utilaje forja

7/25/2019 Utilaje Forja

1/47

3.4. UTILAJE DE FORJARE I MATRIARE

Prof.dr.ing. V.I. Popescu

Dup destinaie utilajele din seciile de forj se clasific n utilaje de baz i utilajeauxiliare. Utilajele de baz sunt cele care se folosesc la efectuarea operailor de deformare

plastic, iar auxiliare sunt utilajele care se folosesc la efectuarea operaiilor ajuttoare ,cum sunt de exemplu: debitarea, transportul, manipularea, nclzirea .a. n cele ce

urmeaz vor fi tratate numai utilajele de baz, adic: ciocanele , presele i mainile cudestinaie special. Noiunile abordaten acest capitolse refer la modul de funcionarealutilajelor nu i la cel de proiectare.

3.4.1. Ciocanele

Datorit costurilor reduse, de achiziie i exploatare, ciocanele reprezint utilajulcu cea mai larg rspndire din cadrul seciilor de forj. Pe lng aceste avantaje ciocanele

prezint i dezavantajul ngreunrii mecanizrii i automatizrii operaiilor de deformareplastic i al integrrii n fluxurile tehnologice mecanizate sau automatizate. De asemenea,din cauza energiei de lovire insuficiente, ciocanele nu pot fi folosite pentru forjarea sau

matriarea pieselor mari. Din aceast cauz domeniul de aplicabilitate al ciocanelor selimiteaz la forjarea sau matriarea pieselor mici i mijlocii care se execut n serii mici.

Ca diversitate, din punct de vedere constructiv i funcional, ciocanele pot fi:vapopneumatice, pneumatice, hidraulice i mecanice, cu i fr abot.

3.4.1.1. Ciocane vapopneumatice.

Ciocanele vapopneumatice funcioneaz fie cu abur, fie cu aer comprimat i pot ficu una sau dou coloane ori de tip portal. Dup destinaie ciocanele vapopneumatice seclasific n ciocane pentru forjare i ciocane pentru matriare.

Ciocanele cu o coloan, figura 3.31prezint avantajul mririi spaiului de lucru ial uurriiefecturii operaiilor de forjare n cazul pieselor cu gabarit mare, cum sunt cele

bifurcate sau ramificate. Avnd stabilitatea berbecului redus aceste ciocane se construiescnumai pentru valori mici i mijlocii ale energiei de lovire i nu sunt recomandabile pentruoperaiile de matriare.


2/47

a b

Fig. 3.31. Ciocane cu o coloan

a. vedere general, b. elementele principale1- tamponul de amortizare; 2sertaraul; 3obturatorul; 4tija sertraului; 5- tija obturatorului;

6manivelele obturatorului; 7maneta de comand; 8 pistonul principal;9tija pistonului principal; 10glisorul; 11berbecul; 12- nicovala;

13suportul nicovalei; 14 - abota

Caracteristicile principale ale ciocanelor vapopneumatice cu o coloan suntprezentate n tabelul 3.2.

Tabelul 3.2. Caracteristicile principale ale ciocanelor cu o coloan

G,n daN

E,n daJ

N,n min-1

H,n mm

a,n mm

h,n mm

100 100 315 355 355 200140 160 280 425 400 220

200 250 250 500 450 250

280 400 200 600 500 280

400 630 160 710 560 315

800 1600 125 900 710 400

1250 2500 100 1000 900 450

Notaiile din tabelul 3.2 reprezint: G-greutatea prii cztoare, adic asubansamblului berbec-glisor-tije-piston, E-energia de lovire, dezvoltat n momentul deimpact, N-numrul de lovituri pe minut, H-cursa maxim a pistonului i a berbecului,a distana dintre axa nicovalei i marginea coloanei iar h-nlimea dintre oglindanicovalei i ghidaje.

3

4

5

6

7


3/47

Ciocanele cu dou coloane , figura 3.32, se folosesc att pentru forjare ct ipentru matriare. Constructiv i funcional aceste ciocane difer ntre ele att ca formexterioar, ct i ca sistem de distribuie a agentului de presiune, abur sau aer comprimat,i mod de reglare a energiei de lovire.

a b

Fig. 3.32. Ciocane cu dou coloane.a.pentru forjare, b. pentru matriare.

1. glisorul, 2. berbecul, 3. nicovala, 4. abota, 5. sertraul,6. cilindrul principal, 7. pistonul, 8. tija pistonului.

Caracteristicile principale ale ciocanelor cu dou coloane sunt prezentate n tabelul3.3pentru ciocanele de forjare, i n tabelul 3.4pentru cele de matriare.

Tabelul 3.3. Caracteristicile principale ale ciocanelor de forjare cu 2 coloane

G,n daN

E,n daJ

H,n mm

B,n mm

B1,n mm

h1n mm

h2n mm

1 000 3 500 1 000 1 800 430 500 750

1 500 5 200 1 150 2 100 500 570 750

2 000 7 000 1 260 2 300 550 630 750

3 000 10 500 1 450 2 700 630 720 740

4 000 14 000 1 600 3 000 600 800 7305 000 17 500 1 700 3 200 750 850 730

h1

h2


4/47

Tabelul 3.4. Caracteristicile principale ale ciocanelor de matriare cu 2 coloane

G,

n daNE,

n daJN,

n min-1H,

n mmB,

n mmB1,

n mmH1

n mm800 2 000 80 1 000 800 500 250

1 600 2 500 80 1 120 850 530 250

1 250 3 150 70 1 250 900 360 2801 600 4 000 70 1 250 950 600 280

2 000 5 000 60 1 250 1 000 630 320

2 500 6 300 60 1 250 1 060 670 320

3 150 8 000 55 1 250 1 120 710 360

4 000 10 000 55 1 250 1 180 750 360

5 000 12 500 50 1 250 1 250 800 400

6 300 16 000 50 1 250 1 350 850 400

8 000 20 000 45 1 250 1 400 900 450

10 000 25 000 45 1 250 1 500 950 450

n tabelul 3.3. G reprezint greutatea prii cztoare, E-energia de lovire i restulnotaiilor rezult din figura 3.32. a. Pentru ciocanele de matriare H1 din tabelul 3.4.reprezint nlimea minim a celor dou semimatriate n poziie nchis, iar restulnotaiilor au aceeai semnificaie cu cele din tabelul 3.3

Ciocanele portal,

figura 3.33, au distana dintrecoloane mai mare dect laciocanele cu dou coloane i

permit acesul la nicoval dinpatru pri, ceea ce uureazexecuia operaiilor de forjare a

pieselor cu gabaritul foarte

mare.ntruct ocup o

suprafa mare ciocanele portalse ntlnesc mai rar i sefolosesc numai pentru forjare.

Caracteristicile

principale ale ciocanelor portal

sunt prezentate n tabelul 3.5.

Tabelul 3.5. Caracteristicile principale ale ciocanelor portal

G,

n daNE,

n daJN,

n min-1H,

n mmB,

n mmB1,

n mmh,

n mmh1,

n mm1 600 4 000 5080 1 120 3 150 500 360 1 6002 500 6 300 3060 1 280 3 550 500 600 1 8004 000 10 000 3060 1 400 4 000 560 716 2 0005 000 12 500 3060 1 600 4 000 633 710 2 0006 300 16 000 3050 1 600 4 500 630 850 2 00010 000 25 000 3050 2 000 5 000 710 1 000 2 000

Cu excepia greutii prii cztoare G, a energiei de lovire E i a numrului delovituri N, restul notaiilor din tabelul 3.5 rezult din 3.33.

ntruct normele de execuie a ciocanelor nu sunt aceleai, pentru toate uzineleconstructoare i furnizoare de asemenea utilaje, valorile caracteristicilor prezentate ntabelele 3.2-3.5 sunt orientative. Valorile exacte, cu diferne neglijabile fa de cele

Fig. 3.33. Ciocan portal


5/47

prezentate n tabelele 3.2-3.5, precum i alte informaii, se gsesc n cartea ciocanului cudenumirea generic de cartea mainii.

Pe lng caracteristicile prezentate n tabelele 3.2-3.5, precum i alte informaii dincartea mainii, ciocanele cu abot trebuiesc evaluate i dup raportul dintre masa aboteii masa prii cztoare, raport care condiioneaz, n mare msur, randamentul acestorutilaje.

3.4.1.1.1. abota i randamentul ciocanelor.

La ciocanele cu abot fix lucrul mecanic realizat n momentul de impact seconsum att pentru deformarea plastic a semifabricatului, ct i pentru reculul priicztoare i al abotei. Reamintim ca prin parte cztoare, numit pe scurt berbec, senelege subansamblul berbec glisortij piston.

nsemnnd cu L0 lucrul mecanic produs de berbecul ciocanului n momentul deimpact i cu Lb i L lucrul mecanic consumat n reculul berbecului i al abotei, lucrulmecanic util rezult din relaia:

Lu=L0-(Lb+L) (3.3)La rndul lor valorile L0, Lbi Lse determin cu relaiile:

2

2

0

MVL (3.4)

2

2

M UL (3.5)

2

2MU

Lb (3.6)

n care:M este masa cztoare a ciocanului, n kg; V- viteza berbecului n momentul deimpact, n m/s; U- viteza de recul a berbecului, n m/s;M- masa abotei, n kg; U- vitezade recul a abotei, n m/s.

ntruct vitezele de recul U i U sunt necunoscute, pentru determinarea lor sefolosete coeficientul de recul K. Acest coeficient caracterizeaz gradul de elasticitate saude plasticitate al corpului analizat. Determinarea experimentala coeficientului de recul seface n funcie de nlimea de ridicare a unei bile din materialul de ncercat, bil care afost lsat s cad liber pe o plac masiv i orizontal, executat din acelai material.Cunoscnd nlimea de cdere h0 i nlimea de ridicare h1 valoarea coeficientului derecul K se determin cu formula:

0

1

h

hK (3.7)

innd seama c viteza de recul este dat de relaia, U= 12 hg , iar viteza de

lovire sau de impact a bilei este dat de relaia, V= 0

2 hg i fcnd raportul dintre

aceste dou viteze se obine:

0

1

0

1

2

2

h

h

hg

hg

V

U

, sau

V

UK (3.8)

n cazul ciocnirii a dou corpuri de mas diferit, MV, adic corpul M alearg dup M, ciocnirea dintre ele se

va produce cu viteza V' =V-V. Dup ciocnire corpul Mcaptviteza U, care este maimare dect V, iar corpul M i micoreaz viteza de la Vla U.


6/47

ntruct viteza de recul este dat de diferena U-U, iar viteza de impact arevaloarea V-V, rezult c valoarea coeficientului de recul poate fi scris sub forma:

VV

UUK

(3.9)

Avnd n vedere c abota este fix, adic n momentul de impact V=0, ecuaiacoeficientului de recul devine:

V

UUK

,

de unde:

U=KV+U, (3.10)

Pe de alt parte valoarea vitezei de recul a abotei n momentul iniial poate fistabilit i din ecuaia conservrii impulsurilor:

M V=MU+MU (3.11)

de unde:

U=

MUMVM (3.12)

Egalnd ecuaiile (3.10) i (3.12) rezult valoarea vitezei de recul a berbecului:

M

UMVMUVK

,

din care:

MM

KMMVU

(3.13)

nlocuind pe U din ecuaia (3.10) cu valoarea sa gsit n ecuaia (3.13) se obine:

MMKMVU

1 (3.14)

Cunoscnd viteza berbecului V n momentrul de impact, precum i vitezele derecul U i U, stabilite cu relaiile (3.13) i (3.14), se poate determina lucrul mecanic utilLu, n funcie de raportul dintre greutatea prii cztoare i a abotei v. i relaia 3.3.

