Элементы молотовой установки

Система цилиндр — поршень. Паровой цилиндр ковочных мо­лотов отливают из чугуна, причем толщину стенок принимают с учетом того, что при износе можно будет произвести расточку цилиндра. Больше всего изнашивается средняя часть цилиндра (А на рис. 9). Цилиндр должен выдер­жать не меньше трех переточек, причем при каждой переточке удаляют 5 мм ме­талла и более на сторону.-

Цилиндры штамповочных молотов от­ливают из мягкой углеродистой стали 30, внутрь них вставляют чугунные (марки СЧ28-48) втулки. Толщина стенки для стальных цилиндров 0,1 D_ц и для малых молотов —0,2 D_ц, где D_ц — внутренний диаметр цилиндра. Толщина стенки втул­ки — 0,05 Dц (точнее 0,08-0,03 D_ц; чем больше молот, тем меньший берут коэф­фициент). Минимальная толщина втул­ки после переточек 12-20 мм, иначе втулка разбивается ударами поршня в процессе работы молота.

Штамповочные молоты имеют диаметры поршня примерно на 15% меньше (работают с большим наполнением пара и мень­шим его расширением).

Вследствие неодинакового теплового расширения цилиндра и поршня (цилиндр охлаждается интенсивней, чем окруженный па­ром поршень), последний вставляют в цилиндр с некоторым за­зором (табл. 2).

 

Таблица 2

Зазоры между цилиндром и поршнем, мм.

Диаметр	Ковочный молот	Штамповочный молот
До 200	0,5	0,35
200—350	0,6	0.4
350—500	0,75	0.5
500—585	1.0	0,6
585—635	1,25	0.7
635—675	1,5	0,8
675—710	1,5	0,9

 

Для создания плотности между поршнем и стенками цилинд­ра на поршень в специальные канавки надевают два — четыре стальных разрезных кольца (рис. 10 и 11), которые пружинят,

обеспечивая необходимую плотность. Срок службы колец в штам­повочных молотах составляет 1,5—3 месяца. В ковочных молотах срок службы в 3—4 раза больше.

Для создания плотности между поршнем и стенками цилинд­ра на поршень в специальные канавки надевают два — четыре стальных разрезных кольца (рис. 10 и 11), которые пружинят, обеспечивая необходимую плотность. Срок службы колец в штам­повочных молотах составляет 1,5—3 месяца. В ковочных молотах срок службы в 3—4 раза больше.

 

 

 

Поршневые кольца имеют два вида замков (рис. 11, а и б), Замок типа, показанного на рис. 11, б, лучше герметизирует, не ­труднее в изготовлении.

Кольца в малом количестве изготовляют следующим образом. Пруток изгибают по окружности до соприкосновения концов, от­резают некоторую часть от одного конца и изготовляют замок так, чтобы зазор (см. рис. 11) при свободном состоянии кольца составлял 0,1 Dц, где Dц—диаметр цилиндра. После пригонки замков кольцо сжимают, запаивают, а затем обтачивают по на­ружной поверхности до необходимого диаметра. Затем его рас­паивают и надевают на поршень.

Если расход поршневых колец значителен, то можно приме­нять специальные приспособления, позволяющие отковать из стали марки 30 обечайки на несколько колец. После отжига или нормализации обечайку можно обточить на требуемые размеры по диаметру, затем произвести накатку во внутренней поверхно­сти в специальном приспособлении. Затем обечайку можно раз­делить на отдельные кольца. Далее пропиливают и пригоняют замки. Вследствие полученного наклепа по внутренней поверх­ности от накатки кольцо будет пружинить.

Зазор между канавкой поршня и внутренним диаметром кольца в рабочем состоянии должен быть равен зазору между порш­нем и цилиндром (см. табл. 2). Зазор в канавке необходим для того, чтобы обеспечить возможность сжатия кольца при посадке поршня в цилиндр и чтобы кольцо могло полностью войти в ка­навку при боковом нажиме поршня на стенку цилиндра. Зазор в канавке по высоте кольца составляет —0,15 мм.

Профиль поперечного сечения поршневого кольца показан на рис. 10. Высота кольца а=5-6,5 мм для молотов до 15 кн (1,5 Г), а=9,5-10 мм для молотов свыше 15 кн. Ширина коль­ца с=9,5-7-10 мм для молотов до 15 кн, с= 12— 19 мм для молотов до 60 кн. Применяют кольца и других размеров. Для удоб­ства заправки кольца в канавку со стороны внутренней поверх­ности кольца снимают фаски по 1 мм с каждой стороны.

Система поршень — шток.

Шток молота изготовляют ковкой из легированной или углеродистой стали и подвергают термиче­ской обработке на сорбитовую структуру (желательно, чтобы предел прочности был не менее 800—900 Мн/м², удлинение — около 18%). Лучшую стойкость показывают штоки, изготовлен­ные из стали марок 40ХНМ и ОХН1М.

Срок службы штока у штамповочных молотов составляет 1,5-2 месяца, а у ковочных — несколько лет. Для увеличения стойкости штока целесообразно подвергать его поверхностной закалке и нагартовке: нижнюю часть штока на ¹/з его длины — обычной закалке, а остальную часть оставлять в отожженном

виде. Срок службы обработанного таким образом штока возра­стает. Для исключения поперечных рисок, создающих концентра­цию напряжений, следует шлифовать шток не вкруговую, а в продольном направлении и потом обязательно полировать. Шток во всех случаях изготовляют отдельно от поршня и бабы, за иск­лючением небольших ковочных молотов.

