Глава I . Паровоздушные молоты

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

 

Книга предназначена в качестве учебника для студентов-технологов металлургических высших учебных заведении, специали­зирующихся по кузнечно-штамповочному производству.

В данном труде автор стремился изложить методически ма­териал так, чтобы студент привыкал инженерно мыслить и пони­мать направление в развитии кузнечно-прессового машинострое­ния. С этой целью в книге приведены некоторые исторические справки о совершенствовании кузнечно-прессовых машин, разъ­ясняющие, почему то или иное направление в конструировании кузнечно-прессового оборудования не получило развития.

В книге описаны типовые кузнечно-прессовые машины, пре­имущественно применяемые в Советском Союзе. В ней не рас­сматриваются не проверенные практикой в СССР виды машин (машины высоких энергий типа «Динапак», гидровинтовой пресс-молот, виброгидропрессы и др.). Наряду с описанием схем основ­ных кузнечно-прессовых машин приведены расчетные материа­лы, необходимые для понимания работы машины, эффективного ее использования и правильной эксплуатации, Ряд методов рас­чета публикуется впервые (расчет чеканочного пресса, расчет рычажного амортизатора прижимного ползуна пресса двойного действия, расчет допускаемого усилия на ползуне шестерноэксцентрикового пресса, определение требуемого веса тяги автома­тического устройства управления работой фрикционного молота с доской).

Существенные уточнения внесены в расчеты, опубликованные ранее автором данного учебника и другими исследователями (расчет штока молота, к. п. д. кривошипных машин, расчет фрик­ционного винтового пресса, расчет усилия предварительной за­тяжки стяжных болтов станин, расчет фрикционной муфты, рас­чет тормоза, расчет допускаемых усилий на ползуне бульдозеров, горизонтальноковочных машин, горячештамповочных прессов, расчет фундамента с амортизаторами под молоты, расчет фрикционного молота с доской, расчет срезающегося предохранителя во втулке маховика, расчет фрикционного предохранителя и ДР.), Все расчёты построены на системах единиц измерения МКСГ и МКГСС (килограмм, килограмм-сила, метр, секунда и др.).

Параллельно введен в действие ГОСТ 9867—61 на единицы измерений в соответствии с Интернациональной системой СИ.

 

ГОСТ 7664—61 и другие, получившие широкое распространение, должны быть немедленно заменены единицами измерения систе­мы СИ во всем народном хозяйстве. Внедрение в практику рас­четов системы СИ будет проводиться постепенно в течение ряда лет, поскольку все измерительные приборы, аппаратура, ГОСТы на кузнечно-прессовые машины, парк кузнечно-прессовых ма­шин, справочные материалы по механическим и физическим свойствам металлов и сплавов и т. п. построены на единицах из­мерения в соответствии с системами МКГС и МКГСС и др.

Таким образом, в ближайшие годы параллельно с системой СИ будут действовать системы единиц измерения МКГС и МКГСС. В связи с этим в книге приведены таблицы для пересче­та единиц измерения по ныне распространенным системам в еди­ницы измерения системы СИ.

В работе над рукописью принимали участие следующие рецен­зенты: специалисты кафедры машин и технологии обработки ме­таллов давлением МВТУ имени Баумана, возглавляемой докто­ром техн. наук проф. А. И. Зиминым, а также доктор техн. наук проф. И. В, Климов, которые тщательно просмотрели рукопись, сделали ряд замечаний и дали много ценных советов, учтенных автором при доработке рукописи, что, несомненно, повысило ее качество.

 

ВВЕДЕНИЕ

Кузнечное дело, как его называли раньше, является одним из наиболее древних способов обработки металлов; оно существо­вало еще задолго до нашей эры. Однако начало использования машин-орудий для ковки относится лишь к XVI в. нашей эры, когда стали применять примитивные рычажные молоты, приво­дившиеся в действие при помощи водяных колес. Это так назы­ваемые хвостовые, лобовые и среднебойные молоты; вес бабы у них не превышал 700 я (70 кг). По мере развития металлургии в машиностроения, особенно судостроения и артиллерии, требо­валось все более мощное оборудование. В конце первой половины XIX в. появились паровые молоты, а в середине второй половины XIX в. — гидравлические прессы. Потребность в производстве крупных поковок привела в конце XIX в. к быстрому росту раз­мера молотов, вес падающих частей которых достиг 1,20 Мн. (120 Т). Самый большой молот в России был установлен в 1873 г. на Мотовилихинском орудийном заводе в г. Перми. Вес падаю­щих частей этого молота составлял 0,5 Мн (50 Т). Ныне этот молот снят. В 80-х годах прошлого столетия пятидесятитонный молот был установлен также на Обуховском заводе в Петер­бурге.

