Конструкция и принцип действия
Функционирование ковочного молота базируется на динамических ударах рабочего органа — штока, соединенного с бабой (ударной частью машины) и устройствами, контролирующими силу воздействия. Другими обязательными конструктивными элементами являются:
- поршень, соединенный с бабой;
- основание (зафиксированное на твердой поверхности);
- станина (направляющие для подвижных узлов фиксируются на ней);
- приводное оборудование;
- щитовое ограждение (для безопасности оператора);
- электрическое оборудование;
- компрессорный цилиндр (у пневматических молотов).
Ранние машины имели ножной или ручной привод. Современный кузнечный молот оснащен удобной системой управления, минимизирующей усилие работника кузницы.
Рис. 1. Устройство пневматического молота.
(1 — рабочий цилиндр, 2 — компрессорный цилиндр, 3 — поршень, 4 — кривошипный механизм, 5 — баба, 6 и 7 — верхний и нижний бойки, 8 — подушка, 9 — воздухораспределительный механизм, 10 — деформируемая заготовка)
Вкратце действие устройства происходит так:
- заготовка помещается в нижнюю часть молота (обычно это боек);
- настраивают устройство на определенную частоту удара, приводят в движение;
- после активации молота, ведомая верхняя часть бьет по заготовке;
- динамическое воздействие продолжается до тех пор, пока заготовка не приобретет нужную форму.
При работе кузнечного молотка происходит преобразование возвратно-поступательного движения кривошипно-шатунного механизма в такое же движение поршня. Это позволяет выполнять на нем множество операций.
Основные сведения о конструкции молота
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПАСПОРТИЗАЦИЯ ПРИВОДНОГО
КОВОЧНОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО МОЛОТА
Цель работы:
изучение конструкции и работы приводного ковочного пневматического молота, определение его основных паспортных данных, получение навыков в составлении паспорта пневматического молота.
Основные сведения о конструкции молота
Приводные пневматические молоты предназначены для выполнения различных кузнечных работ, осуществляемых ковкой: протяжки, осадки, прошивки отверстий (сквозных и глухих), рубки, гибки, кузнечной сварки и т.д. На пневматических молотах возможна штамповка в подкладных штампах. Штамповка в закрытых штампах недопустима, так как жесткость ударов может привести к поломке бабы.
Приводные пневматические молоты (рис. 1.1) работают с помощью воздуха, поступающего из окружающей атмосферы в компрессорный цилиндр 6 и подвергающегося сжатию и разряжению при возвратно-поступательном движении поршня компрессора 8. Поршень компрессора 8 приводится в движение от приводного электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2, редуктор 3, кривошип 4 и шатун 5. Следует отметить, что в кинематической цепи электродвигателя-поршня компрессора редуктора может и не быть. В этом случае шатун 5 соединен с кривошипным валом, на который жестко посажен маховик. Редуктор необходим для понижения числа оборотов кривошипа.
На рис.1.1 введены следующие обозначения: 1 – приводной электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – цилиндрический редуктор; 4 – кривошипный вал; 5 – шатун; 6 – цилиндр компрессора; 7 – рабочий цилиндр; 8 – поршень компрессора; 9 – поршень рабочего цилиндра; 10 – механизм воздухораспределения; 11 – станина молота; 12 – баба; 13, 14 – верхний и нижний боек; 15 – шабот; 16 – виброизоляция шабота.
По принципу действия пневматические молоты отличаются от паровоздушных, в которых падающие части разгоняются под действием пара или сжатого воздуха, поступающих в рабочий цилиндр. У пневматических молотов, как видно из рис. 1.1, воздух осуществляет только нежесткую связь между компрессорным 8 и рабочим 9 поршнями, являясь упругой подушкой, передающей движение от поршня компрессора 8 к рабочему поршню 9. Число ударов молота в минуту равно числу оборотов кривошипа 4.
а – общий вид; б – схема расположения рукояток управления
воздухораспределительного механизма (1-3 – положения рукояток)
Рисунок 1.1 – Устройство приводных пневматических молотов
Верхний подвижный боёк 13 закреплен на бабе 12, а нижний неподвижный боек 14 – на шаботе 15.
Пневматические молота выпускаются с массой падающих частей (мпч) 50…1000 кг и с энергией удара 0,8…28 кДж. Скорость в момент удара может составлять 5…7,5 м/с. Кратность масс равна 12.
