Генератор механических импульсов (гидропневмоударник)

патент РФ № 2090342

Генератор механических импульсов является исполнительным органом при осуществлении упрочнения изделий из металлов методом статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием.

Принцип действия основан на преобразовании напора жидкости от маслостанции в возвратно-поступательное движение бойка, ударяющего по инструменту, статически поджатому к обрабатываемой поверхности.

Может монтироваться как на обычных универсальных металлорежущих станках, так и на специализированной установке, ориентированной на обработку определенных типов деталей. Возможен так же монтаж на мобильной установке, для обработки особо крупногабаритных деталей.

Гидроударник в качестве генератора механических импульсов (ГМИ) для осуществления процесса упрочнения стали наклепом (увеличения твердости и повышения качества поверхности) (5 Кб)

Характеристика генератора механических импульсов

Энергия удара (максимальная ), Дж
100...400
 
Давление жидкости, МПа
16
Характеристика
Регулирование частоты ударов, Гц
3...40
Конструкция
Мощность гидронасоса , кВт
18
Монтаж
Рабочий инструмент
легкосменный
Обслуживание
Масса, кг
95
Услуги
Габариты, мм
220 х 950 х 295
 

- Применен новый полностью запатентованный принцип защиты генератора импульсов и металлорежущего оборудования от действия отраженных волн деформации.

- Генератор механических импульсов обладает возможностью бесступенчатого регулирования энергии (амплитуды), частоты, длительности и скважности ударных импульсов, способностью рекуперации энергии волновых процессов.

- Непрерывное воздействие гидросистемы на движущуюся ударную систему способствует пролонгации импульса и более полной реализации накопленной энергии.

- Генератор механических импульсов характеризуется низкой металлоемкостью, низким уровнем шума по сравнению с другими известными конструкциями.

- Конструкция генератора импульсов обеспечивает торможение бойка при отсутствии преграды перед инструментом.

- Движение маслораспределителя не сопровождается механическими ударами золотника.

- Потери мощности в результате оптимизации ударно-поршневой группы генератора импульсов методами компьютерного многокритериального проектирования не превышают 3%. Потери энергии за счет инерционности и декомпрессии жидкости пренебрежимо малы.

- Зазоры в опорах и средней части поршня достаточно велики, чтобы не вызвать затруднений при изготовлении и эксплуатации с неидеально чистым маслом.
вверх

Описание принципа работы

Генератор механических импульсов (ГМИ) содержит ударный инструмент 1, расположенный Для ограничения осевого перемещения инструмента предусмотрен штифт 3, который установлен в специальной вытачке корпуса 2 инструмента 1. На корпусе 2 закреплен гидравлический механизм импульсного воздействия на ударный инструмент, выполненный в виде корпуса 9, внутри которого размещен боек 7 и вращающийся распределитель.

Вращающийся распределитель выполнен в виде неподвижной гильзы 13 и вращающегося ротора 12, которые снабжены рядом напорных и сливных окон, смещенных друг относительно друга на 45°

Вращение ротора 12 осуществляется за счет турбинки 11, соединенной со сливной магистралью. Полость 6 корпуса 9 соединена с гидропневмоаккумулятором 4 и напорной магистралью, полость 8 посредством вращающегося распределителя сообщается с напорной и сливной магистралью, а также с гидропневмоаккумулятором 10. В корпусе 9 имеется тормозная камера 5, которая является продолжением полости 6. Диаметр тормозной камеры 5 сопрягается с некоторым зазором с диаметром выступа на бойке 7.в корпусе 2. Гидравлическая схема устройства включает предохранительный клапан 15 и регулируемый дроссель 14.

Гидросхема гидроударника использованного при упрочнении стали наклепом (увеличения твердости и повышения качества поверхности) (5 Кб) (4 кБ)

Гидравлическая схема

В конструкции применены уплотнения из долговечных материалов: защитные кольца из полиамидной смолы, устанавливающиеся с манжетами, кольца фторопластовые для уменьшения трения и задиров, резиновые кольца стандартных размеров для уплотнения бойка. Минимум потерь обеспечивается за счет применения высокой чистоты поверхностей каналов для прохода жидкости и применения гидростатических подшипников. Дросселем 14 осуществляется регулирование частоты импульсов. Для предупреждения износа движущихся элементов ударного механизма импульсного действия предусмотрены гидростатические подшипники.