2222

2

222

2

1

22

uMM

KVMM

MM

KMMVMVML

,

adic:

22

1

2

KMM

MMVL

u

(3.15)

innd seama crandamentul ciocanului este dat de raportul dintre lucrul mecanicutilizat pentru deformarea plastic i lucrul mecanic produs in momentul de impactrezult:

2

12

2

2

2

0 MV

KMM

MMV

L

L

u

de unde

21 KMM

M

sau (3.16)


7/47

211 KK (3.17)

Pentru oeluri valoartea coeficientului K variaz ntre 0,5 i 0,6 la temperaturamediului ambiant i ntre 0,25 i 0,05 n intervalul temperaturilor de forjare. n acestinterval valoarea coeficientului K este cu att mai mare cu ct temperatura de forjare este

mai aproape de temperatura minim din intervalul admis pentru metalul sau aliajul care seforjeaz.Coeficientul K1, dependent de mrimea raportului M/M se calculeaz cu formula

MM

MK

1

sau se determin pe baza nomogramei din fig. 3.34.

Fig. 3.34. Interdependena dintre raportul M/M i coeficientul K1.

Avnd n vedere intensitatea de cretere a randamentului ciocanului, exprimat prinvaloarea coeficientului K1, figura 3.34, i costul abotelor s-a considerat c pentruciocanele de forjare este suficient ca valoarea raportului M/M s se ncadreze n limitele

10-15, iar pentru cele de matriare, care necesit o rigiditate mai mare, n limitele 20-30.Configuraia i dimensiunile abotei sunt condiionate de mrimea i felulciocanelor. Pentru ciocanele de forjare, la care abota are numai rolul de a reduce

pierderile de lucru mecanic n recul i trepidaiile din secie, forma abotei este similar cucea din fig. 3.35, a. Pentru ciocanele de matriare, la care abota reprezint i suportul pecare se monteaz coloanele ciocanului, forma acesteia este similar cu cea din figura3.35,b.

a b

Fig. 3.35. Configuraia aboteia. pentru ciocane de forjare, b. pentru ciocane de matriare

M /M


8/47

abotele pentru ciocanele de forjare se execut fie monobloc, din oel turnat, fieasamblate din dou sau trei buci, iar pentru ciocanele de matriare numai asamblate. ncazul abotelor asamblate partea superioar, pe care se monteaz suportul nicovalei, ncazul ciocanelor de forjare, sau suportul semimatriei inferioare i coloanele, n cazulciocanelor de matriare, se execut din oel turnat i restuldin font, sau toate din oel.

3.4.1.1.2. Sistemul de distribuiela ciocanele de forjare

Rolul sistemului de distribuie este de a dirija aburul sau aerul comprimat n parteade jos sau de sus a cilindrului ciocanului n vederea ridicrii sau coborrii pistonului, decare este asamblat ntreaga parte cztoare, i de a regla debitul de abur sau aercomprimat n vederea modificrii energiei de lovire. Aceste operaii sunt efectuate desertraul ciocanului i robinetul obturator. n cadrul sistemului de distribuie sertraulare rolul de a dirija admisia i evacuarea aburului sau aerului comprimat i de a modifica

perioada de admisie n vederea reglrii fine a energiei de lovire, iar obturatorul are rolul dea regla debitul de abur sau de aer comprimat.

innd seama c principial nu exist nici o deosebire ntre ciocanele cu abur i celecu aer comprimat n cele ce urmeaz vor fi analizate numai ciocanele cu abur.

n figura 3.36. seprezintpoziia pistonului i a sertraului ciocanului n diferitestadii de ridicare sau coborre.

Fig. 3.36. Poziia pistonului i a sertraului n diferite stadii de ridicare sau coborre

1. pistonul, 2. sertraul, 3. obturatorul

n poziia iniial, att pistonul 1, ct i sertraul 2 se gsesc n punctul mortinferior. n aceast poziie sertraul menine deschise admisia jos i evacuarea sus.Deschiznd obturatorul 3, aburul de la conducta principal, prin canelura exterioar asertraului ptrunde dedesubtul pistonului i foreaz ridicarea acestuia. Printr-un sistemde prghii, neindicat n figur, odat cu ridicarea pistonului se ridic i sertraul. n cursulridicrii sertraul nchide la nceput admisia jos figura 3.36.,b, iar dup aceea nchide ievacuarea n partea de sus, fig.3.36.,c. Se observ c poziia din figura 3.36.,b, marcheazmomentul terminrii perioadei de admisie a aburului n partea de jos a cilindrului, iar

poziia din figura 3.36.,c marcheaz momentul terminriiperioadei de evacuare n partea

de sus. Sub influena presiunii aburului care se destinde pistonul continu s se ridice,antrennd dup sine i sertraul, inclusiv partea cztoare.


9/47

n poziia din figura 3.36.,d sertraul deschide evacuarea jos. Aceast poziiemarcheaz momentul terminrii perioadei de destindere a aburului din partea de jos acilindrului. n continuare, datorit forelor de inerie, pistonul i ntreaga parte cztoare seridic pn n punctul mort superior. n punctul mort superior sertraul deschide admisiasus i sub influena presiunii aburului, i a greutii proprii,partea cztoare ncepe scoboare.

n timpul coborrii pistonului i sertraului, dup ce n prealabil au fost deschiseevacuarea jos i admisia sus, figura 3.36.,e, se nchide admisia sus, figura 3.36.,d, i apoievacuarea jos, figura 3.36.,c. Mai departe se deschide evacuarea sus, figura 3.36.,b, iadmisia jos, figura 3.36.,a. n continuare ciclul se repet.

Dup modul de deplasare a sertraului n comparaie cu deplasarea pistonului sedeosebesc sisteme de distribuie n echisens i contrasens. n primul caz la ridicarea

pistonului se ridic i sertraul, iar n al doilea caz cnd pistonul se ridic sertraul secoboar. Evident c la sistemele n contrasens, n poziia iniial , cnd pistonul se gseten punctul mort inferior sertraul se gsete n punctul mort superior.Dup modul de

acionare sistemele de distribuie pentru ciocanele de forjare pot fi cu acionare automat,manual sau mixt. Ciocanele matrioare au un sistem de distribuie propriu.a) Ciocane cu acionare automat. Modul de funcionare i sistemul de

distribuie pentru ciocanele cu acionare automat rezult din figura 3.37.n poziia iniial partea

cztoare se gsete n punctulmort inferior, iar sertraul n

punctul mort superior.

La deplasarea pistonului

9 n sus i n jos, figura 3.37,prghia 1, care este articulat n

glisorul ciocanului i culiseaz nbuca 2, deplaseaz n sensinvers tija sertraului 6. n acestfel, prin intermediul rolei 4 i altijei sertraului, cnd berbeculse ridic, sertraul se coboar iinvers. Sistemul de distribuiefiind n contrasens n poziieiniial, cnd pistonul se gseten punctul mort inferior,sertraul se gsete n punctul

mort superior. n aceast poziiesunt deschise admisia jos ievacuarea sus. Prin deschiderea

manual a obturatorului 7 aburultrece prin orificiile interioare ale

sertraului i prin canalul 10ptrunde dedesubtul pistonului.Sub aciunea aburului pistonul seridic, antrennd dup sinentreaga parte cztoare. ntimpul ridicrii pistonului aburulce se gsete deasupra sa, prin

Fig. 3.37. Sistemul de distribuie al ciocanelor cu

acionarea automat.


10/47

orificiul 8 i canelura exterioar a sertraului, iese n atmosfer. n acelai timp, prinrotirea prghiei 1 i a bucei 2, n jurul punctului de articulaie 5, sertraul ncepe scoboare. Pe msur ce pistonul se ridic i sertraul se coboar se nchide la nceputorificiul 10 pentru admisie jos, apoi se nchide i orificiul 8 pentru evacuare sus, iar spresfritul cursei, cnd pistonul se apropie de punctul mort superior, se deschide evacuarea

jos prin orificiul 10 i admisia sus prin orificiul 8. Datorit acestui fapt pistonul se opretei imediat ncepe s coboare.

n timpul coborrii pistonului i a sertraului se nchide la nceput admisia sus,apoi evacuarea jos i spre sfritul cursei se deschid: evacuarea sus i admisia jos. Fiinddeja deschise, din timpul coborrii berbecului, evacuarea sus i admisia jos, parteacztoare ncepe s se ridice imediat dup ce ajunge n punctul mort inferior i ncontinuare ciclul se repet.

Reglarea intensitii de lovire se face fie prin modificarea cursei sertraului,inclusiv a perioadei de admisie, fie prin modificarea debitului de abur, sau pe ambele ci.

Cursa sertraului se modific cu

ajutorul manivelei M care se rotete njurul punctului 5, figura 3.37. Se observc prin rotirea manivelei M n jurul

punctului 5, n funcie de sensul rotirii,buca 2 prin intermediul punctului dearticulaie 3 se apropie sau se deprteazde punctul de articulaie O din glisor,adic de axa tijei pistonului.

Apropierea sau deprtareapunctului 2 fa de punctul O mretesau micoreaz cursa sertraului, figura

3.38.Din figura 3.38, n care Hp reprezint cursa pistonului iar Hs i Hs cursa

sertraului se observ c prin mrirea distanei O-2 i meninerea constant a distanei24, adic prin deplasarea punctelor 2 i 4 n 2 i 4, cursa sertraului se micoreaz dela Hs la Hs. Proporional cu micorarea cursei sertraului se reduce perioada de admisie aaburului, inclusiv energia de lovire a ciocanului.

n figura 3.39, unde pe ordonat este trecut presiunea aburului, iar pe abcis cursapistonului, curba 1 indic variaia teoretic a presiunii aburului n cele trei perioade;admisie, destindere i evacuare, pentrucazul cnd admisia este deschis nntregul interval Ad1, iar curba 2 indic

variaia presiunii aburului pentru cazulcnd perioada de admisie a fost redus laAd2. Proporional cu micorarea perioadeide admisie se micoreaz i lucrul mecanic

produs de abur, inclusiv energia de lovire

a ciocanului.

n cazul n care debitul de abur semicoreaz prin intermediul obturatorului,

presiunea aburului n perioadele deadmisie i destindere scade, i odat cuaceasta se micoreaz energia de lovire aciocanului figura 3.40.

Fig. 3.38. Variaiacursei sertraului

Fig. 3.39. Variaia presiunii aburului n

funcie de durata de admisie


11/47

n figura 3.40, curba 1 reprezint variaia presiunii aburului n cele trei perioade,cnd obturatorul este complet deschis, iar curba 2 reprezint presiunea aburului cndobturatorul este deschis numai parial.

Dintre avantajele pe care le prezint ciocanele cu acionare automat fac parte:meninerea constant, la valoarea nominal, a frecvenei loviturilor i reducerea efortuluifizic de manipulare. n schimb din cauza deschiderii admisei aburului n partea inferioar a

pistonului, nainte ca acesta sajung n punctul mort inferior,energia de lovire, la acelai consumde abur, este mai mic dect laciocanele cu distribuie manual.

De asemenea la ciocanele cu

acionare automat nu poate firealizat ciclul de meninere a

berbecului n poziie apsat, ciclu

necesar efecturii operaiilor carenecesit fixarea semifabricatuluintre berbec i nicoval, cum este deexemplu operaia de ndoire.

b) Ciocane cu acionare manual.La ciocanele cu acionare manual n poziiainiial pistonul i ntreaga parte cztoare se gsesc n punctul mort inferior, iar sertrauln poziie medie, adic poziia II, figura 3.41,b.

n aceast poziie orificiile de legtur ntre cilindrul pistonului i cilind rulsertraului, pentru admisia i evacuarea aburului, sunt nchise, comunicarea ntre cei doicilindri avnd loc prin canelurile K i Kdin sertra, figura 3.41,b, poziia II.

Fig. 3.41. Sistemul de distribuie al ciocanelor cu acionare manual.