По мере улучшения конструкции гидравлических прессов и повышения их быстроходности началось постепенное вытеснение крупных ковочных молотов гидравлическими прессами. В настоя­щее время уже не устанавливают ковочных молотов с весом па­дающих частей более 50 кн. (5 Т) и вместе с тем имеются гид­равлические ковочные прессы, развивающие усилие 100-М50 Мн (10000-т-15000 Т).

С организацией крупносерийного производства широкое рас-пространение получила штамповка. Для ее осуществления потребовалось создать специальные штамповочные молоты, вес пада­ющих частей которых достиг 300 кн. (30 Т). Для штамповки круп­ных поковок построены штамповочные гидравлические прессы усилием 300-750 Мн (30000-75000 т с): Создаются проекты штамповочных гидравлических прессов усилием свыше 750 Мн (75000 тс).

Наряду с кузнечными машинами этого типа появляются уни­версальные и специализированные, главным образом кривошип­ные машины (горизонтальноковочные, гибочные, просечные, вытяжные, двойного действия, многоползунные ковочные, горячештамповочные отбортовочные, болтогаечные автоматы и т.п.)

В последнее время в технологии кузнечных цехов стали все чаше применять принципы прокатки. Используют раскаточные станы, например, в производстве колец шарикоподшипников, прокатные станы в производстве шариков для подшипников, для получения проката периодического профиля, накатки зубьев ше­стерен и т. п.

В дореволюционной России не было организованного произ­водства кузнечных машин. Все кузнечное оборудование, имевше­еся в начале XX в., было иностранного производства, если не счи­тать, что отдельные заводы для своих нужд изготовляли кузнеч­ное машинное оборудование, представлявшее собой копии с иностранных образцов, в ряде случаев несколько улучшенные по сравнению с оригиналом. Следует отметить, что хотя своего на­ционального кузнечного машиностроения в России не существо­вало, однако теоретическая мысль русских инженеров в анализе работы кузнечных машин была для того времени на сравнитель­но большой высоте. Русские инженеры (проф. П. М. Мухачев, проф. И. А. Тиме, проф. А. П. Гавриленко, проф. Я. Н. Маркович и др.) разработали элементы расчета молота.

Научная мысль русских ученых стала быстро развиваться после Октябрьской революции. Теория кузнечных машин-ору­дий и анализ их рабочего цикла связаны с именами таких совет­ских ученых, как проф. Я. Н. Маркович (теории парового молота и пневматического молота), проф., докт. техн. наук А. И. Зимин (уточненный метод теоретического анализа парового молота, теория фрикционного пресса), докт. техн. наук М. В. Сторожев (теории гидравлических прессов и кривошипных прессов), канд. техн. наук И. И. Гирш и проф. В. И. Залесский (теории криво­шипных гибочных машин и горизонтальноковочных машин), проф. Е. П. Унксов (теория пружинного и пневматического моло­тов), проф. И. В. Климов (теория бесшаботного молота, уточнен­ный метод теплового расчета паровых молотов), канд. техн. наук В. Ф. Щеглов (уточненный метод расчета паровоздушных моло­тов) и др. Этот краткий перечень имен показывает, что именно нашей стране принадлежит приоритет в разработке теоретиче­ского анализа работы основных видов кузнечного оборудования.

Резкое улучшение в организации производства кузнечно-прессовых машин в СССР достигнуто в результате выполнения реше­ний съездов КПСС по развитию народного хозяйства, особенно XXIII съезда. В СССР воспитаны кадры конструкторов и созда­ны учреждения по исследованию и проектированию кузнеч­ных машин — орудий: Экспериментальный научно-исследова­тельский институт кузнечного машиностроения (ЭНИКМАШ), центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ), Всесоюзный научно-иссле­довательский институт металлургического машиностроения (ВНИИМЕТМАШ), Центральное бюро кузнечного машинострое­ния (ЦБКМ), специальные конструкторские бюро 9 и 10 и конструкторские

 

 

бюро при специализированных заводах по произ­водству кузнечно-прессовых машин и другие организации, обес­печивающие создание оригинальных советских конструкций.

