Установка для відцентрового лиття

Реферат: Винахід належить до ливарного виробництва, зокрема до установки для відцентрового лиття. З метою зменшення енергоємності та збільшення терміну служби установки для відцентрового лиття, привод розкриття-закриття стулок захисного кожуха виконаний у вигляді триланкового механізму пласкопаралельного переміщення ведучої ланки. Остання закріплена безпосередньо на стулці кожуха, встановленій на обертових важелях з розміщенням центрів ваги кожної зі стулок кожуха при відкритому стані в площині осі їх повороту. Кожен з притискних роликів установлений на хитному важелі, зв'язаний через кінематичну пару із двома ступенями свободи із ведучою ланкою демпфера. UA 103821 C2 (12) UA 103821 C2 UA 103821 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до ливарного виробництва, зокрема до устаткування для відцентрового лиття, і може бути використаний для лиття великих порожнистих заготовок і деталей типу тіл обертання. Відома відцентрова машина для лиття великогабаритних заготовок, що включає опорні пристрої, установлені на рамі корпус і кожух, шарнірно закріплені на корпусі по обидві сторони від виливниці поворотні штовхачі, верхня частина яких з'єднана зі стінками кожуха, виконаного рознімним, а нижня частина оснащена роликами для взаємодії з виливницею [1]. Наявність у зазначеній машині рознімного кожуха із двох симетричних половин дозволяє підвищити зручність обслуговування машини між робочими циклами, а оснащення нижньої частини поворотних важелів роликами - збільшити термін служби машини за рахунок зниження динамічних навантажень при посадці виливниці на привідні ролики для її обертання. Однак, наявність кінематичного зв'язку привода розкриття половин захисного кожуха через "нижню частину" штовхачів із установленими на них роликами "… для взаємодії з виливницею …" є істотним недоліком зазначеної машини, оскільки додатково навантажує привод розкриття кожуха ще й вагою самої виливниці, крім навантаження від ваги захисного кожуха. Це збільшує потужність привода в рази, тому що вага виливниці із залитим у неї металом у кілька раз перевищує вагу половинок захисного кожуха. Наслідком такого збільшення потужності привода розкриття кожуха є зростання енергоємності машини, що і є головним недоліком наведеного технічного рішення. Крім того, додатковим недоліком є наявність у робочій зоні (при розкритому кожусі) зазначених вище нижніх частин поворотних штовхачів, що, у свою чергу, ускладнює обслуговування машини. Найбільш близьким аналогом по сукупності ознак є установка для відцентрового лиття, що містить крім станини, виливниці, опорних та приводних роликів, захисний кожух, виконаний у вигляді твердих відкидних стулок, на яких закріплені підпружинені притискні ролики (див. поз. 7 фіг. 1 джерела [2]). Виконання в зазначеній установці захисного кожуха у вигляді двох відкидних стулок сприяє зручності обслуговування. Однак, так само, як і в попередньому випадку, не вирішує завдання зниження енергоємності машини, тому що при установці привода розкриття-закриття захисного кожуха, що ведуча ланка такого привода неминуче повинна бути з'єднана з валом-віссю, на якому встановлені стулки кожуха. А тому, що останні є консольною конструкцією, то створюють значний контрмомент приводу, що й приводить до його підвищеної потужності, а значить і зростання енергоємності установки, що є істотним недоліком. Крім того, пружні елементи підпружинених притискних роликів перебувають у робочій зоні установки, а тому завжди піддані впливу високих температур. Відомо, що вплив високих температур на пружний елемент (наприклад, сталеву пружину) з наступним повільним остиганням приводить до так званого відпуску пружини, інакше кажучи, втрати її початкової твердості, а значить і працездатності. В результаті недостатній притиск роликами виливниці до її опорних