Pentru ridicarea prii cztoare, prin rotirea manetei 1, figura 3.41,a, n sens inversacelor de ceasornic i coborrea sertraului din poziia II n poziia I, figura 3.41,b, sedeschide admisia jos i evacuarea sus. Datorit deschiderii admisiei jos i evacurii sus,

partea cztoare ncepe s se ridice. La nceputul cursei de ridicareberbecul 3 roteteprghia 2 n sens invers acelor de ceasornic i ridic sertraul din poziia I n poziia

Fig. 3.40. Variaia presiunii aburului n funcie dedeschiderea obturatorului.


12/47

iniial II, figura 3.41,b, nchiznd admisia jos i evacuarea sus. Dac maneta de comand1 se menine n poziia ridicat sau medie pierderile de abur prin neetaneiti secompleteaz prin canelura K din sertra, iar scurgerile din partea superioar a pistonuluise evacueaz prin canelura K, partea cztoare rmnnd suspendat. Pentru coborrea

prii cztoare, prin apsarea manetei1, adic prin rotirea n sensul acelor de ceasornic,se ridic sertraul din poziia II n poziia IIIfigura 3.41,b i se deschide admisia sus ievacuarea jos. La nceputul coborrii glisorul 3 elibereaz prghia 2 i permite coborreasertraului din poziia III n poziia II nchiznd admisia sus i evacuarea jos.Ct timpmaneta 1 se menine n poziie apsat, sau medie, berbecul rmne n punctul mortinferior. Pentru ridicarea berbecului se rotetedin nou maneta 1 i n continuare ciclul serepet. Se observ c la ciocanele cu acionare manual pentru fiecare lovitur de ciocanmaneta de comand 1 trebuie ridicat i cobort manual. n cazul ciocanelor reprezentaten figura 3.41 acionarea manual a sertraului se face numai parial, adic numai din

poziia medie spre poziiile extreme i nu dintr-o extrem la cealalt, ntruct din poziiileextreme spre cea medie sertraul revine automat. La ciocanele de construcie mai veche

sertraul se deplaseaz manual pe ntreaga curs.Reglarea energiei de lovire se realizeaz i n acest caz, fie prin modificareadebitului de abur cu ajutorul obturatorului 4 i al manetei 5 figura 3.41,a., fie prinmodificarea cursei sertraului cu ajutorul manetei 1, putndu-se realiza i pe ambele ci.

Avantajul principal al ciocanelor cu acionare manual, n comparaie cu ciocanelecu acionare automat, l constituie reducerea consumului de abur pentru obinereaaceleai energii de lovire, precum i posibilitatea realizrii ciclului de meninere apsata

berbecului. Acest lucru este posibil datorit absenei admisiei anticipate a agentului depresiune la coborrea prii cztoare. n schimb dezavantajul acestor ciocane l constituiemrirea efortului fizic al muncitorilor i reducerea frecvenei loviturilor de ciocan, subfrecvena nominal, n funcie de calificarea i gradul de oboseal al muncitorului.

c) Ciocane cu acionare mixt. La ciocanele cu acionare mixt, figura 3.42,comanda berbecului poate fi efectuatatt automat ct i manual.

n poziia iniial att parteacztoare ct i sertraiul 5 se gsesc n

punctul mort inferior, fiind deschise

admisia jos i evacuarea sus.Pentru mers automat cnd se

deschide obturatorul, neindicat n figur,aburul ptrunde dedesubtul pistonuluiciocanului, care de asemenea nu este

indicat n figur, i foreaz ridicareaprii cztoare. La ridicare glisorul 2,prin rotirea prghiei 1, n sens inversacelor de ceasornic, provoac ridicareasertraului 5, nchiznd admisia jos ievacuarea sus i deschiznd evacuarea

jos i admisia sus. Datorit deschideriievacurii jos i admisiei sus parteacztoare coboar, prghia 1 seelibereaz i prin intermediul arcului 6se coboar i sertraul 5. Prin coborrea sertraului se deschide evacuarea sus i admisia

jos i ciclul se repet.

Fig. 3.42. Sistemul de distribuie al ciocanelor cuacionaremixt


13/47

Pentru acionarea manual se folosete maneta de comand 7, prin rotirea creiasertraul 5 se ridic i coboar dup dorin. n timpul acionrii manuale prghia glisant1 este eliberat.

Reglarea energiei de lovire prin modificarea cursei sertraului la mers manual seface cu ajutorul manetei 7, iar la mers automat cu ajutorul manetei 8 i al punctului dearticulaie mobil 3, modificnd dup dorin distana 3-4 i n funcie de acesta cursasertraului. Reglarea debitului de abur prin intermediul obturatorului se face n ambelecazuri prin nchiderea sau deschiderea acestuia dup necesitate.

Avantajul ciocanelor cu acionare mixt const n crearea posibilitii de a trece depe mers automat pe mers manual i invers, n schimb la mers manual efortul depus demuncitor este mai mare din cauza frecrilor n sistemul suplimentar de prghii pentru mersautomat, precum i din cauza necesitii de deplasare manual a sertraului pe n treagacurs.

3.4.1.1.3. Sistemul de distribuie la ciocanele de matriare

La ciocanele de matriare figura 3.43, sistemul de distribuie este astfel conceputnct s permit obinereavalorii dorite pentru energia de

lovire chiar de la prima

lovitur, ceea ce la ciocanele deforjare nu este posibil. n

poziie iniial att parteacztoare ct i sertraul 5,figura 3.43, se gsesc n

punctul mort inferior, fiind

deschise admisia jos i

evacuarea sus. La deschiderearobinetului 4 aerul comprimat

trece prin obturatorul 3 icanelura exterioar asertraului 5, ptrundededesubtul pistonului 6 iforeaz ridicarea priicztoare.

Viteza de ridicare a

prii cztoare depinde degradul de deschidere al

obturatorului 3, care se

regleaz cu ajutorul piuliei 2,cu filet n dou sensuri.

Spre sfritul cursei deridicare glisorul 9 rotete

prghia de distribuie 10, njurul punctului 8, n sens inversacelor de ceasornic, i ridicsertraul. La ridicareasertraului se nchide admisia jos i evacuarea sus i se deschide evacuarea jos, i admisia

sus, provocnd coborrea prii cztoare. La nceputul coborrii glisorul 9 elibereazprghia 10, iar sertraul sub aciunea arcului 7, revenind n poziia iniial, deschide

Fig. 3.43. Sistemul de distribuie pentru ciocanele de

matriare.


14/47

evacuarea sus i admisia jos iforeaz ridicarea prii cztoare, nainte ca aceasta s fiajuns n punctul mort inferior. n continuare ciclul se repet.

Coborrea i ridicarea prii cztoare n apropierea punctului mort superiorreprezint ciclul de balans, figura 3.44.,a, i este necesar pentru a da posibilitatea reglriienergiei de lovire a ciocanului chiar de la prima lovitur.

La apsarea pedalei 1 sertraul se ridic i deschide evacuarea jos i admisia sus,iar partea cztoare coboar pn n punctul mort inferior, ntruct prghia 10 este scoasdin funciune. Ct timp pedala se menine apsat partea cztoare rmne n punctul mortinferior. La eliberarea pedalei sertraul coboar i deschide evacuarea sus i admisia jos

provocnd ridicarea prii cztoare i reluarea ciclului de balans. Dac pedala este apsatimediat ce partea cztoare a ajuns n punctul mort superior ciclul de balans este anulat i

partea cztoare coboar din nou pn n punctul mort inferior.

a b c d etimpul, n s

Fig. 3.44. Ciclurile realizabile de ctre ciocanele matrioare.

Ciclurile sau regimurile de funcionare realizabile de ctre ciocanele de matriare iprezentate n figura 3.44 sunt: ciclul de balans, figura 3.44, a, cnd pedala este eliberat,lovituri succesive, figura 3.44,b, cnd pedala se apas i se elibereaz imediat ce partea

cztoare a ajuns sus i respectiv jos, lovituri intermitente, figura 3.44.c, cnd pedala seapas cu ntrziere, dar se elibereaz imediat dup ce partea cztoare a ajunsjos, lovituriaderente,figura 3.44,d, cnd pedala se apas imediat dup ce partea cztoare a ajuns sus,dar se elibereaz cu ntrzierei lovituri intermitent aderentecnd pedala se apas cuntrziere i se elibereaz tot cu ntrziere, figura 3.44.e. n mod normal se lucreaz culovituri intermitente.

3.4.1.2. Ciocane pneumetice

Ciocanele pneumatice lucreaz numai cu aer comprimat i pot fi cu unul sau doirobinei de distribuie.

Caracteristicile principale ale ciocanelor pneumatice cu doi robinei de distribuiesunt redate n tabelul 3.6.

Tabelul 3.6. Caracteristicile principale ale ciocanelor pneumatice.

G,

n daNE,

n daJN,

n min-1l,

n mmh,

n mma,

n mmb,

n mm75150250400560750

1 000

100250530950

1 3701 900

2 700

210190150130105105

95

300350420520750750

800

265370450530670670

770

145200225265345345

390

658590100130130

150


15/47

n tabela 3.6 G, E i N au aceeai semnificaie ca la ciocanele vapopneumatice, l -reprezint distana de la axa tijei la batiu; h-distana de la oglinda nicovalei la ghidaj, iar ai b-lungimea i limea nicovalei.

3.4.1.2.1. Schema cinematic

Schema cinematic i modul de funcionareal ciocanelor pneumatice rezult dinfigura 3.45. n poziie iniial, cnd unghiul de rotire a manivelei 16 este egal cu zero,

pistonul 12 se gsete n punctul mort superior, iar pistonul principal 5 n punctul mortinferior. n aceast poziie aerul de presiune atmosferic ptrunde n partea inferioar acelor doi cilindri prin orificiile bi robinetul 6, iar n partea superioar prin orificiile ai11, inclusiv robinetul 6'.

Fig. 3.45. Schema cinematic aunui ciocan pneumatic:1-suportul nicovalei; 2- nicovala; 3-berbecul; 4- tija ciocanului; 5-pistonul principal; 6 i 6orificiilerobinilor de distribuie a aerului comprimat ; 7-orificiul robinetului central; 8- camera de evacuare; 9-

cilindrul principal; 10-supapa de echilibrare; 11 i 11-orificiile de alimentare; 12-pistonul compresor; 13-cilindrul compresor; 14-tija cilindrului compresor; 15-biela; 16-manivela ; 17-arborele motor.

La deplasarea pistonului compresor n jos, care este antrenat de motorul propriu alciocanului, legtura cu atmosfera se nchide i n timp ce aerul din partea de jos a celor doicilindri se comprim cel din partea de sus se rarefiaz. Diferena de presiune creat de

coborrea pistonului compresor crete continuu i cnd manivela 16 ajungen punctul 1,figura 3.46, sub influena diferenei de presiune pistonul principal 5 ncepe s se ridice.

De la 1 la '2pistonul compresor coboar i cel principal se ridic, iar presiunean partea de jos a celor doi cilindri crete n continuare. La '2 orificiul aajunge n parteasuperioar a orificiului 11', figura 3.47,a, i o parte din aerul comprimat care se gsetededesubtul celor dou pistoane iese n atmosfer.

Cnd =1800 orificiulaajunge n partea inferioar a orificiului 11' figura 3.47,b,i partea superioar a celor doi cilindri se realimenteaz parial cu aer din atmosfer.Datorit realimentrii diferena de presiune ntre cele dou pri ale cilindrilor 9 i 13scade sensibil, reducndu-se n aceeai msur i viteza de ridicare a pistonului principal.

n continuare, pe msura rotirii manivelei de la =1800

la "2, ambele pistoane seridic. La "2pistonul principal ajunge n dreptul robinetului 6' i nchide legtura dintre


16/47

cei doi cilindri n partea de sus. Din acest moment aerul care se gsete deasuprapistonului 5 se comprim brusc, iar la pistonul principal i ntreaga parte cztoare seopresc. De la la '3 pistonul principal coboar cu vitez din ce in ce mai mare, iar celcompresor se ridic. La '3se produce impactul dintre berbec i semifabricat, iar de la 3'

la 3are loc deformarea plastic. n timpul deformrii plastice viteza de coborre a priicztoare se micoreaz pn la anulare.