В результате реализации наших пятилетних планов развития народного хозяйства создана прочная специализированная про­мышленная база для изготовления кузнечного оборудования. В 1969 г. было изготовлено свыше 40000 единиц кузнечно-прессового оборудования. Отечественные кузнечные машины типизи­рованы. Таким образом, в Советском Союзе создано отечественное кузнечно-прессовое машиностроение и имеются неограниченные возможности для производства различных кузнечных машин, как по типам, так и по мощности.

В настоящее время штамповочное производство достигло та­кого совершенства, что можно получать поковки, не требующие в дальнейшем обработки на металлорежущих станках, так как точность их размеров выдержана с допуском до 0,05 мм, а чисто­та и качество поверхности выше, чем после шлифовки. Наряду с этим производительность при изготовлении деталей машин ме­тодом штамповки во много раз выше, чем при обработке методом снятия стружки (резанием). По этой причине область примене­ния кузнечно-штамповочных методов производства деталей не­прерывно расширяется и в настоящее время этот метод является одним из основных и самым прогрессивным в машиностроении. Парк кузнечных машин непрерывно увеличивается в связи с ор­ганизацией предприятий с крупносерийным и массовым харак­тером производства.

Количество, темп роста и удельный вес кузнечных машин в общем станочном парке характеризуют индустриальную мощь страны и степень совершенства машиностроения. В наиболее экономически развитых странах кузнечные машины составляют до 1/3 общего станочного парка, в то время как 25—30 лет назад они составляли лишь около 10—15%. Число типоразмеров совре­менных кузнечно-прессовых машин достигает нескольких тысяч наименований. В СССР количество действующих кузнечно-прес­совых машин составляет около 400 тыс. единиц.

В связи с большим разнообразием типов кузнечно-прессовых машин — орудий их при изучении необходимо классифицировать на основе общих Принципиальных признаков, к которым отно­сятся:

1) кинематические и динамические признаки рабочего хода машины — орудия, т. е. хода, в течение которого деформируется поковка (таким образом, рабочий ход начинается с момента соприкосновения бойка, штампа или пуансона с поковкой и за­канчивается в момент остановки рабочего инструмента или изме­нения направления его движения на обратный ход);

2) характер или род привода;

3) технологические признаки, т. е. для выполнения какой тех­нологии предназначена машина.

По кинематическим и динамическим признакам рабочего хода кузнечные машины — орудия под­разделяют на три груп­пы *. К первой — относят­ся машины, работающие ударом, т. е. за счет кине­тической энергии, накоп­ленной в процессе движе­ния рабочими частями машины к моменту нача­ла рабочего хода. Эта энергия к моменту окон­чания рабочего хода ока­зывается полностью из­расходованной, причем, пока она не будет полно­стью израсходована, ра­бочий ход будет продол­жаться. Если запасенная энергия оказывается не­достаточной для требуе­мой деформации поковки, то для дальнейшей де­формации поковки необ­ходим повторный ход, для того чтобы соответст­вующие детали машины приобрели известный за­пас кинетической энер­гии.

К машинам первой труппы относятся все ти­пы молотов и винтовые прессы. Изменение скоро­сти за рабочий ход этих машин можно предста­вить графически, откла­дывая по оси ординат скорость V, а по оси абс­цисс — путь Н или время (кривая АВ рабочего хода,

 

Рис. 1. Изменение скорости рабочего хода у машин: а — первой группы: б — второй группы; в — третьей группы

 

 

*Проф. А. И. Зимин, предложивший классификацию кузнечных машин по кинематическим и динамическим признакам рабочего хода, делит эти машины на четыре группы. Мы полагаем, что рабочий ход (ход деформации) у четвертой группы имеет такой же характер, как у машин третьей группы: скорость изменяется от максимального значения до нуля по жесткой кривой.