Типы соединения штока с поршнем. На рис. 12, а, 6 и в при­ведены устаревшие конструкции соединения штоков с поршнем у ковочных молотов. В момент удара контактные опорные поверх­ности штока и поршня (рис. 12, а) сминаются. Вследствие этого образуются зазоры, которые по мере работы молота увеличива­ются. В результате происходит ослабление соединений и срыв гайки.

Для увеличения опорных поверхностей применяли конусную посадку (рис. 12, б). Угол конусности больше угла трения и со­ставляет 1:9, Этот способ соединения неудобен тем, что при уда­ре молота поршень наползает на шток, увеличивая зазор под гайкой. При обратном ходе подвижных частей молота происхо­дит удар поршня о гайку» а затем и срыв последней.

Для устранения возможности появления зазора под гайкой использовали соединение штока с поршнем, состоящее из разрезного и сжимающего кольца (рис. 12, в). Сжимающее кольцо на­девают на разрезное в горячем состоянии.

В штамповочных молотах применяют более простое крепле­ние штока с поршнем (рис. 12, г). Подобное соединение штока и поршня используют и в современных ковочных молотах.

Угол наклона конуса на сторону изготовляют меньше угла трения — около 1град 47' (конусность 1:16). Поршень насаживают на шток в горячем состоя­нии. В верхней части поршня имеется фаска, а у штока — кольцевой выступ, который расклепы­вают, предварительно на­грев его. Получается до­статочно прочное соеди­нение. Поршень, разогре­тый до 400—450° С, наса­живают строго перпенди­кулярно по отношению к оси штока. Для расклеп­ки верхней части голов­ки штока ее разогревают обычно  ацетиленовым пламенем. Следует заме­тить, что головку штока можно и не расклепывать, так как при горячей по­садке сила трения доста­точна, чтобы удержать поршень на штоке, а са­ма операция расклепки связана с риском ослаб­ления посадочного    на­тяга.

Крепление штока, с бабой. Для ковочных мо­лотов старых конструк­ций применяют несколько типов крепления штока с бабой (рис. 13,а,б и в).

I тип. Шток (см. рис. 13, а) на конце имеет обратный конус с шаровой пятой. При помощи двух разрезных полуколец 2, за­тягиваемых двумя клиньями /, шток прижимается к опорной по­душке 3. Недостатки этого типа соединения состоят в том, что в момент удара изнашивается шаровая опорная поверхность. Как только образуется (вследствие смятия) зазор между подушкой и опорной поверхностью штока, необходимо подтянуть клинья или, не хватает хода затяжки клиньев, поставить прокладки под сферическую опору.

II тип. Конец штока заточен в виде обратного конуса (рис. 13, б) я на бабе имеется соответствующая выточка большего раз­мера. Конец штока вводят сверху в выточку, затем в зазор меж­ду штоком и бабой закладывают разрезную втулку; все это за­тягивают с помощью клиньев. Такое крепление более надежно в отношении срыва бабы. Клин 4 при ударе затягивает основной клин и не дает возможности образоваться зазору у опорной по­верхности штока.

III тип. Были попытки создать шарнирное крепление (рис. 13, в) для уменьшения напряжения в штоке. Однако никакого преимущества этот вид крепления на практике не показал.

IV т и п. У штамповочных, а также у современных ковочных молотов шток к бабе крепят посредством трения (рис. 13, г). Угол наклона образующей конуса меньше угла трения — около 1°11' (конусность 1:25). Посадку производят в холодном состоя­нии. Заключается она в том, что шток забивают в бабу верхним паром и затем 1—3 раза ударяют по подложенной деревянной доске. При последующих ударах молота продолжается дальней­шее продвижение штока в бабу до тех пор, пока не наступит си­ловое равновесие. Например, по опытам В. Ф. Лошкарева, у мо­лота весом падающих частей 16 кн (1600 кГ) за 60 ударов шток внедрился в бабу на 21 мм, после чего при дальнейших ударах продвижение его практически прекратилось. После длительной работы молота невозможно разъединить шток и бабу, так как при ударах частицы бабы и штока взаимно внедряются настоль­ко, что создают механически не разъединимую систему (поверх­ность конуса как бы «изъедена оспой»). Чтобы обеспечить вы­бивание штока из бабы, необходимо между ними ставить медные (латунные) прокладки толщиной 1—2 мм.

В современной конструкции крепления штока к бабе (рис. 13, д) имеется цилиндрическая по внешней поверхности и разре­занная по образующей стальная втулка (толщина стенки 10— 20 мм), вставляемая в цилиндрическое гнездо бабы. Твердость материала втулки должна быть ниже твердости бабы. Внутрен­няя поверхность втулки выполнена конусной. В нее вставляют шток с латунной прокладкой. Конусную поверхность втулки це­ментируют на твердость, несколько меньшую, чем твердость ко­нуса штока.

Запрессованная часть конуса штока испытывает сжимающие напряжения в поперечном направлении. Наибольший сжимаю­щим напряжениям подвержена нижняя часть запрессованного конуса. При ударе шток в незажатой части получает деформацию уширения в горизонтальном направлении вследствие продольно­го сжатия. У запрессованной части конуса, наоборот, в результа­те дополнительного упругого внедрения в гнездо бабы возраста­ет деформация сжатия в горизонтальном направлении. В сече­нии штока, переходном от сжатия к уширению, возникают напря­жения сдвига одного слоя относительно другого.