De la '3 la =3600pistonul principal i partea cztoare rmn n repaus, npunctul mort inferior, iar pistonul compresor continu s se ridice.

La =3600 are loc din nou admisia n partea de jos a celor doi cilindri, prin

orificiul bi robinetul 6, figura 3.45, i evacuarea din cilindrul compresor, prinorificiile ai 11, iar ciclul se repet. Se observ c unei rotaii a arborelui motor, adic a unei cursedus-ntors a pistonului compresor, icorespunde un ciclu de lucru i c numrulde lovituri este invariabil i egal cu numrulde rotaii ale arborelui motor.

Dac ntr-un sistem de coordonatexy se reprezint variaia vitezei pistonului

principal, precum i cursa efectuat deacesta, n funcie de unghiul de rotaie alarborelui motor, se obine graficul din figura

3.48.n figura 3.48 punctul de origine O

este considerat ca poziie iniial pentrupistonul compresor i pistonul principal. naceast poziie pistonul principal se gseten punctul mort inferior, pistonulcompresor

n punctul mort superior, iar unghiul derotaie al arborelui motor are valoarea zero.n timpul rotirii arborelui motor pn lavaloarea unghiului de rotaie 1 pistonul

principal rmne n punctul mort inferior.Dup ce arborele motor s-a rotit cu unghiul 1pistonul principal ncepe cursa de urcare.

Figura 3.46. Diagrama ciclic a ciocanelor

pneumatice

Fig. 3.47. Poziia pistonului compresor n timpul

evacurii i admisiei

Fig. 3.48. Variaia vitezei i a cursei

pistonului principal n funcie de

unghiul de rotaiea arborelui motor1-viteza, 2-cursa


17/47

Viteza de urcare a pistonului principal, curba 1, figura 3.48, crete din ce in ce mai mult,atinge valoarea maxim i apoi ncepe s scad, anulndu-se n momentul in care arborelemotor s-a rotit cu unghiul 2. n continuare de la unghiul a2 la unghiul de rotaie '3,

pistonul principal coboar spre punctul mort inferior, iar viteza de coborre a acestuia,

inclusiv a berbecului, crete de la zero la valoarea maxim. In momentul rotirii maniveleicu unghiul '3berbecul ciocanului vine in contact cu semifabricatul i incepe deformareaplastic. Din acest moment i pn la sfritul deformrii plastice arborele motor se rotetecu unghiul cuprins intre '3 i 3, iar berbecul ii reduce viteza de la valoarea maxim,realizat in momentul de impact, la valoarea zero pe care i-o menine pn la sfritulciclului.

n ceea ce privete cursa efectuat de pistonul principal, din figura 3.48, curba 2, seobserv c aceasta incepe s se ridice din momentul in care arborele motor s-a rotit cuunghiul 1 i ajunge n punctul mort superior cnd arborele motor s-a rotit cu 2.Coborrea pistonului principal se produce liber pn la unghiul '3, iar n intervalul '3- 3este frnat i oprit de semifabricatul care se opune deformrii plastice. n continuare, de

la 3la 1, berbecul rmne nemicat deasupra semifabricatului, dup care ciclul se repet.Spre deosebire de curbele de variaie a vitezei i spaiului parcurs de pistonulprincipal viteza i spaiul parcurs de pistonul compresor variaz dup o curb sinusoidal. inndseama c energia de lovire a ciocanelor pneumatice, la aceeai nlime decdere i aceeai greutate a prii cztoare, este cu att mai mare cu ct viteza de impacteste mai mare rezult c pentru a mri lucrul mecanic trebuie redus timpul de coborre a

berbecului. La rndul su reducerea timpului de coborre a berbecului, atrage dup sinemajorarea timpului de staionare sau ridicare a acestuia. nsemnnd cu 0, r i cunghiunile necesare timpului de staionare, ridicare i coborre, figura 3.46, i inndseama c unghiul 0 are n general o valoare relativ mic, rezult c lucrul mecanic alciocanelor pneumatice pentru aceeai greutate a prii cztoare, este cu att mai mare cu

ct este mai mic raportul c/ r.n ceea ce privete unghiul de rotaie 0, acesta corespunde meninerii berbecului

n contact cu piesa i n consecin cu ct acesta va fi mai mare cu att mai aderente vor filoviturile i invers. n cazul cnd 0=0, ciocanul pneumatic nu poate efectua lovituriaderente.

3.4.1.2.2. Sistemul de distribuie.

Funcionarea ciocanelor vapopneumatice cu dubl aciune i doi robinei dedistribuie rezult din figura 4.19n care se prezint o seciune parial prin peretele dintrecilindrul principal i cilindrul compresor.

n timpul lucrului la ciocanele cu un asemenea sistem de distribuie pot fi realizateurmtoarele cicluri sau regimuri de funcionare; mers automat, meninerea berbecului in

poziie ridicat, mers in gol, presarea piesei i lovituri unitare.Mers automat. Pentru realizarea acestui ciclu maneta de comand 2, figura 3.49, se

rotete n sens contrar mersului acelor de ceasornic pn n poziia I, sau ntr-o poziieintemediar ntre II i I, figura 3.50.

n cazul acionrii cu pedal, acesta este apsat in jos. n aceast poziie a maneteide comand, sau a pedalei, robineii 3 i 3 se rotesc in sens contrar acelor de ceasornic i

pun in legtur direct cilindrul compresor cu cilindrul principal, att n partea superioar,ct i n partea inferioar, poziia I, figura 3.49.


18/47

Fig. 3.49. Seciunea parial prin peretele dintre cilindrul principal i cilindrul compresor aleciocanelor pneumatice.

1-prghie de siguran; 2- manivel de comand; 3 i 3' robinei de distribuie; 4 robinet central;5prghie de legtur ntre robineii de distribuie; 6- canal de legtur ntre robineii de distribuie i

atmosfer; 8 camer de legtur ntre cilindrul compresor i atmosfer sau cilindrul principal; 9- supapireversibil; OP- canal de legtur cu cilindrul principal; OC- canal de legtur cu cilindrul compresor;

CLcanal ce conduce spre camera 8; Aorificiu de legtur cu atmosfera

Din figura 3.49. poziia I rezultc n timpul funcionrii ciocanului n regim demers automat legtura ntre cilindrul principal i cel compresor se realizeaz direct prinintermediul robineilor de comunicaie, seciunea C-C i G-G, restul orificiilor i canalelorfiind nchise. n acest fel la coborrea pistonului compresor din poziia iniial, cu ununghi corespunztor unghiului de rotaie 1, pistonul principal, inclusiv berbeculciocanului, stau pe loc n punctul mort inferior. Dup ce manivela arborelui motor s-a rotitcu unghiul 1pistonul principal incepe s se ridice pn cnd manivela arborelui motor serotete cu unghiul 2. Din acest moment pistonul principal coboar i rmne n punctulmort inferior pn ce manivela arborelui motor a efectuat o rotaie de 360 0. n continuareciclul se repet. nlimea de ridicare a pistonului principal i viteza de coborre a acestuiadepind de cantitatea de aer ce trece din cilindrul compresor n cilindrul principal. Cu ctaceast cantitate este mai mare cu att nlimea de ridicare i viteza de coborre a

pistonului principal vor fi mai mari i deci cu att mai mare va fi energia de lovire nmomentul de impact. ntruct cantitatea de aer ce trece dintr-un cilindru in altul depinde nmod direct de gradul de deschidere a robineilor 3 i 3, care se deschid cu att mai mult cu

ct se apas mai mult asupra manetei de comand sau asupra pedalei, rezult cintensitatea loviturilor acestor ciocane se regleaz numai prin gradul de apsare asupra


19/47

pedalei sau de rotire a manetei de comand. La eliberarea parial a pedalei sau rotireaincomplet a manetei de comand intre poziiile I i II, figura 3.50., robineii 3 i 3 serotesc n acelai sens i ocup o poziie intermediarntre poziia I i II, figura 3.49. In aceast poziie seintredeschide canalul CA, seciunea C-C, care facelegtura ntre partea superioar a cilindruluicompresor i atmosfer, iar canalul OP, care facelegtura ntre cilindrul compresor i cilindrul

principal, rmne deschis. n acest fel n parteasuperioar a cilindrului compresor aerul comprimattrece parial n cilindrul principal iar restul iese natmosfer, raportul ntre cele dou pri de aer fiinddeterminat de gradul de deschidere a orificiului CA.

n partea inferioar a cilindrilor canalul de legturOP se nchide parial deschizndu-se n aceeai

msur canalul CV, seciune G-G, care conducespre anticamera 8 a supapei ireversibile 9. Datoritacestui fapt o parte din aerul comprimat, n timpulcoborrii pistonului compresor, trece direct n

partea de jos a cilindrului principal prin orificile OC i OP, seciunea G-G, iar restul de aercomprimat, prin orificiul CV, seciunea G-G, poziia II, ptrunde n anticamera 8 asupapei ireversibile. Dac robinetul central este deschis, poziia a, seciunea M-M, aerulcomprimat care a trecut in anticamera 8 iese n atmosfer.Se observ c la ciclul mersautomat, dac maneta de comand 2 se rotete ntr-o poziie intermediar, ntre I i II,figura 3.50, iar robinetul central 4 se menine deschis, n cilindrul principal, att sus ct i

jos, ptrunde numai o parte din aerul comprimat. Micorarea volumului de aer comprimat

n partea de sus a cilindrului principal are ca efect reducerea energiei de lovire, ceea ce s-ai dorit. n acelai timp prin micorarea volumului de aer comprimat n partea de jos acilindrului principal se reduce nlimea de ridicare a prii cztoare, ceea ce ingreuneazoperaiile de manipulare a semifabricatului. Pentru ca partea cztoare s se ridice pentreaga inlime, atunci cnd manivela de comand se gsete ntre poziiile I i II, estenecesar ca robinetul central s fie nchis, poziia b seciune M-M din figura 3.49.Robinetul central fiind nchis aerul care a ptruns n anticamera 8, nemaiputnd iei natmosfer, foreaz supapa ireversibil 9 i prin canalul 6 i orificiul OP, seciunea E-E,trece n partea de jos a cilindrului principal. Rezult c in acest caz aerul comprimat lacoborrea pistonului compresor ptrunde dedesubtul pistonului principal pe dou ci. Subinfluena ntregului volum de aer comprimat partea cztoare se ridic la nlimea

normal i coboar cu viteze mai reduse, ntruct deasupra pistonului principal ptrundenumai o parte din aerul comprimat.

Meninerea berbecului n poziie ridicat. Pentru efectuarea acestui ciclu este

necesar ca robinetul central 4 s fie nchis, iar maneta de comand s fie adus n poziiainiial, respectiv n poziia II, figura 3.50. Dac ciocanul este comandat cu ajutorul

pedalei aceasta trebuie eliberat. n aceast situaie robineii 3 i 3 se rotesc n sensulacelor de ceasornic pn n poziia II, figura 3.49. In aceast poziie cilindrul compresor icilindrul principal, n partea superioar comunic direct cu atmosfera, seciunea C-C

poziia II. n partea inferioar legtura ntre cei doi cilindrii se face n felul urmtor: aerulcomprimat din partea de jos a cilindrului compresor trece n anticamera 8, deschide supapaireversibil 9 i prin canalul 6 intr n parteade jos a cilindrului principal, seciunile E-E iG-G poziia II. n acest fel la ridicarea pistonului compresor n partea de sus a cilindrilor

Fig. 3.50. Poziia manetei decomand a ciocanelor pneumatice.