 

 

 

рис 1, а). Скорость v₀ бойка (штампа) в начале деформации поковки имеет всегда большее значение, чем на всем остальном рабочем ходе и по желанию может регулироваться в широких пределах до максимальной величины, которую может развить данная машина. Кривая АВ1, для первой группы машин может принимать различную кривизну в зависимости от сопротивления металла деформации. Другими словами, скорость в процессе рабочего хода (процесс деформации металла) может затухать быстрее или медленнее (кривая АВ_г) в зависимости от сопро­тивления металла, причем и величина рабочего хода, и время на его совершение будут соответственно различными. Продолжи­тельность рабочего хода (продолжительность процесса деформа­ции) исчисляется тысячными и десятитысячными долями секунды (молоты) и в некоторых случаях (винтовые прессы) доходит до секунды.

Ко второй группе относятся машины, работающие только за счет энергии, непрерывно подводимой к ее подвижным частям (гидравлические прессы). Рабочий ход этих машин может быть прерван в любой момент путем прекращения подачи энергии, что характерно для машин данной группы. Кривая изменения скоро­сти рабочего хода АСВ (рис. 1, б) не является жесткой и может принимать различную кривизну в зависимости от сопротивления металла деформации. Рабочий ход, как правило, начинается пос­ле того, как инструмент (боек, штамп и т. п.) наложен на поков­ку, и, таким образом, скорость в процессе работы изменяется от нуля, достигает максимума и опять падает до нуля. Продолжи­тельность рабочего хода у машин второй группы исчисляется се­кундами и на тяжелых машинах доходит до десятков секунд. Ра­бочий ход иногда начинают с некоторой начальной скоростью* v_н, далее она достигает v-макс и падает до нуля. В эту группу машин входят все гидравлические прессы.

К третьей группе относятся машины, у которых скорость за время рабочего хода изменяется по жесткой кривой**, завися­щей от кинематической особенности данной машины (рис I, в). У таких машин энергия предварительно запасается (применяется маховик), но не расходуется полностью. К этой группе относятся все кривошипные и ротационные машины. Продолжительность рабочего хода у них составляет десятые доля секунды.

В зависимости от характера привода каждая из указанных групп машин делится на подгруппы, а последние разделяются по технологическому назначению (рис. 2).

 

* Соприкосновение рабочего инструмента с поковкой в этом случае про­исходит со скоростью Vв. С этой скоростью совершается удар подвижных час­тей машины (пресса) о поковку. Удар передается на стол пресса и через его опоры — на фундамент, что может привести к износу (смятию) опор и полом­ке стола машины. Такая работа на прессе неправильна.

** В данном случае не принимают во внимание перепад числа оборотов и упругую деформацию машины.

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Паровоздушные молоты (рис. 3) работают на паре или на сжатом воздухе. При этом применяется давление от 0,4— 1,2 Мн/м² (4 до 12 ати). Ввиду того, что процесс расширения и сжатия пара и воздуха происходит по разным законам, при пе­реводе молота с пара на воздух в боль­шинстве случаев необходимо соответст­венно регулировать паровоздухораспределительные органы *.

Паровоздушные молоты бывают про­стого и двойного действия. Паровоздуш­ным молотом простого действия назы­вают молот, у которого пар (воздух) дей­ствует снизу на поршень и служит только для подъема падающих частей. Падаю­щие части такого молота (см. рис. 3) пе­ремещаются вниз под действием силы тяжести. Накопленная энергия к моменту удара составляет:

,                                                    (1)

где m — масса падающих частей (кГ*сек²)/м (кг);

v_oп — скорость бойка в момент сопри­косновения с поковкой, для мо­лота простого действия, м/сек. Для повышения энергии удара, как это видно из формулы (1), выгодно увеличи­вать v_oп. Поэтому было предложено в мо­мент падения подвижных частей ускорять их движение путем впуска пара сверху поршня. Таким образом, была получена схема паровоздушного молота двойного действия: при подъеме пар впускается в цилиндр под поршень и выпускается сверху поршня, при падении — наоборот.

 

* Это относится к ковочным молотам, у которых расширение пара (воз­духа) происходит на сравнительно большом пути движения подвижных частей.

У штамповочных молотов в процессе подъема подвижных частей период расширения незначительный и регулировку распределительных органов при пе­реводе с одного вида энергии на другой можно не производить.