роликів, у свою чергу, викликає вібрації виливниці при обертанні й небажаний ріст динамічних навантажень, як на самі опорні ролики, так і на виливницю. У сукупності це неминуче приводить до скорочення терміну служби машини, до капітального ремонту. Задачею винаходу є зменшення енергоємності установки шляхом зниження потужності привода розкриття-закриття захисного кожуха й збільшення терміну служби установки. Поставлена задача вирішується тим, що в установці для відцентрового лиття, що містить станину, виливницю, опорні й привідні ролики, захисний кожух у вигляді відкидних стулок із установленими на них притискними роликами, привод розкриття-закриття стулок захисного кожуха виконаний у вигляді триланкового механізму пласкопаралельного переміщення ведучої ланки, закріпленої безпосередньо на стулці кожуха, жорстко встановленій на обертових важелях, таким чином, що центр ваги кожної зі стулок кожуха у відкритому стані перебуває в площині осі їх повороту, а кожний із притискних роликів установлений на хитному важелі, закріпленому на кожусі, і оснащений регульованим демпфером, установленим на зовнішній оболонці стулок кожуха, тобто поза робочою зоною установки. Причому, кінематичний зв'язок кожного із притискних роликів зі штоком свого демпфера здійснено через кінематичну пару із двома ступенями свободи - обертального й поступального руху, тобто кінематичну пару четвертого класу. Наведені ознаки винаходу є суттєвими, бо в сукупності достатні для вирішення поставлених задач - зменшення енергоємності установки та збільшення терміну служби установки, а кожний окремо необхідний для ідентифікації і відмітності установки, що заявляється, від відомих в техніці аналогічних технічних рішень. 1 UA 103821 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким чином, нова сукупність загальних (відомих) і відмітних (нових) від найближчого аналога суттєвих ознак, якими характеризується нова установка, є достатньою у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту, оскільки вирішує поставлені задачі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і результатом, що досягається, полягає в наступному. Виконання привода розкриття-закриття стулок кожуха у вигляді триланкового механізму пласкопаралельного переміщення й закріплення його ведучої ланки на стулці кожуха (на відміну від відомих рішень, тобто на валу-осі повороту кожуха), жорстко встановленого на обертових важелях з розміщенням центру ваги кожної зі стулок кожуха у відкритому стані в площині осі їх повороту дозволяє: - по-перше, при відкритті стулки кожуха створити плече крутного моменту щодо осі повороту стулок захисного кожуха настільки значне, що відпадає необхідність у підсилювальнопередатному механізмі (тобто редукторі) для двигуна привода (будь-якого, наприклад, електродвигуна, пневматичного або гідравлічного циліндра та т. п.), а це надає можливість у кілька раз зменшити потужність привода розкриття стулок захисного кожуха, тобто зменшити енергоємність установки. Останнє з урахуванням тисяч технологічних циклів роботи установки протягом року дає істотну економію енергоносіїв; - по-друге, розміщення центра ваги кожної зі стулок кожуха у відкритому стані в площині осі їх повороту дозволяє здійснювати закриття стулок кожуха під силою їх власної ваги після першого поштовху з боку привода. Інакше кажучи, зусилля привода необхідно тільки для розкриття стулок, а при їхньому закритті привод виконує функцію гальмування. Таким чином, енерговитрати приводів стулок захисного кожуха за кожний цикл відкриття-закриття стулок зменшуються майже у два рази, тому що приводи працюють на повну потужність тільки протягом половини циклу, а саме при відкритті стулок кожуха, що в остаточному підсумку обумовлює зменшення енергоємності установки. Установка кожного із притискних роликів на хитному важелі, закріпленому на кожусі, дозволяє