Спосіб вібраційного розкочування кілець та пристрій для його реалізації

1 Спосіб вібраційного розкочування кілець між ЗОВНІШНІМ і внутрішнім валками, при якому до кільця з боку зовнішнього валка прикладають зусилля, більше ніж зусилля, що прикладене з боку внутрішнього валка, а з боку підпірних роликів прикладають зусилля підпору на дузі зовнішнього кола кільця діаметрально протилежно ДІЛЯНЦІ, ЩО знаходиться між валками, який відрізняється тим, що створюють коливання і на статичне навантаження Рст радіального розкочування кілець, ство - зниження ефективності і продуктивності процесу розкочування, обумовлене статичним характером технологічного навантаження, 44113 - наявність великої КІЛЬКОСТІ гідроапаратури, що ускладнює пристрій і призводить до зниження надійності пристрою Найближчим за своєю суттю є пристрій з гідроімпульсним приводом для вібраційного розкочування кілець, який складається з гідронасоса постійної продуктивності, в напірну гід рол ІНІЮ ЯКОГО встановлені стандартний запобіжний клапан, зворотний клапан, стандартний трьохходовий пдророзподільник, призначений для керування робочим гідроциліндром, двохходовий пдророзподільник, стандартний редукційний клапан, керований двохходовий пдророзподільник, дросель, через який напірна пдролінія сполучена з зливною пдролінією стандартного трьохходового пдророзподільника, в якій встановлено віброзбуджувач (Іскович-Лотоцький Р Д , Томчук В І Розробка спеціального гідроімпульсного приводу вібраційної розкочувальної машини /Вестник национального технического университета Украины "Киевский политехнический институт" том 1, 2000г) Недоліком даного пристрою є значна КІЛЬКІСТЬ надлишкової контрольно-розподільної апаратури, що ускладнює конструкцію гідроімпульсного приводу і знижує його надійність і недостатньо широкий діапазон регулювання величин сталої та пульсуючої складових робочого зусилля В основу винаходу поставлена задача створення способу розкочування кілець, в якому за рахунок навантаження, прикладеного в зоні деформації, періодичними імпульсами ЗОВНІШНІХ СИЛ або прикладанням змінної пульсуючої складової на існуюче статичне навантаження, досягається зменшення розкиду поля допуску та підвищення твердості поверхні, що приводить до зниження енерговитрат, шорсткості та підвищення якості отримуваних кілець Поставлена задача досягається тим, що в способі розкочування кілець між ЗОВНІШНІМ І внутрішнім валками, при якому до кільця з боку зовнішнього валка прикладають зусилля більше, ніж зусилля, що прикладене з боку внутрішнього валка, а з боку підпірних роликів прикладають зусилля підпору на дузі зовнішнього кола кільця діаметрально протилежно ДІЛЯНЦІ, що знаходиться між валками, створюють коливання і на статичне навантаження Рст радіального розкочування кілець, створюване ЗОВНІШНІМ валком за рахунок притискання останніх до внутрішнього валка, прикладають зусилля у вигляді пульсуючої складової Рп навантаження Рст убік зниження Рст Застосування пульсуючого навантаження при пластичному деформуванні металів розглянуто в роботі авторів Клименка В М та Шаповала В Н "Вібраційна обробка металів тиском" Автори розглянули процес пластичного деформування з загальновідомої точки зору взаємодії формотворного інструмента і металу, а також витраченої механічної роботи Безпосередньо на процес пластичного деформування витрачається енергії значно менше ніж на виконання роботи з подолання опору силам тертя на поверхні контакту інструмента з оброблюваним металом Енергія поглинається і розсіюється металом, інструментом і навколишнім середовищем Пластичне деформування в таких процесах проходить в умовах довгострокового напруженого зв'язку з інструментом і оброблюваним металом, що визначає значні витрати робочого зусилля, потужності і ККД Істотно впливає на процес пластичного деформування швидкість його протікання Якщо врахувати раніше згадані обставини, то пояснюється ДОЦІЛЬНІСТЬ застосування в зоні деформації вібраційного (пульсуючого, циклічного) навантаження Таким чином, зниження напруги деформування пояснюється зміною умов тертя на поверхні контакту інструмента з оброблюваним металом (поверхневий фактор), зниженням опору металу деформації (об'ємний фактор), а також перерозподілом у циклі навантаження зони деформації (циклічний фактор) Перших два фактори впливають на миттєве значення робочих напруг, а дія третього полягає в тому, що середні значення сил деформування нижче тих, які при інших рівних умовах мали би місце за час безперервного деформування статичною силою Циклічний фактор вібраційної обробки тиском характеризує спосіб формування робочого зусилля в зоні деформації протягом одного перюду-циклу навантаження Суть цього навантаження полягає в тому, що за один період Т в зоні деформації прикладається робоче зусилля Р на протязі часу Тр, а потім на протязі часу То = Т - Тр настає розвантаження (до кінця періоду робоче зусилля Р = 0) Розвантаження може бути частковим, але його значення завжди менше робочого зусилля Періодичний характер навантаження дозволяє одержати істотний виграш в енергетичних витратах Особливо цікавим є можливість створення такого навантаження періодичними імпульсами ЗОВНІШНІХ сил або накладанням змінної періодичної складової на існуюче статичне навантаження В основному змінна