 

 

У молотов двойного действия при падении падающих частей с такой же высоты, что и у молотов простого действия, ско­рость v_o в момент удара

,

где

коэффициент 1,8, а не 2, принят в связи с учетом сопротивления трения, в основном в сальниках штока, при падении подвижных частей молота

,                   (2)

где Н — высота падения, м.

Отсюда энергию удара молотов двойного действия можно было бы определить по формуле

,      (3)

но с введением молотов двойного действия оказалось возмож­ным уменьшить высоту молота за счет уменьшения хода, а сле­довательно, и строительную высоту цеха. Поэтому вследствие меньшей величины хода (примерно на 20%) у молотов двойного действия по сравнению с молотом простого действия А_о=1,8А_оп.

Скорость подвижных частей в момент удара у молота просто­го действия V _оп =4,5—6,5 м/сек; скорость молота двойного дей­ствия V _о =6,5—9 м/сек. Вследствие меньшего хода и большей ско­рости падения количество ударов в минуту у молотов двойного действия больше, чем у молотов простого действия.

Следует отметить, что результат при ковке будет различным в зависимости от того, за счет чего получена энергия удара (за счет массы или скорости). При одинаковом значе­нии энергии удара Ао большая масса подвижных частей молота проковывает металл на большую глубину. Это объясняется раз­личным временем действия удара.

 

 

ОТ КОВОЧНЫХ

Энергия, приобретаемая массой, воспринимающей удар, со­ответствует уравнению (20). У штамповочных молотов коэффи­циент восстановления к больше, чем у ковочных (более жесткий удар). Для того чтобы энергия, передаваемая грунту и вызыва­ющая сотрясения, значительно не увеличилась, масса шабота у штамповочных молотов принимается большей, чем у ковочных. У штамповочных молотов шабот в 20—30 раз тяжелее падающих частей. В СССР штамповочные молоты изготовляются -в соответ­ствии с ГОСТ 7024—54 весом падающих частей от 0,0063— 0,16 Мн (от 0,63 до 16 Г). Кроме того, в индивидуальном поряд­ке изготовляют штамповочные молоты 0,25 Мн (25 Т) и более.

К штамповочным молотам предъявляются следующие требо­вания: недопустимость перекоса оси шабота по отношению к оси падающих частей молота и недопустимость сдвига верхнего штампа относительно нижнего. Первое требование удовлетворя­ется путем установки стоек молота на шаботе (рис, 46). Вслед­ствие этого штамповочный молот по внешнему виду резко отли­чается от ковочного, у которого должно иметься в рабочем про­странстве больше места для манипуляции с заготовкой и наклад­ным инструментом. Стойки молота связаны с шаботом посредст­вом болтов с пружинами, смягчающими сотрясения верхней части молота (цилиндр, парораспределительные органы и т. п.) и уменьшающими напряжение в болтах.

Второе требование выполняется развитием базы направления бабы, а сами направляющие делаются регулируемыми посредст­вом продольных (см. рис. 46) или поперечных (рис. 47, а) клинь­ев. Первый тип предпочтителен, так как требует меньше времени для регулировки.

Количество выступов у W-образных направляющих (рис.47, б) может быть от двух до восьми. Зазор между направляю­щими и бабой должен обеспечивать необходимую точность штам­повки и возможность некоторого расширения бабы вследствие ее нагрева в процессе работы. Поэтому по мере нагрева зазор в направляющих уменьшается, что необходимо учитывать при регулировании направляющих.

Направляющие следует регулировать так, чтобы баба не сдви­галась вбок от осевой линии цилиндра, так как иначе произойдет изгиб штока, работающего у штамповочных молотов и без того

 

 

с большими напряжениями. Деформация поковок по высоте, особенно при последних ударах процесса штамповки, весьма не­значительна. Энергия удара расходуется при этом на малом пу-

ти, отчего развивается большое ускорение торможения падающей системы. Поэтому штоки штамповочных молотов по сравнению

со штоками ковочных работают значительно меньший период период времени (см. гл. I)

§ 15. КРЕПЛЕНИЕ СТОЕК НА ШАБОТЕ

Существует два основных типа крепления стоек молота с ша­
ботом.                                                                                  

I тип (рис. 48). Недостаток соединения заключается в том, что опорная поверхность соприкосновения стойки с шаботом ма­ла, вследствие чего с течением времени она сминается.