Движение поршня компрессора является движением с одной степенью свободы, определяемой углом порота кривошипа (рис. 1.2). Рабочий поршень занимает самое нижнее положение; при этом боек находится на поковке, а компрессорный поршень – в самом верхнем положении (рис. 1.2, а
). В этом положении верхняя и нижняя полости компрессорного цилиндра соединены с атмосферой, и начальное давление в них устанавливается равным атмосферному. Такое же давление устанавливается в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра, поскольку эти полости сообщаются с помощью кранов с соответствующими полостями компрессорного цилиндра.
а – начальное положение; б – движение рабочего поршня вверх;
в – движение рабочего поршня вниз
Рисунок 1.2 – Схема движения поршней рабочего и компрессорного цилиндра
При движении поршня компрессорного цилиндра вниз от начального положения давление в нижних полостях обоих цилиндров увеличивается, а в верхних уменьшается. При возрастании давления в нижних полостях до величины, достаточной для преодоления силы тяжести подвижных частей, сопротивления трения и давления воздуха в поршневой полости рабочего цилиндра, рабочий поршень начнет движение вверх. При угле поворота кривошипа a2 = p, когда поршень компрессора займет нижнее положение, происходит соединение верхней полости компрессорного цилиндра с атмосферой (рис. 1.2, б
). В этот момент нижняя полость компрессорного цилиндра с атмосферой не соединяется.
При определенном угле поворота кривошипа верхний поршень, поднимаясь вверх, закроет верхний канал и разобщит верхние полости цилиндров (рис. 1.2, в
). В результате этого ход рабочего поршня начнет замедляться, и в какой-то момент рабочий поршень остановится в своем верхнем положении. При этом воздух в надпоршневой полости рабочего поршня будет сжатым. При опускании рабочего поршня давление в надпоршневой полости будет уменьшаться, и в момент, когда оно станет равным давлению в верхней полости компрессорного цилиндра, произойдет соединение обеих полостей через обратный клапан. Угол a4, при котором это происходит, называется
углом выхода рабочего поршня из буфера
.
При дальнейшем вращении кривошипа поршень компрессора приближается к крайнему верхнему положению, а рабочий поршень подходит к крайнему нижнему положению. Удар бойка по поковке обычно происходит при угле поворота кривошипа, который немного меньше 2p.
На рис. 1.3 показан общий вид изучаемого пневматического приводного молота модели МА4127 с мпч 50 кг.
1 – компрессорный цилиндр; 2 – рабочий цилиндр; 3 – рукоятка среднего крана; 4 – рукоятка верхнего и нижнего кранов; 5 – приводной электродвигатель; 6 – кожух клиноременной передачи; 7 – станина молота; 8 – ось кривошипного вала; 9 – рабочие бойки; 10 – педаль управления
Рисунок 1.3 – Общий вид изучаемого приводного пневматического молота
модели МА4127 с мпч 50 кг
Устройство изучаемого молота аналогично конструкции, приведенной на рис. 1.1, с той лишь разницей, что в его конструкции нет редуктора (привод шатуна осуществляется через клиноременную передачу, маховик и кривошипный вал) и шабот установлен непосредственно в станине. Установка шабота в станине молота возможна вследствие малости мпч, а, следовательно, и энергии удара.
Пневматические молоты могут осуществлять следующие режимы работы: холостой ход, удержание бабы на весу, автоматические последовательные удары и прижим поковки. В некоторых конструкциях молотов имеется режим одиночных ударов. Для осуществления вышеуказанных режимов на пневматических молотах применяют механизм воздухораспределения, состоящий из трех горизонтальных кранов (см. рис. 1.1, б
): верхнего, среднего и нижнего. Верхний и нижний краны служат для управления работой молота, а средний – для перевода компрессора на холостой ход. Между верхним и нижним кранами в стакане молота имеется камера с обратным клапаном.
На рис. 1.4 изображена развернутая схема механизма воздухораспределения пневматических молотов. Верхний кран имеет два сечения, а нижний – три.
Рисунок 1.4 – Развернутая схема механизма воздухораспределения
пневматических молотов
Холостой ход
Чтобы не перегревать компрессор при длительных паузах, его переводят на холостой режим работы. Это осуществляется поворотом среднего крана в крайнее левое положение (кран открыт) (см. рис. 1.3, поз. 3), при этом рукоятки верхнего и нижнего кранов находятся в среднем положении (педаль также находится в среднем положении).