20/47

aerul nu poate fi comprimat, ntruct acetia sunt pui n legtur cu atmosfera. n schimb,n partea inferioar a cilindrului compresor aerul se comprim n timpul coborrii

pistonului i este introdus n partea de jos a cilindrului principal. Sub influena aeruluicomprimat pistonul principal se ridic i rmne n punctul mort superior deoarece supapaireversibil nu mai permite aerului comprimat s ias din cilindrul principal. Laurmtoarea coborre a pistonului compresor o nou cantitate de aer comprimat esteintrodus n partea de jos a cilindrului principal. n continuare ciclul se repet. Datoritalimentrii continue a cilindrului principal cu aer comprimat presiunea sub pistonul

principal crete mereu pn cnd pierderile de aer prin neetaneiti echivaleazalimentrile cu aer comprimat. Ridicarea presiunii n partea de jos a cilindrului principal,

peste valoarea de regim, conduce la nclzirea excesiv i uzura prematur a ciocanului.Din aceste considerente nu se recomand prelungirea nejustificat a ciclului de meninerea berbecului n poziie ridicat.n cazul cnd sunt necesare pauze mari, fie c se opretemotorul, fie c se trece ciocanul peciclul mers in gol.

Mers n gol.Pentru efectuarea ciclului mers n gol se deschide robinetul central,

poziia a seciunea M-M, iar maneta de comand se aduce in poziie vertical. Laciocanele cu pedal, aceasta trebuie eliberat. n acest caz robineii de comunicaie segsesc in poziia II, figura 3.49. Ca i in cazul meninerii berbecului in poziie ridicat in

partea superioar ambii cilindrii sunt pui in legtur direct cu atmosfera. In parteainferioar, datorit faptului c robinetul central 4 este deschis, aerul impins de ctre

pistonul compresor dup ce ajunge n antecamera supapei ireversibile iese n atmosfer. nconsecin pistonul compresor lucreaz n gol, adic nu comprim aer nici la urcare nici lacoborre, iar pistonul principal rmne pe loc npunctul mort inferior.

Presarea piesei. Acest ciclu se utilizeaz n cazul cnd piesele necesit a fi strnsentre berbec i nicoval, pentru a putea fi meninute n vederea efecturii unor operaii cumar fi de exemplu ndoirea. Pentru realizarea acestui ciclu se nchide robinetul central 4, iar

maneta de comand 2 se aduce din poziia II in poziia III, figura 3.50. n aceast poziiecilindrul compresor n partea superioar i cilindrul principal n partea inferioar comuniccu atmosfera, seciunea C-C i I-I. Aerul ce se comprim n partea inferioar a cilindruluicompresor trece n antecamera 8, deschide supapa 9 i prin canalul 6 trece n parteasuperioar a cilindrului principal. In timpul ridicrii pistonului compresor aerul dedeasupra lui nu poate fi comprimat, deoarece partea superioar a cilindrului compresoreste pus n legtur cu atmosfera. n acelai timp, datorit supapei ireversibile 9, aerulcomprimat din partea de sus a cilindrului principal nu poate s se rentoarc n partea de

jos a cilindrului compresor, unde are loc o rarefiere. Din aceast cauz pistonul compresorlucreaz numai n timpul coborrii, iar aerul comprimat alimenteaz pierderile ce au loc

prin neetaneitile din partea superioar a cilindrului principal, meninnd n acest fel

berbecul apsat pe pies sau pe nicoval.Lovituri unitare. Pentru efectuarea loviturilor unitare i aderente se nchide

robinetul 4, iar maneta de comand 2 se rotete alternativ ntre poziiile II i III, figura3.50. Cnd maneta de comand se gsete n poziia II, adic n poziia de meninereridicat a prii cztoare, berbecul se ridic i rmne n aceast poziie. Cnd manetatrece n poziia III, care corespunde meninerii berbecului n poziie apsat, berbeculcoboar i rmne n aceast poziie, dar sub presiune, pn la readucerea manetei n

poziia II. Prin readucerea manetei n poziia II berbecul se ridic i nu mai coboar, pncnd maneta nu este trecut din nou n poziia III. Cu alte cuvinte pistonul principal,inclusiv berbecul, coboar la rotirea manetei de comand 2 din poziia II n poziia III i seridic la readucerea manetei n poziie vertical. Rezult c n acest caz numrul loviturilor


21/47

de ciocan este acelai cu cel al rotirii manetei din poziia II n poziia III i nu cu numrulde rotaii al arborelui motor.

Aderena loviturilor depinde de timpul de meninere a manetei de comand inpoziia III i este cu att mai mare cu ct timpul de meninere este mai lung.

3.4.1.3. Ciocane mecanice

Din categoria ciocanelor mecanice fac parte ciocanele acionate prin transmisie inu prin presiunea aburului, aerului comprimat sau lichidelor. Dup modul de acionareaceste ciocane pot fi cu arc, scndur, curea, lan etc. Dintre acestea, cel mai mult folositesunt ciocanele cu arc. Avnd masa prtii cztoare cuprins intre 30 i 150 kg, rareori 250kg, ciocanele cu arc se utilizeaz numai la forjarea pieselor mici i se intlnesc cu

precdere in seciile de forj mici i n atelierele de intreinere.Avantajul acestor ciocane const in simplitatea construciei i uurina de a fi

manevrate i ntreinute. Dezavantajul l constituie domeniul restrns de aplicabilitate.

Constructiv ciocanele cu arc sunt prevzute cu un arbore motor, care la unul dincapete are montate: roata mobila 5 i roata fix 6, iar la cellalt capt are fixat volantul 2,figura 3.51.

Fig. 3.51. Ciocan cu arc:

a. sistemul de comand; b. vedere de ansamblu

Cu ajutorul prghiei furc 7, care este acionat de pedala 4, cureaua de legturntre motor i arborele motor poate fi trecut de pe roata fix pe cea mobil si invers.Asupra volantului 2, datorit contragreutii 1, acioneaz sabotul de frn 3.

La apsarea pedalei 4 contragreutatea 1 i sabotul 3 se ridic, iar volantul seelibereaz i n acelai timp cureaua de transmisie trece pe roata fix 6, punnd n micarearborele motor. La rotirea arborelui motor, prin sistemul biel-manivel, se acioneazasupra arcului 8 care este n legtur cuberbecul ciocanului.

Reglarea intensitii de lovire a berbecului se realizeaz prin mrirea saumicorarea raportului de trecere a curelei de pe roata fix, pe cea mobil. Cu ct cureauase gsete mai mult pe roata fix, adic pedala este mai puternic apsat, cu attintensitatea de lovire este mai mare.

3.4.1.4. Ciocane fr abot

La ciocanele fr abot, numite i ciocane cu contralovitur, abota este nlocuit

cu un suport al semimatriei inferioare, care in timpul deformrii plastice se deplaseaz indirecia i sensul ntlnirii celor dou semimatrie. Datorit deplasrii ambelor

8


22/47

componente, n direcia i sensul ntlnirii uneia de ctre cealalt, pierderile de lucrumecanic n recul i trepidaiile din secie sunt mult mai mici, dect la ciocanele cu abot.n schimb stabilitatea semifabricatului in timpul deplasrii sculelor, pn n momentulnceperii deformrii plastice, este mai redus, ceea ce limiteaz aplicabilitatea ciocanelorfr abot, numai la matriarea pieselor mijlocii i mari. Dup modul de realizare adeplasrii celor dou scule, in sensul apropierii sau deprtrii uneia fa de cealalt,ciocanele fr abot pot fi mecanice sauhidraulice.

n figura 3.52. este prezentat principiulde funcionare al unui ciocan fr abot, lacare deplasarea celor dou sculese realizeazmecanic.

n poziie iniial suportul 9 alsemimatriei inferioare se gsete n punctulmort inferior i se sprijin pe tamponul de

amortizare 10.Pentru coborrea semimatrieisuperioare 6 i ridicarea semimatrieiinferioare 8, sertraul 2 deschide admisiaaburului sau a aerului comprimat n parteasuperioar a cilindrului 1 i evacuareaacestuiadin partea inferioar. Datorit presiuniiaburului sau aerului comprimat pistonul 3,

care formeaz un singur corp cu glisorul 5 , sedeplaseaz n jos provocnd coborreasemimatriei superioare i ridicareasemimatriei inferioare. Ridicarea suportului 9

i a semimatriei inferioare, la coborreaglisorului 5, se realizeaz cu ajutorul benzilormetalice 7, care se sprijin pe rolele 4 i carefac legtura ntre suporii celor dousemimatrie.

Pentru ridicarea semimatriei superioare i coborrea celei inferioare sertrauldeschide admisia aburului sau a aerului comprimat n partea inferioar a cilindrului 1 ievacuarea acestuia din partea superioar a cilindrului.

Coborrea i meninerea semimatriei inferioare in poziie cobort este uurat ide faptul c suportul 9,care are rol i de glisor, este cu 5-15% mai greu dect glisorul 5.

Principalul dezavantaj al ciocanelor fr abot, reprezentate n figura 3.52, const

n consumul mare de benzi metalice, care se rup la oboseal. Acest dezavantaj a fostnlturat prin acionarea hidraulic a ciocanelor fr abot.

Principiul de funcionare al unui ciocan fr abot dar cu acionare hidraulic,rezult din figura 3.53.

La introducerea aburului sau aerului comprimat in partea superioar i evacuareaacestuia din partea inferioar a cilindrului 1, pistonul principal al ciocanului mpreun cuglisorul 3, semimatria superioar 4 i pistoanele plunjer 6 coboar. La coborrea

pistoanelor plunjer 6, lichidul ce se gasete in ramificaiile exterioare ale cilindrului 9 estempins spre mijloc. Sub presiunea lichidului, prin intermediul pistonului plunjer 8,glisorul 7, i semimatria inferioar 5, se ridic. Ridicarea semimatriei inferioare icoborrea celei superioare are loc pn la producerea impactului, datorit cruia serealizeaz deformarea plastic a semifabricatului.

Figura 3.52. Ciocan fr abot, acionat

mecanic


23/47

Dup efectuarea deformriiplastice, pentru readucerea ciocanului in

poziia iniial, sertraul 2 deschideadmisia aburului sau a aerului

comprimat in partea de jos a cilindrului

1 i evacuarea in partea de sus aaceluiai cilindru. Readucerea ciocanuluiin poziie iniial este uurat i in acestcaz de diferena de greutate dintre celedou glisoare, diferen care se ridic

pn la 50%.Datorit legturii hidraulice

dintre cele dou pri mobile aleciocanului, raportul dintre viteza de

ridicare a semimatriei inferioare fa de

viteza de coborre a semimatrieisuperioare este condiionat de raportuldintre suprafaa pistoanelor plunjer 6i 8. Pe msura creterii suprafeei

pistonului 8, in comparaie cu pistoanele6, scade viteza de ridicare a semimatrieiinferioare, ceea ce uureaz lucrul laciocane, in schimb n aceeai msurtrebuie modificat si valoarea raportuluidintre masa celor dou pri mobile.

Principalele caracteristici ale ciocanelor fr abot cu acionare hidraulic sunt

redate in tabelul 3.7.

Tabelul 3.7. Caracteristicile principale ale ciocanelor fr abot

Nr.

Crt.

Energia de

lovire, j

Cursa total,

mm

Nr. maxim

de lovituri,

min-1

Consumul aproximativ de aer

comprimat la o lovitur, m 3

Dimensiunile

maxime ale

matrielor, mm

(lungime/ltime)Fr

preinclzire

Cu preinclzire

la 2000C

1

2

4x104

6x 104800

900

60

60

0,9

1,3

0,55

0,8

755/520

825/590

3

4

8x104

1x10

5

940

1100

55

55

1,7

2,2

1,0

1,4

960/660

1250/7305

6

1,3x105

1,6x105

1200

1300

50

50

2,8

3,5

1,7

2,2

1250/800

1500/870

7

8

2x105

2,5x105

1400

1400

45

45

4,4

5,5

2,7

3,4

1560/940

1600/1010

9

10

3,2x105

4,0x105

1400

1450

40

40

7,0

8,8

4,3

5,5

1800/1080

2000/1200

11

12

5.0x105

6,3x105

1500

1600

35

35

11

14

6,8

8,7

2700/1350

2700/1400

13

14

8,0x105

10x106

1700

1750

30

30

18

22

11

14

3000/1500

3300/1500

Fig. 3.53. Ciocan fr abot acionat hidraulic


24/47

3.4.1.5. Ciocane Dynapak

Ciocanele Dynapak, dei fac parte din categoria ciocanelor fr abot,funcioneaz dup un principiu diferit. n figura 3.54. se prezint schematic o seciunelongitudinal printr-un ciocan Dynapak.

n timpul funcionrii n cilindrul 7, prin orificiul 6, este introdus i meninut aersau azot la presiuni foarte ridicate, de ordinul a 14x107N/m2adic 140 at.