II тип (см. рис. 46). Стойки молота устанавливают на ша­бот, выверяют клиньями и закрепляют болтами. Эта конструкция в отношении износа соприкасающихся опорных поверхностей стойки и шабота значительно луч­ше предыдущей. Стойки молота в ранних конструкциях были стянуты внизу и в верхней части болтами с распорными трубами (рис. 49), от­чего стойки можно одновременно перемещать (например, при уста­новке штампов) по шаботу вдоль фронта, чем, однако, редко поль­зуются. Кроме того, болты с рас­порными трубами затрудняют рабо­ту штамповщика, стесняя ему под­ход к рабочей зоне. Поэтому в бо­лее современных конструкциях (см. рис. 46) отказались от применения взаимной стяжки стоек болтами I распорными трубами. Болты с пру­жинами, притягивающие стойки к шаботу, устанавливают с наклоном, что предотвращает возмож­ность сближения стоек (перемещения их вдоль фронта) в мо­мент удара молота. Перемещение стоек по шаботу поперек фронта

 

$ 17. ПАРОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ У ШТАМПОВОЧНЫХ МОЛОТОВ

Парораспределительными органами штамповщик управляет от педали, шарнирно закрепленной на шаботе (рис. 51) и имею­щей ограниченный ход. Штамповка в чистовом ручье заверша­ется за небольшое число ударов (обычно от одного до 'пяти). Следовательно, для завершения процесса штамповки за мини­мальное число ударов желательно, чтобы первый удар был мак­симальной энергии, Поэтому у штамповочных молотов вместо держания бабы на весу имеется цикл ее качания. При ненажатой педали автоматически регулируется впуск и выпуск пара посред­ством золотника, передвигаемого с помощью кинематической связи с саблей, скользящей по скосу бабы. Каналы в дросселе при этом значи­тельно перекрыты, и проходящий через него пар мнется.

При цикле качания баба все вре­мя передвигается вверх и вниз на верхнем участке общего хода, при­чем, когда поршень подходит к верхнему положению, то сверху не­го, на участке В 'Н_т (рис. 52, а) про­исходит сжатие пара, а на участке у'Н_т — впуск свежего пара. При этом снизу поршня на участке В Н_т пар расширяется, а на участке "(1—-у— -В)Н _m происходит его вы­пуск *,

Вследствие этого баба, дойдя до верхнего положения, остановится и сразу начнет опускаться. При спус­кании саблеобразный рычаг пере­двигает золотник вниз, отчего после прохождения участка (1—у— В)Н_m прекратится выпуск нижнего пара, а в конце участка y 'Н_т про­изойдет отсечка впуска верхнего пара. Стало быть, на участке В Н_т будет происходить сжатие нижнего пара, а на участке В 'Н_т — расширение верхнего пара. Затем начнется впуск снизу и выпуск сверху поршня. При построении предполагаемых инди­каторных диаграмм кривые расширения верхнего и сжатия ниж­него пара продолжаются за участки отсечки пара (см. рис. 52,а).

 

* Парораспределение можно наладить так, чтобы выпуска нижнего пара не происходило, т.е. 1-y-B=0, но при этом требуется следить за своевременным выпуском из цилиндра конденсата при продолжительном цикле качания.

 

Баба в процессе опускания, не дойдя примерно одной трети полного хода 1/3 Н m) до нижнего положения, затормозится и начнёт опять подниматься и т. д. Так будет осуществляться цикл качания. Для совершения удара необходимо нажать педаль. При этом золотник передвинется вверх и откроет окна для впуска верхнего и выпуска нижнего пара, а дроссель откроется полностью, отчего мятие пара при прохождении через дроссель будет минимальным (СМ. рис. 52. а ).

Момент нажатия педали для совершения удара должен совпасть с моментом подхода бабы к верхнему положению, когда сверху поршня уже имеется паровая подушка. Таким образом, в этот момент сверху поршня будет находиться пар под давле­ние в снизу — выпуск. Вследствие этого первый удар будет обладать большей энергией, чем если бы имело место держание на весу, при котором переключение золотника на положение, со­ответствующее удару, происходит в момент, когда снизу поршня имеется давление, более высокое, чем сверху.