В результате этого верхняя полость рабочего цилиндра и верхняя полость компрессорного цилиндра сообщаются через верхний кран с атмосферой через открытый канал 3 (см. рис. 1.4). Нижняя полость компрессорного цилиндра также (через средний кран) сообщается с атмосферой через открытый канал 4 (при этом также открыты каналы 10 и 11).
Таким образом, компрессор работает, но давление в полостях рабочего и компрессорного цилиндров равно атмосферному, и баба под собственном весом покоится на нижнем бойке. Молот работает вхолостую.
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПАСПОРТИЗАЦИЯ ПРИВОДНОГО
КОВОЧНОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО МОЛОТА
Цель работы:
изучение конструкции и работы приводного ковочного пневматического молота, определение его основных паспортных данных, получение навыков в составлении паспорта пневматического молота.
Основные сведения о конструкции молота
Приводные пневматические молоты предназначены для выполнения различных кузнечных работ, осуществляемых ковкой: протяжки, осадки, прошивки отверстий (сквозных и глухих), рубки, гибки, кузнечной сварки и т.д. На пневматических молотах возможна штамповка в подкладных штампах. Штамповка в закрытых штампах недопустима, так как жесткость ударов может привести к поломке бабы.
Приводные пневматические молоты (рис. 1.1) работают с помощью воздуха, поступающего из окружающей атмосферы в компрессорный цилиндр 6 и подвергающегося сжатию и разряжению при возвратно-поступательном движении поршня компрессора 8. Поршень компрессора 8 приводится в движение от приводного электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2, редуктор 3, кривошип 4 и шатун 5. Следует отметить, что в кинематической цепи электродвигателя-поршня компрессора редуктора может и не быть. В этом случае шатун 5 соединен с кривошипным валом, на который жестко посажен маховик. Редуктор необходим для понижения числа оборотов кривошипа.
На рис.1.1 введены следующие обозначения: 1 – приводной электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – цилиндрический редуктор; 4 – кривошипный вал; 5 – шатун; 6 – цилиндр компрессора; 7 – рабочий цилиндр; 8 – поршень компрессора; 9 – поршень рабочего цилиндра; 10 – механизм воздухораспределения; 11 – станина молота; 12 – баба; 13, 14 – верхний и нижний боек; 15 – шабот; 16 – виброизоляция шабота.
По принципу действия пневматические молоты отличаются от паровоздушных, в которых падающие части разгоняются под действием пара или сжатого воздуха, поступающих в рабочий цилиндр. У пневматических молотов, как видно из рис. 1.1, воздух осуществляет только нежесткую связь между компрессорным 8 и рабочим 9 поршнями, являясь упругой подушкой, передающей движение от поршня компрессора 8 к рабочему поршню 9. Число ударов молота в минуту равно числу оборотов кривошипа 4.
а – общий вид; б – схема расположения рукояток управления
воздухораспределительного механизма (1-3 – положения рукояток)
Рисунок 1.1 – Устройство приводных пневматических молотов
Верхний подвижный боёк 13 закреплен на бабе 12, а нижний неподвижный боек 14 – на шаботе 15.
Пневматические молота выпускаются с массой падающих частей (мпч) 50…1000 кг и с энергией удара 0,8…28 кДж. Скорость в момент удара может составлять 5…7,5 м/с. Кратность масс равна 12.
Движение поршня компрессора является движением с одной степенью свободы, определяемой углом порота кривошипа (рис. 1.2). Рабочий поршень занимает самое нижнее положение; при этом боек находится на поковке, а компрессорный поршень – в самом верхнем положении (рис. 1.2, а
). В этом положении верхняя и нижняя полости компрессорного цилиндра соединены с атмосферой, и начальное давление в них устанавливается равным атмосферному. Такое же давление устанавливается в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра, поскольку эти полости сообщаются с помощью кранов с соответствующими полостями компрессорного цилиндра.
а – начальное положение; б – движение рабочего поршня вверх;
в – движение рабочего поршня вниз
Рисунок 1.2 – Схема движения поршней рабочего и компрессорного цилиндра
При движении поршня компрессорного цилиндра вниз от начального положения давление в нижних полостях обоих цилиндров увеличивается, а в верхних уменьшается. При возрастании давления в нижних полостях до величины, достаточной для преодоления силы тяжести подвижных частей, сопротивления трения и давления воздуха в поршневой полости рабочего цилиндра, рабочий поршень начнет движение вверх. При угле поворота кривошипа a2 = p, когда поршень компрессора займет нижнее положение, происходит соединение верхней полости компрессорного цилиндра с атмосферой (рис. 1.2, б
). В этот момент нижняя полость компрессорного цилиндра с атмосферой не соединяется.
