Поперечины пресса. Стол пресса. Колонны пресса.

К основным или базовым деталям четырехколонных гидравлических прессов относятся рабочие цилиндры и плунжеры, верхняя и нижняя поперечины станины, скрепляющие их между собой колонны и гайки, подвижные поперечины, передвижные столы и т.п.

Общие сведения о гидравлических прессах — Гидравлический пресс. Гидравлический ковочный пресс. Пресс цилиндр.

Поперечины пресса

Поперечины, как подвижные, так и неподвижные, представляют собой коробчатые конструкции (рисунок 1), имеющие внутри ребра жёсткости. Высота их составляет 2,5…3,5 диаметра колонн. Изготавливают поперечины либо литыми, либо сварными. В качестве материала для их изготовления используют стальное литьё или толстолистовую сталь с пределом прочности не менее 450 МПа.

Рисунок 1 — Поперечины четырехколонных гидравлических прессов


а – верхняя неподвижная; б – подвижная

Нижнюю поперечину устанавливают на фундамент консольными частями или с помощью башмака под гайками и торцами колонн. В нижней поперечине предусматривают направляющие для стола, лапы для крепления к фундаменту, отверстия под колонны, отверстия и приливы для крепления выталкивателя.

В верхней поперечине предусматриваются сквозные отверстия для установки рабочих цилиндров. Стенки отверстий у трехцилиндровых прессов соединяются рёб-рами, образуя жёсткую деталь, имеющую в плане форму прямоугольника. Верхнюю поперечину крепят на колоннах.

Верхние и нижние поперечины крупных прессов (с номинальным усилием более 40 МН) часто выполняют составными, стянутыми стяжными болтами или сваренными электрошлаковой сваркой.

Подвижные поперечины в гидравлических прессах служат для крепления верхнего рабочего инструмента и передачи усилий от рабочих плунжеров на деформируемую поковку. В нижней поверхности подвижной поперечины предусмотрены Т-образные пазы для крепления бойков или штампов. Направление подвижной поперечины по колоннам обеспечивается разрезными направляющими втулками, изготовляемыми из высококачественной бронзы или специального антифрикционного чугуна (см. чугуны) и вставляемые в цилиндрические гнезда поперечины. Внутреннюю поверхность направляющих втулок обрабатывают по 8-му классу шероховатости. В ковочных прессах между направляющей втулкой и колонной должен быть предусмотрен односторонний зазор, составляющий не менее 1 мм, который постепенно уменьшается в процессе работы пресса вслед-ствие теплового расширения поперечины.

Крепление плунжеров к подвижной поперечине пресса (рисунок 2) может быть жестким (в гидравлических прессах с одним рабочим плунжером), с помощью сферической пяты (для крепления боковых плунжеров к подвижной поперечине, при этом средний плунжер соединяется с ней жестко) и с помощью полуколец (для цилиндров поршневого типа в прессах с небольшим усилием, когда опускание и поднимание поперечины осуществляется одним и тем же што-ком).

Стол пресса

В нижней поперечине прессов устанавливаются передвижные столы и выталкиватели. Передвижные столы служат для установки инструмента, перемещения обрабатываемых заготовок, подачи их в рабочую зону и для удаления готовых изделий. Передвижной стол опирается на нижнюю поперечину пресса и ее консольные части.

Материалом для изготовления столов служит стальное литье с пределом прочности не менее 450 МПа. При этом постель нижней поперечины выполняют с чугунными (см. чугуны) накладками.

Рисунок 2 — Крепление плунжеров к подвижной поперечине


а, б – жесткое крепление; в – с помощью сферической пяты;
г – с помощью полуколец

Направляющие имеют плоскую форму, крепятся к торцу стола и перемещаются вместе с ним. Регулировку направляющих стола осуществляют сменой чугунных (см. чугуны) накладок.

Стол перемещается с помощью двух цилиндров плунжерного типа, расположенных по обе стороны стола, или одного поршневого цилиндра. Плунжеры цилиндров могут быть соединены со столом непосредственно или с помощью промежуточного звена. Непосредственное соединение применяют при относительно коротких ходах (до 2…3 м). При длинном ходе стол выдвигается ступенями: для полного выдвижения стола плунжер должен совершить несколько ходов (при этом применяют промежуточные звенья).