Если после удара оставить педаль нажатой, то баба оста­нется в крайнем нижнем положении, так как золотник передви­нется саблей на такой уровень, при котором пар из полости сни­зу поршня будет еще выпускаться (или произойдет отсечка вы­пуска), а сверху поршня будет продолжаться впуск свежего пара (или произойдет отсечка впуска). Получится так называе­мый прилипающий, или единичный удар. Для подъема бабы не­обходимо отпустить педаль. При этом золотник опустится. Нач­нется подача нижнего пара и выпуск верхнего в соответствии с рассмотренным ранее первым ходом вверх при цикле качания бабы. Дроссель при этом окажется открытым только ча­стично.

Величина энергии удара зависит от хода педали при нажатии

последнюю. При большем ходе нажатия педали дроссель от-

кроется на большую величину, а золотник поднимется выше.

Следовательно, впуск пара сверху поршня и выпуск снизу него

производиться на большем пути в процессе падения бабы.

Кроме того, вследствие меньшего мятия в дросселе, пар, поступающий в цилиндр, будет иметь большее давление. Отсюда и

энергия удара получится большей.

И штамповке высоких поковок величина недохода бабы до нижнего положения при цикле качания Н _н=1/3Н_т иногда ока­пается недостаточной для безопасной установки заготовки в ручей. В этом случае необходимо наладить парораспределитель-устройство не на цикл качания, а на держание подвижных частей молота на весу. Для этого начальное положение золот­ника устанавливается ниже с таким расчетом, чтобы при край­нем верхнем положении подвижных частей молота не было впуска верхнего и выпуска нижнего пара, так как последний должен удерживать систему подвижных частей от падения. При такой наладке (рис. 52, б) период впуска нижнего пара и выпуска верх-

него пара получается большим, чем при цикле качания. В ре­зультате к Моменту, когда система подвижных частей молота поднимется на величину Н_т, она будет еще обладать известным запасом кинетической энергии, и движение вверх будет продол­жаться. При этом поршень упрется в стержень предохранителя в верхней крышке цилиндра и остаток накопленной энергии по­движных частей молота будет расходоваться на преодоление всех сопротивлений, в том числе на сжатие пружин или воздуха (пара) предохранителя.

Таким образом, при подъеме подвижные части молота прой­дут дополнительный путь &Н_т (см. рис. 52, б — наладка на «дер­жание на весу»). После того как накопленная энергия при подъ­еме полностью израсходуется, система остановится и силой сжа­тых пружин или воздуха (пара) предохранителя будет отодви­нута вниз на величину & Н_т, н а которую был поднят стержень предохранителя в процессе предшествовавшего подъема (т. е. баба остановится и будет удерживаться на высоте Н_т).

Если сравнительно длительное время держать подвижные ча­сти на весу, то вследствие конденсации пара система медленно начнет опускаться. Как только в процессе этого опускания баба передвинется до уровня, при котором автоматически передвину­тый золотник начнет открывать нижние окна на впуск свежего пара, давление под поршнем возрастает, и подвижные части мо­лота быстро поднимутся. При нажатии на педаль для совершения единичного удара впуск верхнего и выпуск нижнего пара будет происходить не на всем пути Н_т (см. рис. 52, б — педаль нажа­та, наладка на «держание на весу»), так как золотник располо­жен ниже, чем при наладке на цикл качания. Отсюда следует, что первый единичный удар обладает меньшей энергией, чем в рассмотренном ранее случае. Последующие удары вследствие большего хода падения подвижных частей (Н_т+&Н_т) и ускоря­ющего действия предохранителя, воздействующего на поршень, имеют большую энергию, чем первый удар. При построении ожи­даемых индикаторных диаграмм точка [ a 1] — начало заметного мятия пара, точка a1 — исходная для построения кривой расши­рения и соответствующие точки [а_II] и а_II для верхнего пара нахо-дятся так, как было описано ранее (см. гл. И, § 13).

Часто оказывается, что при наладке на «держание на весу» удар в предохранитель получается чрезмерно сильным. Тогда следует изменить размеры полок золотника, увеличив их в ниж­нюю сторону, так, как показано на (рис. 52, а (наладка на цикл качания), линией наложенной проекции.