При определенном угле поворота кривошипа верхний поршень, поднимаясь вверх, закроет верхний канал и разобщит верхние полости цилиндров (рис. 1.2, в
). В результате этого ход рабочего поршня начнет замедляться, и в какой-то момент рабочий поршень остановится в своем верхнем положении. При этом воздух в надпоршневой полости рабочего поршня будет сжатым. При опускании рабочего поршня давление в надпоршневой полости будет уменьшаться, и в момент, когда оно станет равным давлению в верхней полости компрессорного цилиндра, произойдет соединение обеих полостей через обратный клапан. Угол a4, при котором это происходит, называется
углом выхода рабочего поршня из буфера
.
При дальнейшем вращении кривошипа поршень компрессора приближается к крайнему верхнему положению, а рабочий поршень подходит к крайнему нижнему положению. Удар бойка по поковке обычно происходит при угле поворота кривошипа, который немного меньше 2p.
На рис. 1.3 показан общий вид изучаемого пневматического приводного молота модели МА4127 с мпч 50 кг.
1 – компрессорный цилиндр; 2 – рабочий цилиндр; 3 – рукоятка среднего крана; 4 – рукоятка верхнего и нижнего кранов; 5 – приводной электродвигатель; 6 – кожух клиноременной передачи; 7 – станина молота; 8 – ось кривошипного вала; 9 – рабочие бойки; 10 – педаль управления
Рисунок 1.3 – Общий вид изучаемого приводного пневматического молота
модели МА4127 с мпч 50 кг
Устройство изучаемого молота аналогично конструкции, приведенной на рис. 1.1, с той лишь разницей, что в его конструкции нет редуктора (привод шатуна осуществляется через клиноременную передачу, маховик и кривошипный вал) и шабот установлен непосредственно в станине. Установка шабота в станине молота возможна вследствие малости мпч, а, следовательно, и энергии удара.
Пневматические молоты могут осуществлять следующие режимы работы: холостой ход, удержание бабы на весу, автоматические последовательные удары и прижим поковки. В некоторых конструкциях молотов имеется режим одиночных ударов. Для осуществления вышеуказанных режимов на пневматических молотах применяют механизм воздухораспределения, состоящий из трех горизонтальных кранов (см. рис. 1.1, б
): верхнего, среднего и нижнего. Верхний и нижний краны служат для управления работой молота, а средний – для перевода компрессора на холостой ход. Между верхним и нижним кранами в стакане молота имеется камера с обратным клапаном.
На рис. 1.4 изображена развернутая схема механизма воздухораспределения пневматических молотов. Верхний кран имеет два сечения, а нижний – три.
Рисунок 1.4 – Развернутая схема механизма воздухораспределения
пневматических молотов
Холостой ход
Чтобы не перегревать компрессор при длительных паузах, его переводят на холостой режим работы. Это осуществляется поворотом среднего крана в крайнее левое положение (кран открыт) (см. рис. 1.3, поз. 3), при этом рукоятки верхнего и нижнего кранов находятся в среднем положении (педаль также находится в среднем положении).
В результате этого верхняя полость рабочего цилиндра и верхняя полость компрессорного цилиндра сообщаются через верхний кран с атмосферой через открытый канал 3 (см. рис. 1.4). Нижняя полость компрессорного цилиндра также (через средний кран) сообщается с атмосферой через открытый канал 4 (при этом также открыты каналы 10 и 11).
Таким образом, компрессор работает, но давление в полостях рабочего и компрессорного цилиндров равно атмосферному, и баба под собственном весом покоится на нижнем бойке. Молот работает вхолостую.
Возможности кузнечного станка
Габаритный молот предназначен для выполнения следующих кузнецких операций:
- гибка деталей (иногда предварительно осуществляют подогрев заготовки);
- вытяжка (удлинение шаблона за счет уменьшение поперечного сечения);
- проделывание отверстий (на шток насаживается пробойник/прошивень);
- осадка (обратное вытяжке действие);
- рубка (при помощи топоров).
О некоторых из них — наглядно.
