратного хода баб 18 и 22 в исходное положение, или со сливом для осуществления их разгона для удара. На обращенных друг к другу поверхностях баб 18 и 22 закреплены штампы 31.

Работа бесшаботного молота осуществляется следующим образом.

Нижняя баба 18 и верхняя баба 22 находятся соответственно в крайних нижнем и верхнем положениях. Боковые цилиндры 2, полости 4 и 5, каналы 3, 11, 29 заполнены жидкофазной средой (жидкостью) под высоким давлением, а полости 14, 25, 27 и пневмотрубопровод 17 заполнены газофазной средой (воздухом) также под высоким давлением. Для совершения разгона нижней и верхней баб 18 и 22 до соударения соединяют полость 5 каналом 29 и клапаном 30 со сливом. Давление жидкости в полости 5 падает и стакан 6 смещается вверх силой давления жидкости в полости 4. Объем полости 4 увеличивается, уменьшая тем самым, давление жидкости в самой полости, а также в цилиндрах 2, каналах 3 и 11 и силу давления жидкости на нижний торец бокового штока 21. Под действием давления воздуха в полости 27 на центральный шток 28 и сил тяжести верхней бабы 22 и штоков 21, последние движутся вниз, сжимая жидкость в цилиндрах 2, полости 4 и каналах 3, 11 до давления, под действием которого стакан 6 перемещает центральный шток 7 и нижнюю бабу 18 вверх. Происходит встречное движение верхней и нижней баб 18 и 22.

На заданном пути разгона нижней бабы 18 стакан 6 тормозит и останавливает в тормозной полости, которая функционально образуются в полости 5 системы 1 при перемещении верхнего торца стакана 6 выше канала 29. С момента торможения стакана 6, шток 7 с шайбой 8 и поршнем 9 с отверстиями 10 движутся вверх по инерции совместно с нижней бабой 18, до ее соударения с верхней бабой 22. При этом происходит перемещение поршня 9 относительно неподвижного стакана 6.

С момента торможения стакана 6 боковые штоки 21 движутся вниз под действием сил привода и тяжести, сжимая жидкость в цилиндрах 2, полости 4 и каналах 3 и 11 до давления, сила давления которого на шток 12 станет больше силы давления сжатого воздуха пневмопривода на поршень 13 в полости 14 компенсатора 15. Эта сила сместит шток 12 и поршень 13 влево в направлении, обратном от продольной оси молота, вытеснит жидкость из цилиндра 2 в полость 11, уменьшая, тем самым, объем полости 14. Так как объем полости 14 незначителен по сравнению с объемом воздуха в полости 24 системы 23, то изменение давления воздуха в пневмоприводе будет незначительно, и, как следствие, будет незначительно изменение давления жидкости в цилиндре 2, канале 3, полости 4, величину которого можно считать постоянной.

На этапе рабочего хода происходит соударение баб 18 и 22 и их отскок друг от друга в направлении, противоположном разгону. При отскоке боковые штоки 21, баба 22 и шток 28 отскакивают вверх. Их смещение вверх снижает давление жидкости в цилиндрах 2 и полости 4 до давления, меньшего давления жидкости в полостях системы 1 средств гидросвязи, создаваемого силами тяжести верхней бабы 22 и силой давления воздуха на шток 28, в исходном положении молота.

Ударная масса нижней бабы 18, отражаясь при отскоке, смещает вниз центральный шток 7, шайбу 8, поршень 9 относительно стакана 6. При этом сила давления жидкости в полости между стаканом 6 и поршнем 9 прижимает шайбу 8 к поршню 9, перекрывая истечение жидкости из нее через отверстия 10 в полость 5. Из полости между стаканом 6 и поршнем 9 шток 7 вытеснит жидкость в полость 5 через зазор, который создают между внутренней цилиндрической поверхностью поршня 6 и наружной поверхностью поршня 9, которая может быть профилированной.

Стакан 6 удерживается от смещения вниз относительно корпуса системы 1, при движении в нем поршня 9, силой давления жидкости в цилиндрах 2, канале 3, полости 4, создаваемой воздухом через шток 12, поршень 13 компенсатора 15. Давление жидкости внутри стакана 6, воздействуя на поршень 9, создает силу, которая тормозит движение вниз штока 7 и движущейся, совместно с ним, вниз нижней бабы.

Работа, совершаемая силой торможения поршня 9, равна А. Энергия отражения нижней бабы 18, равная при отскоке Т_от, будет погашена на величину А при отражении ее вниз и станет равной Т_т=Т_от-А. Таким образом произойдет снижение кинетической энергии отражения нижней бабы 18 при отскоке, которая трансформируется в тепло жидкости, вытекающей из внутренней полости стакана 6 в зазор между поршнями. Если энергия отражения Т_от нижней бабы 18 не будет погашена гидротормозом, образуемым между поршнями 6 и 9, то поршень 9 ударит по дну поршня 6 и сместит его вниз, увеличивая давление в полости 4. Сила давления сместит шток 12 и поршень 13 компенсатора 15. Произойдет сжатия воздуха в полостях 14 и 25 пневмопривода. Благодаря работе сил давления пневмопривода, избыточная энергия Т_т отскока нижней бабы 18 будет погашена.

В этот момент, по сигналу от датчика, срабатывающего при перемещении вниз нижней бабы, переключают клапан 30 в положение, при котором полость 5 соединяют с напором. Под действием давления жидкости в полости 5 и силы тяжести нижней бабы 18 перемещают силой давления жидкости в системе 1, действующей на боковые штоки 21, верхнюю бабу 22, шток 28 вверх, сжимая воздух в полостях 25 ресивера. Когда нижняя баба 18 опустится в свое исходное для разгона положение, силы давления воздуха и тяжести остановят верхнюю бабу 22 в крайнем, верхнем положении. Молот готов к удару и цикл повторяется.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в кузнечных цехах;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект по действующему законодательству соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».