складова навантаження забезпечується за рахунок коливання інструмента, що створює ЗМІННІ напруги в металі Підсумовування змінної напруги ичаг і постійної напруги aconst, яка забезпечується статичним навантаженням, приводить до того, що в окремі моменти часу сумарної напруги досить для протікання пластичної деформації, а його постійна складова не може забезпечити пластичну течію металу В основу винаходу поставлена задача створення пристрою для вібраційного розкочування кілець, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків МІЖ НИМИ, досягається збільшення діапазону регулювання величин сталої та пульсуючої складових робочого зусилля, спрощення конструкції гідроімпульсного приводу, що призводить до підвищення ефективності і продуктивності технологічного процесу розкочування кілець Поставлена задача досягається тим, що пристрій з гідроімпульсним приводом для вібраційного розкочування кілець, який складається з робочого гідроциліндра, гідронасоса постійної продуктивності, в напірну пдролінію якого встановлені стандартний запобіжний клапан, зворотний клапан, стандартний триходовий пдророзподільник, двоходовий пдророзподільник, стандартний редукційний клапан, керований двоходовий пдророзподільник, дросель, через який напірна пдролінія сполучена з зливною пдролінією стандартного три ходового пдророзподільника, в якій встановлено 44113 віброзбуджувач, зворотний клапан виконаний керованим по тиску, а віброзбуджувач напряму з'єднаний зі штоковою порожниною робочого гідроциліндра За рахунок використання керованого по тиску зворотного клапана і віброзбуджувача, які створюють періодичні коливання амплітуди тиску в штоковій порожнині, виникають періодичні коливання зусилля розкочування, що при ВІДПОВІДНИХ величинах частоти і амплітуди цих коливань інтенсифікує процес розкочування На фіг 1 зображені силові умови деформування при накладенні змінних напруг на статичні, на фіг 2 зображена діаграма, яка ілюструє пульсуюче навантаження, створюване приводом і діє на оброблювану заготовку де Т р - TC І вібр деф •• І const2 * Трозк - ПеріОД рОЗКОЧуваННЯ КІЛЬЦЯ, TConst1 0,1Трозк - період статичної деформації (набір тиску приводом), Тдеф = 0,8ТРозк - період деформації з перемінним навантаженням, TCOnst2 - 0,1Т ро3 к - період розвантаження, на фіг 3 зображена схема пристрою для розкочування кільця Пристрій для вібраційного розкочування кілець містить внутрішній валок 1, ЗОВНІШНІЙ валок 2 між якими, знаходиться оброблювальне кільце ЗОВНІШНІЙ валок 2 шарнірно з'єднаний з гідроциліндром З, корпус якого, рухомий, а шток 4 жорстко закріплений Штокова порожнина 5 гідроциліндра 3 та порожнина 6 керованого зворотного клапана 7 з'єднані з напірною пдролінією 8, в яку підключений віброзбуджувач 9 В порожнині 6 клапана 7 розташована кулька 10, підперта штовхачем 1 1 , який контактує з поршнем 12 Зливна пдролінія ГІТ 9 з'єднана зливною пдролінією 13, через установлений на ній регульований дросель 14 з баком 15 гідросистеми Поршнева порожнина 16 гідроциліндра 3 пдролінією 17 зв'язана з порожниною 18 клапана 7, в якій розташована регульована пружина 19 Поршневі порожнини 20 і 21 керованого зворотного клапана 7 з'єднані з зливною пдролінією 13, ВІДПОВІДНО пдролінією 22 перед дроселем 14 та пдролінією 23 після дроселя 14 Гідронасос та запобіжний клапан на кресленні не показані Пристрій для вібраційного розкочування кілець працює наступним чином, із напірної гідролінії 8 робоча рідина під тиском поступає в штокову порожнину 5 гідроциліндра 3 та через порожнини 6 і 18 відкритого керованого зворотного клапана 7 по гідролінії 17 в поршневу порожнину 16 гідроциліндра 3 За рахунок різниці площ U і fs (f4 > fs) утворюється перепад сил в гідроциліндрі З AF, при якому корпус гідроциліндра 3 рухаєтьсявліво (за кресленням) і притискає ролик 2 до кільця, утворюючи таким чином статичне зусилля F cm при якому, починається пластична деформація кільця При підвищенні в порожнині 5 гідроциліндра 3 тиску до величини рі (тиск відкриття віброзбуджувача 9) віброзбуджувач 9 відкривається і робоча рідина із порожнини 5 по пдролініях 8 та 13 перетікає в бак 15 Перепад тиску Д р т між порожнинами 20 і 21, який утворюється на регульованому дроселі 14, діє на поршень 12 клапана 7 зі сторони порожнини 20 і викликає переміщення штовхача 11 та кульки 10 до його посадки на сідло Порожнини 6 і 18 клапана 7 роз'єднуються, що виключає перетікання робочої рідини із порожнини 16 гідроциліндра, і зберігає в ній постійний тиск рі При відкритому віброзбуджувачі 9 робоча рідина із порожнини 5 перетікає в бак 15, що призводить до зниження тиску в порожнині 5 і збільшенню зусилля притискання ролика 2 до кільця Коли в порожнині 5 тиск зменшиться до величини тиску р2 (тиск закриття віброзбуджувача) віброзбуджувач 9 повертається в початкове положення Порожнина 5 з'єднується з нагарною пдролінією 8 При закритому віброзбуджувачі 9 тиск в гідролінії 13 перед дроселем 14 та після нього вирівнюється, що призводить до вирівнювання тиску в порожнинах 20 і 21 Під дією тиску робочої рідини в порожнинах 6 і 18 та зусилля пружини 19 клапан 7 відкривається Порожнина 16 через пдролінію 17, порожнини 6 і 18 з'єднуються з напірною пдролінією 8 Далі цикл повторюється 44113 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90