Рис. 2. Операции, выполняемые при помощи кузнечного молота.
Большинство известных изделий выполняют все перечисленные операции. Однако, есть важный критерий их классификации.
Монтаж и установка молота
Точность работы молота во многом зависят от правильной его установки (рис. Установочный чертеж
). Глубина заложения фундамента зависит от качества грунта, уровня грунтовых вод и других местных условий.
Детали фундамента заводом не поставляются.
Прокладка под шабот изготавливается из строганных брусьев высушенного дерева твердых пород (бук, дуб). Установка шабота на прокладку производится по уровню. Отклонение от горизонтальности опорной плоскости паза в подушке не должен превышать 0,2 мм на длине 1000 мм.
После установки шабота на слой брусьев и выверки бойков, по контуру основания шабота укладываются брусья по 2 шт. с каждой стороны. Для виброизоляции, между шаботом и стенками ямы засыпаются инертные материалы (шлак и т.д.).
Молот выставляется по шаботу так, чтобы отклонение бабы от вертикального положения было не более 2 мм на длине 1000 мм и не плотность прилегания рабочих плоскостей бойков при соприкосновении не превышало 0,2 мм на 300 мм длины и ширины бойка.
Шабот необходимо установить так, чтобы кольцевая риска на бабе была выше нижнего торца буксы на 5-10 мм. После приработки в результате осадки шабота кольцевая риска должна совпасть с нижней кромкой буксы, что соответствует нормальному взаимному расположению шабота и бабы. В дальнейшем надо строго следить за правильным положением кольцевой риски.
После заливки колодцев фундаментных болтов и затвердения бетонного раствора, забить встречные дубовые клинья между станиной и шаботом (уклон клиньев равен 2°), следует еще раз проверить установку бойков и затем окончательно затянуть гайки анкерных болтов.
Основные детали фундамента (Наименование/ Материал, ГОСТ/ Количество):
Брусья 130х130х780 Дуб (бук), ГОСТ 8486-66. 6 шт Брусья 40х40х740. Дуб (бук), ГОСТ 8486-66. 4 шт Клинья 30х80х280. Дуб, ГОСТ 8486-66. 52-62 шт Трубы d (ø) 125х1300. ГОСТ3262-75. 6 шт Болты М30х1380. Сталь 35, ГОСТ 1050-74. 6 шт Болты М20х450. Сталь 35, ГОСТ 1050-74. 4 шт Гайки М30-6Н.56.05. ГОСТ 5927-70. 12 шт Шайбы 10х80х100. Сталь Ст.3, ГОСТ 380-71. 6 шт Шайбы 90х10. Сталь Ст.3, ГОСТ 380-71. 6 шт Гайки М20-6Н.56.05. Гост 5927-70. 4 шт Шайбы 20. Гост 11371-68. 4 шт
Установочный чертеж
Виды устройств
Таким критерием является тип вещества, используемого в компрессорном цилиндре. Различают молоты:
Рис. 3. Механический кузнечный молот с ножным приводом.
- паровоздушные (пар или атмосферный воздух);
- гидравлические и гидростатические (жидкость под давлением);
- бензиновые (работают по принципу ДВС);
- газовые (сжиженный газ);
- электромагнитные (используется энергия электрических и магнитных полей);
- механические (приводятся в действие физическим усилием человека);
- рессорно-пружинные (рессора ускоряет падение поршня вниз);
- пневматические (газ под давлением).
Особняком среди приведенных устройств стоит кузнечный пневмомолот. У него имеется собственный пневмоцилиндр, избавляющий от необходимости использования дополнительных источников энергии и от утяжеления конструкции. Подробнее об устройствах далее.
Особенности пневматических молотов
Оборудование относится к приспособлениям для ковки, выполняющим все перечисленные ранее операции, а также скручивание, разрезание и формовка заготовок. Управляются они посредством ручного рычага или педали. Конструктивно ковочный пневматический молот дополнен масляным насосом, осуществляющим смазку рабочих цилиндров (которых, кстати, может быть два).
Условно пневмомолоты делят на 2 группы:
- для художественной ковки (модели с массой падающих частей до 75 кг);
- для производств (МПЧ — от 150 до 2000 кг).
Достоинствами оборудования являются энергоемкость, чувствительность регулировки рабочих режимов, простота управления, долговечность. Недостатком являются большие габариты и вес, однако необходимость транспортировки возникает редко.