Pentru ridicarea prii cztoare, formatdin glisorul 9, semimatria superioar 2 i tija 8,care la captul superior se termin cu un piston(figura 3.54.), n cilindrii de retur 13 seintroduce ulei la presiunea de 12107 N/m2.Sub influena presiunii uleiului pistoanele 12

ridic partea cztoare pn cnd pistonulciocanului atinge garnitura inelar 4. Dup cecontactul dintre garnitur i piston a devenitsuficient de etan se deschide orificiul 5 i se

produce evacuarea aerului sau azotului ce se

gasete nchis ntre piston, garnitur i capaculcilindrului. Datorit evacurii aerului sauazotului din interiorul garniturii 4, partea

cztoare poate rmne npoziie ridicat, fr ase sprijini pe tijele pistoanelor 12. Acest lucru

este posibil deoarece suprafaa tijei 8 este maimic dect suprafaa ocupat i nchis degarnitura inelar 4, adic suprafaa inferioar a

pistonului este mai mare dect suprafaasuperioar, care se gasete in afara garniturii. Presiunea fiind aceeai pe ambele suprafee

prn diferena de suprafa se creeaz o diferen de for capabil s menin n poziieridicat ntreaga parte cztoare. Dup evacuarea aerului sau azotului din interiorulgarniturii i modificarea raportului dintre cele dou suprafee ale pistonului, n favoareacelei inferioare, lichidul din cilindrii 13 este evacuat, iar pistoanele 12 cu tijele de ridicare

a glisorului coboar. Din momentul in care pistoanele 12 au cobort complet, ciocanul estegata de lucru. Pentru coborrea prii cztoare, prin orificiul 5, se introduce in cavitatea

din interiorul garniturii 4 aer sau azot la aceeai presiune cu cea din clindrul 7. n acest felse modific raportul dintre suprafeele pistonului n favoarea celei superioare, pistonul sedesprinde de garnitur i partea cztoare ncepe s coboare cu o vitez din ce n ce maimare. n acelai timp, sub influena aerului sau a azotului comprimat, batiul 10, de careeste asamblat semimatria 11, se ridic.

Ridicarea batiului i a semimatriei inferioare, nainte de a se produce impactul, pelng mrirea vitezei de impact i a energiei de lovire prezint i avantajul reduceriilucrului mecanic n recul i a trepidaiilor n secie. n momentul de impact viteza dedeformare se ridic la 15-20 m/s. Realizarea unei viteze de deformare de 2-3 ori mai maredect la ciocanele obinuite prezint avantajul intensificrii curgerii materialului ncavitile adnci i subiri. Din aceast cauz ciocanele Dynapak se folosec cu precdere

pentru matruarea pieselor cu nervuri nalte i subiri.

Fig. 3.54. Schema ciocanului Dynapak


25/47

Dup ce s-a produs impactul se introduce din nou ulei n cilindrii 13 i prinintermediul pistoanelor 12 partea cztoare se ridic pn la etanarea dintre piston igarnitur. n continuare ciclul se repet. Extragerea pieselor din semimatria superioar seface cu ajutorul extractorului 3, iar pentru amortizarea ocurilor, la coborrea batiului 10in ghidajul 1, au fost prevzute amortizoarele 14. Reglarea energiei de lovire, intre 10% i100% din valoare nominal, se realizeaz fie prin modificarea presiunii in cilindrul 7, fie

prin modificarea cursei prii cztoare, saupe ambele ci.

3.4.2. Presele

3.4.2.1. Prese hidraulice

Presele hidraulice constituie utilajele de forjare i matriare care lucreaz numaiprin presiune. Datorit acestui fapt, n cazul folosirii preselor hidraulice, trepidaiileproduse de ciocane i ndeosebi de ciocanele mari lipsesc. De aceea n ultima vremepresele hidraulice se utilizeaz din ce n ce mai mult, att in cadrul forjrii, matririiiextrudrii semifabricatelor ipieselor mijlocii i mari, ct i n cazul efecturii celor maidiferite operaii de prelucrare a metalelor prin presiune. Acest lucru reprezint oconsecin a particularitilor i avantajelor pe care le prezint presele hidraulice ncomparaie cu restul utilajelor de prelucrare a metalelor prin presiune i anume:

- sunt cele mai simple utilaje care pot fi executate cu gabaritul de lu cru i putereacea mai mare;

- i pstreaz ntreaga for de apsare pe o lungime a cursei de lucru foarte mare ,lungime, care, n cazul extrudrii semifabricatelor este obligatorie;

-pistonul principal al presei poate fi oprit n orice poziie ceea ce face ca presa sfie ferit de suprasolicitri;

- nicovala sau semimatria inferioar pot fi deplasate pe orizontal;- posibilitile de automatizare a proceselor tehnologice sunt, aproape, nelimitate.

De aceea presele hidraulice de concepie mai nou sunt prevzute cu manipulatoare icomenzi sicronizate care le permit s lucreze dup comenzi stabilite in prealabil.

n prezent se execut prese hidraulice cu viteze mari ale cursei de lucru ajungndpn la 80-100 curse pe minut. Pe lng numrul sporit de curse, presele hidraulicemoderne destinate forjrii mai prezint i avantajul reglrii automate a cursei de lucru i a

afiriipe ecran a dimensiunilor semifabricatului ce se forjeaz.Dezavantajul principal al preselor hidraulice l constituie preul de achiziie icheltuielile de ntreinere mai ridicate.

Constructiv presele hidraulice pot fi verticale sau orizontale, cu una sau patru

coloane, cu i fr mulltiplicator de presiune.Caracteristicile principale ale preselor hidraulice cu patru coloane i fr

multiplicator sunt indicate in tabelul 3.8.

De reinut c la presele hidraulice de 120 i 150 MN, (12000 i 15000 tf),prezentate in tabelul 3.8, pot fi forjate cele mai mari lingouri turnate pn in prezent, adiclingouri din oel cu masa pn la 450-500t.

Pentru scopuri de cercetare, n diverse domenii, ndeosebi n cel militar i spaial,

pe plan mondial, exist i prese hidraulice cu fora de apsare de 500 pn la 750 MN,adic 50000 pn la 75000 t.f.


26/47

Tabelul 3.8. Caracteristicile principale ale preselor hidraulice cu patru coloane

3.4.2.1.1. Prese hidraulice fr multiplicator

n linii mari presele hidraulice fr multiplicator de presiune sunt formate dinurmtoareleelemente principale: presa propriu-zis, staia de pompeireelelede nalt ide joas presiune, figura 3.55.

n timpul lucrului lichidul cu care sunt acionate presele trece din reeaua de joas

presiune 0,4-1,2 MN/m2

(4-12 at) n reeaua de nalt presiune 25-35 MN/m2

(250-350 at.)i apoi n cilindrul principal sau cilindrii de retur. Din cilindrii de retur sau cilindrul

principal lichidul se ntoarce iari in reeaua de joas presiune, care este pus n legaturcu un acumulator. Rezult c sistemul pres pompe, formeaz un circuit hidraulic nchisn care circul lichidul folosit. De regul acest lichid este format din ap n care se dizolv2-3 kg spun la un m3de ap i uneori din ulei sau emulsie, care s protejeze metalul derugin. Presele fr multiplicator se construiesc pentru puteri mici i mijlocii, ntruct

presiunea n cilindrul de lucru nu depete 35 MN/m2, adic 350 a.t.n cazul preselor cu alimentare direct de la pompe, adic al preselor fr

multiplicator, figura 3.55, n timpul funcionrii pot fi realizate urmtoarele cicluri: retur,stop, mers n gol i mers n sarcin.

Pentru realizarea ciclului retur maneta de comand 12 se aduce n poziia V,figura 3.55, adic se rotete prin tragere nspre sine n sensul acelor de ceasornic. nacest fel se deschid supapele de distribuie 2 i 4. Lichidul absorbit de pompa 13 dinconducta de joas presiune 21,prin supapele 6 i 7 i conducta 18,ptrunde la supapa dedistribuie 3, care este nchis, i pe deasupra acestei supape ajunge la supapa 2, care estedeschis. n continuare lichidul ajunge la supapa ireversibil 5, pe care o deschide i pedeasupra supapei de distribuie 1, care este nchis, ptrunde in conductele 15 i 15. Princonducta 15 lichidul ajunge la cilindrii i pistoanele de retur 11, fornd ridicarea traverseimobile 10, iar prin conducta 15 ajunge la supapa suplimentar 8, pe care o deschide i omenine deschis, tot timpul ct presiunea n cilindrii 11 este mai mare dect in cilindrul 9.Deschiderea supapei 8 este necesar pentru evacuarea cantitii suplimentarede lichid dincilindrul 9, care este proporional cu diferena de suprafa dintre cilindrul principal 9 i

Nr.

Crt.

Fora

nominalinMNx10-2

Cursa

maxim inmm

Cursa

de lucruin mm

Nr

curselorpline, inmin-1

Nr. curselor

incomplete,in min -1

Distanaintre mas i

traversamobil, inmm

Dimensiunile

orientative alenicovalei, inmm

1

23

45678910

1112

1314

500

8001250

1500200025003200400050006000

800010000

1200015000

800

10001250

1400160018002000220025002600

28003000

32003400

130

160165

180190200200200225225

250275

275300

22

1814

1210108766

65

55

65

6560

60606060504035

3025

2015

1600

20002500

2800320035504000410050005000

60006500

70007500

710/180

850/2201120/280

1250/3151400/3551400/4001600/4501800/5002000/6002500/600

2650/7002800/800

3150/9003550/1000


27/47

cilindrii de retur 11. n timpul ridicrii traversei mobile, sub aciunea pistonului principal9, o parte din lichidul ce se gsete in cilindrul principal i conducta 17, prin supapa dedistribuie 4, care este deschis, ajunge n conducta de joas presiune 21, de unde esteabsorbit de pomp. Restul de lichid din cilindrul 9 fie c trece direct la pomp, princonductele 16 i 21, fie c prin conductele 16 i 16 ptrunde in acumulatorul 14. Vitezade ridicare a traversei mobile este maxim cnd maneta 12 se gsete in poziia V i scade

pe msura aproprierii manetei de poziia IV i a deschiderii supapei de distribuie 3, carepermite rentoarcerea la pomp a unei pri din lichidul pe care aceasta l absoarbe i lrefuleaz cuun debit constant.

Fig. 3.55. Principiul de funcionare al preselor hidraulice fr multiplicatorde presiune

Pentru oprirea traversei mobile, adic pentru realizarea ciclului stop, maneta 12se aduce intr-o poziie intermediar ntre III si IV, figura 3.55. n aceast poziie suntdeschise supapele de distribuie 3 i 4, iar lichidul refulat de pomp prin supapa 7,

conducta 18 i supapele 3 i 4 ajunge n conducta 21, de unde este din nou absorbit prinsupapa 6 i refulat in continuare pe acelai traseu, presa fiind scoas din circuit. ntruct inacest caz in cilindrii 11 volumul de lichid se menine constant, traversa mobil rmnenemicat in poziian care se gsea la aducerea manetei 12 pe poziia de stop.