адаптувати положення ролика відносно виливниць різного діаметра в результаті повороту хитного важеля щодо осі його установки. Виконання кінематичного зв'язку кожного із притискних роликів зі штоком свого демпфера через кінематичну пару із двома ступенями свободи - обертального й поступального руху (тобто кінематичну пару четвертого класу) дозволяє сполучити круговий рух хитного важеля, що несе притискний ролик, зі зворотнопоступальним рухом штока демпфера. Оснащення кожного притискного ролика регульованим демпфером, тобто пристроєм перетворення енергії удару (виникаючого в момент контакту роликів з виливницею) в енергію гальмування дозволяє виключити можливі ушкодження поверхні, як виливниці, так і самих притискних роликів, що в підсумку забезпечує збільшення терміну служби установки. Цьому ж сприяє демпфірування (гасіння) вібрацій, що виникають внаслідок неминучого (у процесі тривалої експлуатації) зношування бігових доріжок виливниці й привідних роликів, за рахунок перетворення енергії частотних ударів (тобто вібрацій) в енергію гальмування демпфера. Наприклад, у випадку використання рідинних (гідравлічних, тобто масляних і т. п.) демпферів, енергія ударів перетвориться в рідинне тертя між рідинним наповнювачем (машинним маслом) демпфера й внутрішніми стінками корпуса демпфера. Установка демпфера на зовнішній оболонці стулок кожуха, тобто поза робочою зоною установки, виключає вплив на нього високих температур робочого середовища установки, що також сприяє збільшенню терміну служби установки. На фіг. 1 зображена установка для відцентрового лиття (загальний вигляд), на фіг. 2 поперечний переріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - переріз Б-Б на фіг. 1. Установка для відцентрового лиття містить станину 1 (на фіг. 1, 2), на якій стаціонарно встановлені привідні 2 і непривідні 3 опорні ролики, на яких установлена виливниця 4. Також на станині нерухомо змонтовані захисні щитки 5 роликів 2 і 3, шарнірні опори 6 і 7 пневматичних (або гідравлічних) циліндрів 8 і 9, відповідно. Штоки 10 і 11 циліндрів 8 і 9 за допомогою шарнірів 12 і 13 з'єднано зі стулками 14 і 15, відповідно. Стулки 14 і 15 жорстко закріплено на важелях 16 і 17, у свою чергу, установлених на відповідних шарнірних опорах 18 і 19. Таким чином, перераховані елементи конструкції утворюють (для кожної зі стулок кожуха окремо) триланкові механізми пласкопаралельного переміщення ведучих ланок (у цьому випадку - штоків 10 і 11) приводів відкриття стулок, кожний з яких складається із трьох обертальних і однієї поступальної кінематичних пар. Наприклад, стулка 14 і жорстко з'єднаний з нею важіль 16 разом із шарнірною опорою 18 утворюють першу обертальну пару, а шток 10 за допомогою шарніра 12 зі стулкою 14 - другу й циліндр 8 із шарнірною опорою 6 - третю обертальну пари. Поступальну кінематичну пару утворюють циліндр 8 і шток 10. Таку ж кінематичну побудову має й привод іншої симетричної стулки 15 кожуха. 2 UA 103821 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Зазначені стулки наповненими термоізоляційним матеріалом (показаним на фіг. 2 штрихуванням) і утворюють у сукупності захисний кожух установки, оснащений також захисними бічними фланцями 20, жорстко закріпленими на стулках 14 і 15 поза робочою зоною установки. Установка для відцентрового лиття містить також притискні ролики 21 (фіг. 2, 3) для виливниці 4, кожний з яких розміщений на відповідному йому хитному важелі 22, установленому за допомогою осі 23 на кронштейні 24, який закріплений нерухомо на відповідній йому стулці 14 захисного кожуха. Кожний хитний (навколо своєї осі 23) важіль 22 оснащений шарніром 25, розміщеним у пазу 26 серги 27, з'єднаної зі штоком 28 з можливістю регулювання їх відносного положення. Таким чином, шарнір 25 разом з пазом 26 серги 27 утворюють кінематичну пару із двома ступенями свободи - обертального й поступального руху (тобто кінематичну пару четвертого класу). Шток 28 через поршень 29 гідравлічного (або пневматичного) демпфера 30 підпружинено пружиною 31, розміщеною в корпусі 32, жорстко закріпленому на кронштейні 24. Ліва й права (див. фіг. 3) порожнини демпфера 30 з'єднані каналами 33 через зворотний клапан 34 і дросель 35 (останні показані у вигляді гідравлічної схеми). З робочої сторони виливниці розміщений заливальний пристрій (на кресл. не показано). Установка для відцентрового лиття працює в таким чином. Вантажопідйомним способом виливницю 4 установлюють на привідні 2 і непривідні 3 ролики. При цьому стулки 14 і 15 захисного кожуха розведені в сторони в положення, показане на фіг. 2 штриховими лініями. У цьому, вихідному положенні, центр ваги С1 кожної зі стулок кожуха, наприклад стулки 14, знаходиться в площині D1D2, що проходить через шарнірну опору 18 важеля 16. При подачі енергоносія (стисненого повітря у випадку пневматичного циліндра або рідини - машинного масла, у випадку гідроциліндра) під тиском у поршневі порожнини циліндрів 8 і 9 стулки 14 і 15 отримають тільки перший поштовх (імпульс сили), а далі закриваються під дію сили ваги G, прикладеної (наприклад, для стулки 14) у центрі ваги в точці С2 при закритій стулці. Інакше кажучи, після виходу точки центра ваги С 1 із площини D1D2 (фіг. 2) кожна зі стулок закривається під дію власної ваги (сили ваги G), а точніше, під дією виникаючого крутного моменту сил М1=Gh. Приводи ж (циліндри 8 і 9) при цьому виконують тільки функцію гальмування при спуску енергоносія з їхніх штокових порожнин, що дозволяє витрачати в кілька раз менші від необхідних для закриття кожуха витрати енергії. Далі після закриття стулок притискні ролики, наприклад, ролик 21, притискають виливницю 4 до привідних 2 і непривідних 3 опорних роликів. При цьому ролик 21 робить хитний рух навколо осі 23 і одночасно, завдяки кінематичній парі четвертого класу (тобто пари, що має два ступені свободи - внаслідок поступального й обертового руху), утвореною віссю 25 і пазом 26, впливає на шток 28 і поршень 29, який витісняє масло (або стиснене повітря) гідравлічного або пневматичного демпфера, відповідно, із правої порожнини демпфера 30 (фіг. 3) у ліву його порожнину через канал 33 і регульований дросель 35. При цьому енергія удару, що виникає при контакті ролика 21 з виливницею 4, перетвориться в енергію гідравлічного (або пневматичного) тертя рідини (або стисненого повітря) про внутрішні стінки корпуса 32 демпфера 30, внаслідок чого запобігають можливим ушкодженням поверхні, як виливниці, так і самого ролика, що в підсумку забезпечує збільшення терміну служби установки. Цьому ж сприяє винос демпфіруючих пристроїв (або будь-яких інших гальмуючих або пружних елементів) за межі робочої зони установки, оскільки в цьому випадку вони не піддані дії високих температур робочої зони. Далі включать привод (на кресл. не показаний) привідних роликів, що передають виливниці технологічну частоту обертання. У випадку появи дефектів на поверхні виливниці в процесі тривалої експлуатації й контакту їх із притискними роликами вібрації, що виникають при цьому, гасяться демпферами притискних роликів за рахунок перетворення енергії частотних ударів (тобто вібрацій) в енергію гальмування демпферів, що також сприяє збільшення терміну служби установки. Після набору проектного числа обертів виливниці в неї заливається із заливального пристрою (на кресл. не показане) розплав металу. Після охолодження виливниці й затвердіння виливка привод привідних роликів 3 виключають. Для вилучення виливниці з виливком стулки 14 і 15 відкривають, подаючи енергоносій у штокові порожнини циліндрів 8 і 9. При цьому зусилля R (фіг. 2) розкриття стулок, прикладене в шарнірі 12 (також як і в шарнірі 13) згідно з паралелограмом сил розкладається на дві складові: вертикальну силу R1. й горизонтальну R2. Завдяки закріпленню відповідних ведучих ланок (штоків 10 і 11) приводів розкриття стулок безпосередньо на стулках 14 і 15, утворюється плече H, що створює настільки значний крутний момент М2=R1H повороту стулок навколо своїх шарнірних опор 18 і 19, що дозволяє суттєво зменшити потужність самого привода розкриття 3 UA 103821 C2 5 10 15 20 25 стулок захисного кожуха, тобто в остаточному підсумку зменшити енергоємність установки на кожний технологічний цикл. При розкритті стулок 14 і 15 притискні ролики 21 відходять від виливниці 4, внаслідок чого під дією пружини 31 поршень 29 витісняє масло (або стиснене повітря) з лівої порожнини демпфера 30 (фіг. 3) у його праву порожнину, але вже не тільки через дросель 35 (як при закритті стулок), але й через зворотний клапан 34. Притискний ролик 21 вертається у вихідне положення. Завдяки виконанню привода розкриття стулок захисного кожуха у вигляді механізму пласкопаралельного переміщення його ведучої ланки, стулки кожуха виходять за межі робочої зони установки, що дозволяє поліпшити умови технічного огляду, після якого установка готова для повторного технологічного процесу. Далі робочий цикл повторюється. Винахід не обмежується описаними й показаними на графічних зображеннях варіантами реалізації, але може бути змінений, модифікований й доповнений в рамках об'єму, визначеного формулою винаходу. Так, наприклад, пневматичний або гідравлічний привід може бути замінений на електромеханічний, але обов'язково повинен включати механізм пласкопаралельного переміщення ведучої ланки із закріпленням останньої безпосередньо на стулках захисного кожуха й розміщенням центра ваги кожної стулки кожуха у вихідному стані в площині її шарнірної опори. Також можливі інші реалізації демпфіруючих пристроїв, але останні обов'язково повинні бути винесені за межі робочої зони установки й пов'язані із притискними роликами кінематичною парою четвертого класу (тобто парою, що має два ступені свободи). А саме, обертового руху для адаптації роликів до поверхні виливниці й поступального руху для впливу на демпфіруючий елемент (стиснене повітря, рідину під тиском, пружину й т. п.). Винахід може бути реалізовано в умовах промислового виробництва з використанням стандартного устаткування, сучасних матеріалів і технологій на будь-якому машинобудівному підприємстві. Джерела інформації:, прийняті в увагу при експертизі: 2 1. Авторское свидетельство СССР № 620333, М.Кл . B22D132, 1978. 2 2. Авторское свидетельство СССР № 1748927, М.Кл . B22D132, 1992. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 1. Установка для відцентрового лиття, що містить станину, виливницю, опорні та привідні ролики, захисний кожух у вигляді відкидних стулок із установленими на них притискними роликами, яка відрізняється тим, що містить привод розкриття-закриття стулок захисного кожуха, який виконаний у вигляді триланкового механізму пласкопаралельного переміщення ведучої ланки, закріпленої безпосередньо на стулці кожуха, жорстко встановленій на обертових важелях з розміщенням центрів ваги кожної зі стулок кожуха при відкритому стані в площині осі їх повороту, а кожний із притискних роликів установлений на хитному важелі, закріпленому на кожусі, та зв'язаний через кінематичну пару із двома ступенями свободи із ведучою ланкою демпфера, установленого на зовнішній оболонці захисного кожуха. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що триланковий механізм пласкопаралельного переміщення ведучої ланки привода містить три обертальні та одну поступальну кінематичні пари, до складу якої входить ведуча ланка. 3. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що демпфер виконаний регульованим і оснащений дросельним пристроєм та зворотним клапаном. 4 UA 103821 C2 5 UA 103821 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6