Выталкиватель предназначен для выталкивания поковок из штампов в центре нижней поперечины или на расстоянии от нее, равном ходу выдвижного стола. В конструкции узла выталкивателя могут использоваться как цилиндры плунжерного типа, так и поршневого.

Верхнюю, среднюю и нижнюю поперечины гидравлических прессов рассчитывают на изгиб как балки на двух опорах с симметрично приложенными нагрузками (рисунок 3). Расстояние между опорами принимается равным расстоянию между осями колонн по фронту пресса L. Сосредоточенная нагрузка, равная Рн, прикладывается в середине пролета. При этом верхние слои металла поперечины оказываются растянутыми, а нижние – сжатыми (у нижней неподвижной поперечины – наоборот).

Рисунок 3 — Схема нагружения и диаграмма напряжений в верхних и нижних волокнах расчетных сечений поперечин

Колонны пресса

Колонны служат для жёсткого соединения верхней и нижней поперечин с помощью гаек в единую станину пресса. Кроме того, их используют в качестве направляющих подвижной поперечины.

Колонны диаметром 500…700 мм обычно изготовляют цельными. Колонны большего диаметра выполняют пустотелыми сверлением в них осевого канала диаметром 150…300 мм. Пустотелая колонна при такой же площади сечения, что и сплошная, имеет больший момент сопротивления изгибу.

Поверхность колонн, по которой происходит скольжение подвижной поперечины, тщательно шлифуют. Шероховатость такой поверхности должна быть не менее 7-го класса, остальные поверхности колонн обрабатывают без рисок. Переходы от одного сечения к другому должны быть плавными.

В качестве материала для изготовления колонн обычно применяют вязкую углеродистую сталь, содержащую 0,3…0,45% углерода, и легированную, содержащую 1,5…2% никеля (см. Легированные стали. Классификация легированных сталей. Маркировка легированных сталей.).

Существует несколько конструктивных решений, обеспечивающих жесткое и прочное соединение поперечин с колоннами (рисунок 4).

Рисунок 4 — Соединение колонн с поперечинами

Верхний и нижний концы колон жёстко зажимаются в расточках поперечин с помощью гаек (см. рисунок 4, а). Такое крепление не гарантирует смещение колонн в поперечинах на величину зазора между ними и гнездами (зазор бывает до 2 мм), но упрощает изготовление и монтаж колонн и поперечин. Для предупреждения вращения колонн при навинчивании гаек на нижней поперечине сделаны упоры. На колоннах верхние гайки стопорят с помощью врезной планки. Предотвращать внутренние гайки от развинчивания необязательно. Указанное крепление применяют в прессах усилием около 1 МН и выше. Недостаток крепления  «а» – концентрация напряжений в резьбе колонны в месте выхода из верхней и нижней неподвижных поперечин, где приложен максимальный момент.

На рисунке 4, б показано крепление колонн к поперечинам с помощью бурта и гаек. Однако такое крепление требует высокой точности расположения буртов на колоннах и отверстий под них в поперечинах, иначе возникнут дополнительные напряжения, и осложнится равномерная затяжка колонн с поперечиной.

Затяжка гаек на колоннах с целью обеспечения необходимого натяга производится с нагревом. В колоннах имеются продольные отверстия для установки в них нагревателей. В результате нагрева участок колонны удлиняется, что обеспечивает получение натяга после затяжки гаек и остывания колонны.

Крепление верхней части колонны, исключающее концентрацию напряжений из-за наличия резьбы или бурта, показано на рисунке 4, в. Жесткость соединения колонны и поперечины обеспечивается длинными анкерными тягами, воспринимающими массу верхней поперечины, инерционные усилия и в некоторых случаях – усилие, возникающее при обратном ходе подвижной поперечины.

На колоннах применяют упорную резьбу. Гайки колонн обычно имеют цилиндрическую форму и выполняются на малых прессах цельными, а на крупных – составными. Гайки изготовляют из стального литья с пределом прочности не менее 450 МПа. Резьбу гаек рассчитывают на давление до 80 МПа, на напряжение среза витков до 55 МПа, на напряжение изгиба витков до 80 МПа. Опорную плоскость гайки, соприкасающуюся с поперечиной, рассчитывают на давление до 80 МПа.

Колонны рассчитывают, как правило, на растяжение. При возможности возникновения на прессе значительных эксцентричных нагрузок колонны рассчитывают на изгиб.

Благотворительный интернет-фонд Помоги.Орг