La aducerea manetei de comand ntr-o poziie oarecare ntre III i II, figura 3.55,se deschide supapa 1 i lichidul din cilindrii de retur trece in conducta de joas presiune ide aici este absorbit de pomp. Evacuarea lichidului din cilindrii de retur permitecoborrea traversei mobile, adic realizarea ciclului mers in gol. Viteza de coborre atraversei mobile la mers in gol este cu att mai mare, cu ct maneta 12 se gasete maiaproape depoziia II, iar supapa 1 este mai mult deschis. Pentru ca, la coborrea traverseimobile, n cilindrul principal s nu se creeze o depresiune, care s permit ptrunderea

aerului in circuitul cu lichid, n cazul n care spaiul ce se formeaz n urma coborriipistonului 9 este mai mare dect debitul de lichid refulat de pomp, n timpul mersului n


28/47

gol, se deschide supapa suplimentar 8care permite trecerea lichidului din acumulatorul14 n cilindrul principal. De reinut c i n acest caz supapa suplimentar 8 se deschide irmne deschis numai n fraciunile de timp n care presiunea din cilindrul principaldevine mai mic dect presiunea din cilindrii de retur. De asemnea trebuie observat c, lamers in gol, supapa 4 fiind nc deschis,cnd traversa mobil i reduce viteza decoborre sau se oprete, din cauza rezistenei la deformare pe care o opune semifabricatul,lichidul refulat de pomp se intoarce din nou la pomp, parial sau integral.

Dac maneta 12 se aduce ntre poziiile II i I se nchide supapa 4 i se realizeazciclul de mers n sarcin. n acest caz n cilindrul principal ptrundentreaga cantitate delichid refulat de pomp, iar presiunea crete pe msura creterii rezisteneisemifabricatului la deformare. Presiunea in cilindrul 9 fiind mai mare dect in cilindrii 11supapa suplimentar 8 se nchide i legtura cu acumulatorul 14 se ntrerupe. n cazurile ncare pentru deformarea semifabricatului este nevoie de o for mai mare dect foranominala presei pentru a nu suprasolicita presa, adic pentru a nu mai introduce lichid incilindrul principal cnd traversa mobil s-a oprit, dei n acest cilindru presiunea lichidului

a atins vloarea maxim admis, se deschide supapa de siguran 20. Deschiderea supapeide siguran are loc nu n momentul n care presiunea lichidului a atins valoarea maximadmis, ci numai dup ce s-a depait aceast valoare.

Deschizndu-se supapa 20, prin conductele 19 i 19, lichidul ajunge sub pistonul22 al supapei de admisie 6 pe care o deschide i o menine n aceast poziie. Supapa 6rmnnd deschis, pompa 13 aspir i refuleaz lichid din i n conducta de joas

presiune 21, fr a-l mai trimite n cilindrul principal i evitndu-se n acest felsuprasolicitarea presei.

Imediat ce presiunea n cilindrul principal scade, datorit readucerii manetei 12 inpoziia retur i deschiderii supapelor de distribuie 2 i 4, supapa de sigurana 20 senchide i ciclurile pot fi reluate.

Pentru ca la ciclul mers n sarcin s nu se lucreze tot timpul numai cu lichidulrefulat de pompe, ceea ce micoreaz viteza de coborre a traversei mobile i reduceproductivitatea, mrind n acelai timp cheltuielile de producie, presele hidraulice demrimi mijlocii i mari sunt prevzute cu maimulte trepte de presiune.

n figura 3.56. se prezint modul derealizare a trei trepte de presiune ntr-un singurcilindru i cu un singur piston plunjer.

Pentru realizarea primei trepte lichidul

refulat de pompe, la presiuni care cresc continuu

pn la valoarea maxim, n funcie de rezistenasemifabricatului la deformarea plastic, ptrunde

prin conducta a in cavitatea I a cilindrului, iar ncavitatea II ptrunde lichid de presiune medie dinacumulatoare. Dac lichidul refulat de pompe

ptrunde prin conducta b n cavitatea inelar II,iar n cavitatea I ptrunde lichid de presiunemedie, de la acumulatoare, se realizeaz cea de-adoua treapt de presiune sau de for. Realizareaceleai de-a treia trepte are loc n cazul n carelichidul refulat de pompe ptrunde n ambele caviti. Admind c fora maxim deapsare a presei este de 60 MN (6000 t.f.) i c suprafaa inelar II este de circa dou orimai mare dect suprafaa I, rezult c n cazul primei trepte presa apas cu 20 MN, n cel

Fig. 3.56. Cilindrul preselor

hidraulicecu trei trepte de presiune.


29/47

de-al doilea caz, treapta II, cu 40 MN i prin nsumarea celor dou trepte se obine treaptaa treia la care se realizeaz o for de 60 MN.

n mod similar cele trei trepte de presiune pot fi realizate cu trei cilindri i treipistoane plunjer cu amplasamentul liniar. n acest caz, treapta I o constituie cilindrul dinmijloc, treapta IIcei 2 cilindri marginali i treapta IIIcei trei cilindri mpreun.

Dintre cele dou variante constructive varianta cu un singur cilindru, figura 3.56,prezint avantajul reducerii dimensiunilor exterioare ale presei, n schimb are dezavantajulngreunrii ntreinerii garniturilor de etanare, care se gsesc n interior. Varianta cu treicilindri amplasai liniar creeaz posibiliti mai bune pentru intreinerea garniturilor, darmrete gabaritul presei.

3.4.2.1.2. Prese hidraulice cu multiplicator

La piesele hidraulice cu multiplicator de presiune alimentarea cilindrului principal

se face fie de la acumulatoarele de presiune medie 6-10 MN/m2 (60-100 at.), fie de la

multiplicatoare la care presiunea lichidului se ridic la50-60 MN/m2

.Ridicarea presiunii lichidului peste 35 MN/m2, adic peste presiunea maxim ce opot realiza pompele preselor cu alimentare direct, permite micorarea dimensiunilorcilindrilor, ceea ce constituie principalul avantaj al preselor hidraulice cu multiplicator.

Dezavantajul acestor prese, l constituie micorarea randamentului total si mrireapreului de achiziie i al cheltuielilor de ntreinere.

Dup modul de construcie i acionare al multiplicatoarelor, se deosebescmultiplicatoare acionate cu abur, cu aer comprimat i electrice.

Modul de funcionare al preselor cu multiplicator electric este prezentat n figura3.57. n timpul funcionrii motorul electric 4, prin intermediul axului 5 i al restului deangrenaje, transmite o micare de rotaie arborelui cotit 6, care se transformn micare de

translaie pentru pistonul plunjer 7. n acest fel lichidul care, la coborrea pistonuluiplunjer 7, este absorbit din devrsorul 18, prin conductele 9 i 10, inclusiv supapa 11, laridicarea pistonului plunjer, este refulat prin conducta 12 n acumulatorul de presiunemedie 17. Cnd presiunea n acumulatorul 17 atinge valoarea de regim, stabilit intre 6i10MN/m2, lichidul din acumulator, prin conductele 19 i 8, ptrunde dedesubtul

pistonului supapei 11 pe care o deschide i o menine n aceast poziie. Ct timp supapa11 este deschis pistonul plunjer 7 aspir i refuleaz lichid din i n deversorul 18 princonductele 9 i 10. n momentul n care presiunea n acumulatorul 17 scade, sub valoarede regim, supapa 11 ncepe din nou s lucreze i pistonul plunjer 7 aspir lichid dindeversorul 18 i l refuleaz n acumulatorul 17. Se observ c n acumulatorul 17 i ncilindrii de retur presiunea se menine aproximativ constant, la o valoare care poate fi

reglat n limitele 6-10 MN/m2. De reinut c n acest caz, axul 5 este cuplat numai cuarborele cotit 6, fr a fi n legtur direct cu arborele 13. Din aceast cauz atta timpct arborele cotit 13 este decuplatpistonul 14 st pe loc, n punctul mort inferior.

Dac n timp ce arborele 13 este decuplat maneta de comand a distribuiei Md serotete din poziiile II sau III, prin tragere spre sine, ntr-o poziie intermediar ntre IIIi IV, supapa 1 se deschide, iar supapa 2 rmne n continuare nchis. Prin deschidereasupapei 1 lichidul din cilindrul principal 22, prin conductele 23 i 24, supapa 1 i conducta9, trece n deversorul 18, n care presiunea este de ordinul 0,6-1,2 MN/m2. ntruct ncilindrii de retur 20, presiunea este mult mai ridicat, 6-10 MN/m2, iar n cilindrul

principal, dup deschiderea supapei 1, presiunea scade la 0,6-1,2 MN/m2, traversa mobilse ridic. Viteza de ridicare a traversei mobile este cu att mai mare cu ct supapa 1 estemai deschis.


30/47

Fig. 3.57. Pres hidraulic cu multiplicator electric

Dup ce traversa mobil s-a ridicat, la nlimea dorit, maneta de comand serotete prin mpingere pn ntr-o poziie intermediar ntre II i III. n aceast poziie,ambele supape fiind nchise, traversa mobil se oprete. Rotind n continuare prinmpingere maneta Md, nspre poziia I, din momentul in care maneta a trecut de poziia II,se deschide supapa 2 i lichidul din acumulatorul 17 foreaz supapa ireversibil 3 i

ptrunde in cilindrul principal. Datorit diferenelor de suprafa ntre pistonul principal 21i pistoanele de retur, dei presiunea n cilindrii este aceeai, traversa mobil coboar, iarviteza de coborre este cu att mai mare cu ct supapa de comunicaie ntre cilindru ireea este mai mult deschis. Rezult c, atta timp ct arboreal 13 este decuplat, numai cuajutorul manetei de comand a distribuiei se pot realiza trei cicluri; ciculul de coborre,

sau mers n gol,poziia I-II, ciclul de meninere a traversei mobile n poziia n care segsete, adic stop, poziia II-III, i ciclul de ridicare a traversei mobile, sau retur poziiaIII-IV.

Pentru realizarea ciclurilor de lucru este necesar cuplarea multiplicatorului 14.Acest lucru se produceprin cuplarea arborelui 13, cu ajutorul manetei de cuplare Mc i alcuplei 15. Cuplarea arborelui 13 nu se face dect n cazul cnd ambele supape suntnchise, sau supapa 1 este nchis i supapa 2 deschis. Dac din greeal n timp cetraversa mobil se ridic, supapa 1 fiind deschis, se cupleaz arborele 13 atunci o partedin lichidul refulat de pistonul plunjer al multiplicatorului 14 intr n cilindrul principal impinge n jos traversa mobil, iar restul de lichid trece prin supapa 1 la deversor. Datoritacestui fapt, n loc de a realiza ciclul de ridicare continu a traversei mobile, aceasta urc

n trepte, prin ridicri i coborri alternative, cursele de ridicare find mai mari dect cele


31/47

de coborre. Din aceastcauz cuplarea arborelui 13 nu este permis n timp ce supapa 1este deschis.

Dac arborele 13 se cupleaz n timp ce ambele supape sunt nchise, adic manetade comand se gsete n poziia stop, se realizeaz ciclul de lucru cu ridicri i coborrialternative, traversa mobil ridicndu-se i coborndu-se pe o lungime de curs constanti determinat de volumul de lichid absorbit i refulat de ctre pistonul plunjer almultiplicatorului 14. Numrul de curse ale traversei mobile, n acest caz, este egal cunumrul de rotaii ale arborelui 13 i se ridic pn la 100 pe minut.

Cnd arborele 13 se cupleaz n timp ce supapa 2 este deschis, sau aceastsupap se deschide cu ajutorul manetei Md in timp ce arborele 13 este cuplat, serealizeaz ciclul de lucru cu coborri periodice. n acest caz n timpul ridicrii pistonuluimultiplicatorului 14 lichidul este refulat n ntregime n cilindrul principal, ntruct supapa3 este ireversibil, iar la coborrea aceluiai piston, din cauza depresiunii formate, supapa3 se deschide i in cilindrul multiplicatorului 14 ptrunde lichid, pe de o parte din cilindrul

principal, iar pe de alt parte din acumulatorul 17. Ciclul se repet atta timp ct arborele

13 este cuplat, iar supapa 2 deschis. n aceast situaie cursele de coborre ale traverseimobile sunt mai mari dect cele de ridicare, deoarece lichidul absorbit de multiplicator dincilindrul principal i din acumulatorul 17, este refulat n ntregime n cilindrul principal.

n cazul cnd la un moment dat rezistena de deformare a semifabricatuluidepete fora de apsare a presei lichidul refulat de pistonul multiplicatorului 14, la

presiunea nominal de 50-60 MN/m2, deschide supapa de siguran 16 i trece ndeversorul 18.