С помощью так называемого контролера 1 (см. рис. 51) мож­но изменять путем перемещения рукоятки начальное положение дросселя, пропускающего к золотнику пар с большей или мен шей степенью мятия, чем следует пользоваться для установления требуемой величины давления пара в зависимости от наличного давления в паропроводе.

 

 

Как видно из изложенного, у штамповочных молотов получило распространение полуавтоматическое парораспределение. Отсечка пара происходит автоматически, совершение удара и подъем после него подвижных частей молота осуществляются посредством управления педалью. Отсюда следует, что у штамповочных молотов имеет место качественное (при помощи дрос­селя) и количественное (при помощи золотника) регулиро­вание пара.

Одно время у штамповоч­ных молотов ("Чемберсбург", США) пытались применять вместо цилиндрических плоские золотники (рис. 53). Предпола­галось, что плоский золотник будет иметь следующие преи­мущества: не потребует уплотнительных колец; утечка пара через зазоры будет несколько меньше; появится возможность компенсировать износ за счет поджатия плиты (щеки) по­средством клиньев. Однако оказалось, что штамповочные молоты, оборудованные плос­ким золотником, преимуществ не имеют, но изготовление и ремонт таких золотников слож­нее, чем цилиндрических. По­этому плоские золотники рас­пространения не получили.

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Пневматическим молотом называется молот, работающий за счет разрежения и сжатия воздуха, находящегося между комп­рессорным и рабочим поршнями. Давление в цилиндре во время работы молота изменяется примерно от 0,06 до 0,3 Мн/м^г (0,6—3 ата). Работу пневматического молота регулируют коли­чеством подаваемого воздуха от компрессора в рабочий цилиндр. Органы распределения находятся между цилиндрами компрес­сора и молота. Частота ударов включенного в работу молота соответствует числу оборотов вала- компрессора. Коэффициент полезного действия пневматических молотов несколько выше, чем у паровых.

Коэффициент полезного действия самого молота, считая от мощности, потребляемой электродвигателем, составляет =35%. При отличном состоянии молота этот коэффициент может быть доведен до 65 и даже до 70%. В наиболее благоприятных ус­ловиях электроэнергия, подводимая к электродвигателю молота, составляет 21% от энергии топлива, израсходованного в котель­ной. Таким образом, общий экономический к. п. д. всей установ­ки, считая от энергии топлива, составляет 7%, а в лучшем слу­чае— около 14%.

Несмотря на сравнительно высокий экономический к. п. д., пневматические молоты с падающими частями весом свыше 10 кн (1 T) не нашли широкого применения из-за сложности конст­рукции и частого выхода из строя, хотя имеются отдельные уста­новки пневматических молотов с весом падающих частей до 30 кн (З Т).

Пневматические молоты предназначены для ковки. Их целе­сообразно устанавливать в тех случаях, когда требуются ковоч­ные молоты с весом падающих частей не более 10 кн (1 Г), а также когда нет паровоздушной установки и нерентабельно ее строить ввиду небольшого числа устанавливаемых ковочных мо­лотов. В большинстве случаев пневматические молоты исполь­зуют для ковки резцов и для ремонтных целей в промышленно­сти и сельском хозяйстве. Они бывают простого и двойного дей­ствия.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Как было указано ранее (см. гл. I, § 1) при деформации со скоростями 18 м}сек и более происходит интенсивное местное течение поверхностных слоев металла. Вследствие кратковремен­ного воздействия удара тепло, выделившееся в местах сдвига при деформации металла, не успевает отводиться, отчего резко про­является местный тепловой эффект, и сопротивление металла де­формации в этих зонах падает. Этот эффект используется для штамповки тонко оребренных поковок или готовых деталей в высокоскоростных молотах, развивающих скорость к моменту удара 18 м/сек и более.

Отсюда следует, что высокоскоростные молоты предназначе­ны для штамповки поковок с тонкими ребрами. Как правило, штамповку на них завершают за один удар. В качестве энерго­носителя в высокоскоростных молотах используется энергия сжатого газа (азота). Строятся они по двум принципиальным схемам: по типу молота, у которого система, воспринимающая удар, имеет эластичную опору в виде амортизаторов, и до типу бесшаботных молотов со встречным ударом.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

 

Книга предназначена в качестве учебника для студентов-технологов металлургических высших учебных заведении, специали­зирующихся по