Генератор механических импульсов работает следующим образом. При включении гидросистемы, рабочая жидкость под давлением поступает через регулируемый дроссель 14 в полость 6 и гидропневмоаккумулятор 4 заряжая его, а также во вращающийся распределитель. Выступ бойка 7 находится в тормозной полости и работа устройством не совершается. Для начала работы, например, для обработки поверхности заготовки, нужно произвести статическое нагружение инструмента 1. При этом инструмент и вместе с ним боек 7 под действием давления в полости 6 и усилия статического нагружения перемещается вправо и вытесняет жидкость из камеры 8, которая попадает на турбинку 11 вращающегося распределителя. При этом турбинка поворачивается вместе с ротором 12 на 45° . При совпадении окон гильзы и ротора вращающегося распределителя рабочая жидкость подается в полость 8. Под действием напора поршень-боек 7 ускоренно перемещается вперед и наносит удар по инструменту 1, который воздействует на заготовку. При этом гидропневмоаккумулятор 4 воспринимает избыточное давление в полости 6, помогая избежать перегрузок в устройстве, связанных с гидравлическим ударом.

Обратный ход бойка осуществляется после перемещения ротора 12 вращающегося распределителя на 45° за счет жестко закрепленной на его торце турбинки 11, вращающейся под напором гидропневмоаккумулятора 10. Переместившись на 45° , ротор соединяет полость 8 со сливной магистралью, после чего боек 7 перемещается вправо, при этом увеличивая объем полости 6 и заряжая гидропневмоаккумулятор 4, а жидкость из полости 8 выталкивается на слив, заряжая гидропневмоаккумулятор 10, тем самым гася отдачу при гидравлическом ударе, и на турбинку вращающегося распределителя , поворачивая её на 45° . Далее цикл повторяется.

Тормозная камера 5 используется для самоторможения бойка 7 при неполной реализации энергии удара и возврата её в систему. При этом в тормозной камере 5 выступом на бойке 7 создается высокое давление, которое останавливает движение бойка 7 вперед. Турбинка 11 вращающегося распределителя позволяет осуществить автоматическое включение работы ударника по нагрузке за счет перемещения, при статическом поджиме поршня 7 и вытеснения жидкости из полости 8 на слив и на турбинку 11, тем самым начиная рабочий процесс. Наравне с этим, применение турбинки уменьшает энергозатраты процесса, так как для поворота ротора 12 используется уже отработанная жидкость сливной магистрали и не применяется специальный привод.

Гидропневмоаккумулятор 10 позволяет накапливать энергию во время взвода бойка 7, гася тем самым возможные вибрации. Вместо турбинки 11 для осуществления вращения золотника 10 может быть использован гидродвигатель.
вверх

Монтаж ГМИ

ГМИ может быть установлен на металлообрабатывающем оборудовании, способным выдерживать большие динамические нагрузки. Для упрочнения плоских поверхностей деталей можно использовать фрезерные станки, строгальные станки. ГМИ крепится вертикально вместо шпинделя или резцедержателя. Может быть разработан специальный стенд для упрочнения СИО с использованием ГМИ. Для упрочнения цилиндрических поверхностей могут быть использованы накатные станки ГМИ питается от маслостанции обеспечивающей требуемое давление 16 МПа и расход рабочей жидкости 50 л/мин. В качестве рабочей жидкости используется индустриальное масло.
вверх

Обслуживание ГМИ

вверх Адрес для запроса документации и справок: 602200 г. Муром, Владимирская обл.,
МИ ВлГУ, ул. Орловская, 23. Лазуткин А.Г., Факс: (09234) 2-28-85; E-mail: ppdsio@narod.ru

©2001 ppdsio@narod.ru