Dup terminarea forjrii nainte de a trece maneta de comand Md n poziia 4,arborele 13 se decupleaz cu ajutorul manetei Mc.

Din cele de mai sus rezult cla presele cu multiplicator electric, adic la preseleelectro-hidraulice, se realizeaz n total cinci cicluri: ridicare, stop i mers in gol pentru

cazul cnd multiplicatorul este decuplat i ciclul de lucru cu ridicri i coborri alternativen cazul cnd multiplicatorul este cuplat, iar supapa 2 este nchis, sau ciclul de lucru cucoborri periodice in cazul cnd supapa 2 este deschis. n cazul ciclului de lucru cucoborri periodice cursa total se compune din mai multe curse unitare a cror lungimeeste determinat de volumul de lichid refulat de ctre pistonul multiplicatorului. Aceste

prese, datorit caracteristicilor pe care le prezint, se utilizeaz cu precdere pentruoperaiile de forjare.

Spre deosebire de presele hidraulice descrise mai sus, la care cilindrul principal ipistonul plunjer sunt amplasate deasupra traversei mobile,n ultima vreme au fostconcepute i construite prese hidraulice la care cilindrul principal i pistonul plunjer suntamplasate sub nivelul solului din secie. n acest caz gabaritul presei deasupra solului se

reduce considerabil , n schimb cresc cheltuielile de montaj i de ntreinere. De asemenea,presele hidraulice de concepie i construcie mai nou sunt prevzute cu manipulatoare icomenzi integrate, ceea ce le permite s lucreze dup un program stabilit n prealabil. nasemenea cazuri toleranele dimensionale sunt mai restrnse, de ordinal a 1,0 mm i chiarmai mici , iar productivitatea la forjare este mult mai ridicat. Evident c pentru a folosi nmod eficient presele hidraulice cu multiplicator i cu posibilitatea de a lucra pe baza uneicomenzi program, la care micrile manipulatorului sunt sincronizate cu ale presei, nfuncie de procesul tehnologic de forjare, este necesar ca producia s fie de serie mijlociesau mare.


32/47

3.4.2.2. Prese cu excentric

Presele cu excentric constituie utilajul cel mai adecvat pentru matriarea frontal iextrudareapieselor de serie mare i mijlocie. Avantajul principal al acestor prese constn

eliminarea trepidaiilor din secii i uurarea mecanizrii i automatizrii operaiilor dematriaresau extrudare. Pe de alt parte, n cazul folosirii raionale, productivitatea acestorprese este cu 40-50% mai mare dect a ciocanelor matrioare de mrime echivalent. nacelai timp presele cu excentric, n comparaie cu ciocanele, necesit un consum deenergie mai redus i reclam o ntreinere mai ngrijit. De asemenea aceste prese, datoritcursei de lungime fix, nu se preteaz a fi folosite pentru operaiile de forjare precum i

pentru matriarea pieselor lungi i cu diferene mari de volum de-a lungul axeilongitudinale, adic a pieselor care necesit a fi prematriate prin ntindere sau profilare inmatrie. n cazul pieselor lungi, presele cu excentric pot fi utilizate cu succes mpreun cuvalurile de forjare. n acest caz operaiile deprematriare se execut la valuri, iar cele dematriare la presele cu excentric. Tot din cauza cursei fixei a gabaritului redus, presele cu

excentric nu pot fi folosite pentru matriarea pieselor a cror mas depaete 60-65 kg icare necesit operaii de ntindere sau profilare.

Dup modul de realizare a excentricitiipresele cu excentric pot fi: cu manivel,cu arbore cotit sau cu cam. Dintre cele trei variante posibile cel mai mult se utilizeaz

presele cu cam, ntruct acestea asigur cea mai bun rigiditate.Caracteristicile principaleale preselor cu excentric cu cam, numite i maxiprese, sunt prezentate n tabelul 3.9.

Tabelul 3.9. Caracteristicile principale ale preselor cu excentric

Foranominala

presei, in

MNx 10-2

Cursa

maxim a

patinei in

mm

Numrul de

curse pe minut

Distanamaxim intre

mas i patin,in mm

Dimensiunile

patinei, lungime xlime, in mm

Dimensiunile

orientative ale

mesei de lucru, in

mm

500

630

1000

1300

1600

2000

2500

3150

4000

50006300

8000

200

200

250

254

300

320

350

370

400

430460

500

125

90

80

80

75

65

60

55

50

4540

35

480

560

560

675

700

890

890

1000

1000

11501150

1240

508x533

600x600

720x720

787x787

860x910

960x1010

1070x1120

1230x1230

1420x1420

1540x15401680x1680

1880x1880

560x566

640x820

770x990

830x1016

940x1200

1060x1300

1200x1400

1360x1500

1570x1620

1720x17801900x1950

2100x2150

Schema cinematic i modul de funcionare al preselor cu excentric cu camrezult din figura 3.58.

Motorul 1 transmite micarea de rotaie volantului 2 iar prin axul 3 i pinionul 4aceast micare este transmis unei coronae dinate sau cu curele trapezoidale 5. n timpulmersului n gol coroana 5 se rotete liber, n jurul axului cu came 9. Dac se cupleazdiscurile 6, dintre care unele sunt fixate rigid pe axul cu came 9, iar altele pe coroana 5,

prin intermediul axului cu came i al patinei 7, micarea de rotaie se transform n

micare de translaie. n consecin att timp ct motorul 1 funcioneaz i coroana 5 estecuplat cu discurile 6, patina 7 se coboar i ridic, apropriindu-se i deprtndu-se de


33/47

masa presei 8. Dac se decupleazcoroana 5, de ctre discurile 6,automat intr in funciune frna 10,care oprete axul cu came n poziian care patina 7 se gsete n punctulmort superior. Frnarea axului cucame se face n aa fel nct patina

presei s nu poatcobor n timp cecoroana 5 este decuplat. Acest lucrueste ajutat i de sistemul deechilibrare 12, care menine tottimpul patina 7 n poziia ridicat. Laoprirea motorului micareavolantului este frnat i oprit cuajutorul frnei 11.

Elementele principale aleunei prese cu excentric sunt: batiul,

patina, sistemul de cuplare, sistemul

de frnare, sistemul de echilibrare, sistemul de distribuiei sistemul de siguran.

3.4.2.2.1. Batiul

O ram nchis, care preia eforturile ce se creeaz n timpul matririi i carepermite montarea tuturor subansamblurilor indicate in figura 4.28. La rndul su batiulpreselor cu excentric se execut din oel turnat (C=0,20-0,35%), sau din plci de tablsudate. ntruct greutatea batiului se ridic la 50-65% din greutatea total a presei, pentru

presele mici i mijlocii, pn la 25 MN, acesta, de regul, se execut monobloc, iar pentru

presele mai mari de 25 MN, din dou sau trei buci asamblate.

3.4.2.2.2. Patina

Patina reprezint subansamblul de legtur dintre sistemul biel-manivel alpreselor cu excentric i semimatrisuperioar. Pentru a se putea asigura omai mare stabilitate a patinei aceasta, nafara ghidajului principal, care se gsetela partea inferioar, este prevzut i cu unghidaj suplimentar n partea superioar,

figura 3.59.Patina reprezentat in figura 3.59.la coborre este mpins direct de ctre

biel prin captul mic, iar la urcare estetras prin intermediul bolului 7.

Pentru extragerea piesei matriate,din semimatria superioar, la ridicarea

patinei 8 i nclinarea bielei 6 rola 5 apasasupra prghiei 3, care se rotete n jurul

punctului de articulaie 2 i careacioneaz asupra extractorului 1. Spre

sfritul cursei de ridicare a patinei arcul 4readuce prghia 3 n poziia iniial.

Fig. 3.59. Patina i extractorul superior al

preselor cu excentric

Fig. 3.58. Schema cinematic a unei prese cu excentric


34/47

3.4.2.2.3. Sistemul de cuplare

La presele cu excentric de construcie mai veche sistemul de cuplare este asamblatla arborele motor 3 prin intermediul volantului 2, vezi figura 3.58. Asamblarea sistemului

de cuplare direct de la arborele motor prezint dezavantajul unei uzuri premature adiscurilor ce se cupleaz ntruct viteza de rotaie a arborelui motor are valori relativridicate. Din aceast cauz n ultima vreme sistemul de cuplare se asambleaz la axul cucame a crui vitez de rotaie este mai redus n comparaie cu a arborelui motor, figura3.60.

La sistemul de cuplare indicat n figura 3.60, coroana 1, adic subansamblul notatcu 5 n figura 3.58, prin intermediul uruburilor 2, face corp comun cu capacul interior 3 iexterior 11, care se rotesc pe rulmeni n jurul axului cu came. n interiorul coroanei segsesc ndiscuri, de regul 4,care de asemenea se rotesc mpreun cu coroana. Legturantre discurile 5 i coroan se face prin intermediul unei danturi interioare pentru coroani exterioar pentru discuri. Datorit acestei legturi discurile 5 nu se pot roti n timp ce

coroana st pe loc i nu pot fi oprite n timp ce coroana se rotete, dar pot fi deplasate de-alungul axei longitudinale a axului cu came.ntre discurile 5 sunt intercalate

discurile 4, care spre deosebire de

primele sunt asamblate de axul cu

came prin intermediul unei buce.Asamblarea ntre discurile 4 i buca 6se face cu ajutorul unei danturi

exterioare pentru buce i interioarepentru discuri. La rndul su buca 6este montat rigid pa axul cu came prin

intermediul unor pene de fixare.Datorit acestui sistem de asamblare,discurile 4 pot fi deplasate longitudinal

fa de ax, dar nu pot fi rotite fr a seroti i axul.

Din figura 3.60 se observ cdac discurile 4 i 5 sunt distanateunul fa de altul, atunci coroana 1 se

poate roti liber n jurul axului cu came,adic sistemul este decuplat. Dacdimpotriv discurile 4 i 5 sunt lipite

ntre ele, iar fora de frecare dintre discuri este suficient de mare, axul cu came se va rotimpreun cu coroana, adic va fi cuplat la arborele motor. Rezult deci c decuplarea icuplarea axului cu came se realizeaz prin deprtarea sau apropierea (alipirea) discurilor 4i 5. In scopul asigurrii unor valori mai mari ale coeficientului de frecare exterioardiscurile 4 sunt acoperite cu un strat de ferodou. Pentru a putea apropia discurile 4 i 5ntre ele, astfel nct forele de frecare exterioar s echivaleze cu fora pe care o poatedezvolta presa, sistemul de cuplare este prevzut cu un cilindru 8 i un piston membran 9.Introducnd aer comprimat la 0,6- 1,0 MN/m2prin cele trei sau patru canale 7, pistonul sedeplaseaz n sensul strngerii discurilor 4 i 5 realiznd astfel cuplarea axului cu came laarborele motor. Contactul ntre discurile 4 i 5, respectiv cuplarea axului cu came, semenine atta timp ct asupra pistonului 9 actioneaz aerul comprimat. Dup evacuareaaerului comprimat din cilindrul 8 discurile 4 i 5 sunt aduse n poziia iniial, cu ajutorul

Fig. 3.60. Sistemul de cuplare pentru presele cu

excentric.


35/47

arcurilor 10 i 13, realizndu-se n acest fel decuplarea axului cu came. Perioada

utilaje forja

Documents