RU2118813C1

RU2118813C1 - Cylindrical compressor device

Info

Publication number: RU2118813C1
Application number: RU96115474A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Хван; А.Д. Хван; В.Б. Бочаров
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: determination of physical and mechanical characteristics. SUBSTANCE: device has two supporting members for embracing the blank positioned one on top of the other. Each member includes bearing cylindrical plate with guiding grooves. Flat sections with pins pressed in them are installed in grooves with slide fit. Device is also provided with ring mounted on bearing cylindrical plate. Ring has circular recess, wedges, thrust pins, and springs for pressing of thrust pins to wedges. Thrust pins are mounted on flat sectors, wedges are positioned in circular recess of ring equidistantly from one another in circular direction. Ring of cylindrical bearing plate of lower blank embracing supporting member is coupled to cylindrical bearing plate of upper blank embracing supporting member over cylindrical surface with slide fit. In this case, all moving parts form kinematic pairs. EFFECT: enhanced accuracy of realization of homogeneous linear stressed state in cylindrical blank. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик материалов и может применяться в качестве технологической оснастки в авиастроении, судостроении и других отраслях машиностроения. The invention relates to devices for determining the physicomechanical characteristics of materials and can be used as tooling in aircraft, shipbuilding and other engineering industries.

Известно устройство [1] для осевого сжатия трубчатой заготовки, содержащее основание и размещенные в нем соосные верхнюю и нижнюю опоры для контактирования с торцами заготовки, а также поддерживающий элемент для охватывания заготовки, выполненный в виде порошкообразного материала и сопряженных между собой секторов. Нагружают заготовку осевой силой через указанные опоры только лишь в пределах малых упругих деформаций. При этом поддерживающий элемент препятствует изгибу заготовки. A device [1] is known for axial compression of a tubular workpiece, containing a base and coaxial upper and lower supports placed therein for contacting the ends of the workpiece, as well as a support element for covering the workpiece made in the form of a powder material and mating sectors. The workpiece is loaded with axial force through the indicated supports only within small elastic deformations. In this case, the supporting element prevents bending of the workpiece.

Основным недостатком данного устройства является невозможность осадки длинномерной цилиндрической заготовки сплошного сечения до больших степеней пластической деформации в условиях однородного линейного напряженного состояния вследствие ограниченности перемещения секторов в радиальном направлении, обусловленного увеличением диаметра заготовки при ее сжатии. The main disadvantage of this device is the impossibility of settling a long cylindrical billet of a continuous section to large degrees of plastic deformation under conditions of a uniform linear stress state due to the limited movement of sectors in the radial direction due to an increase in the diameter of the billet during compression.

Изобретение направлено на обеспечение возможности осадки длинномерной цилиндрической заготовки сплошного сечения до больших степеней пластической деформации в условиях однородного линейного напряженного состояния. The invention is aimed at providing the possibility of precipitation of a long cylindrical billet of a continuous section to large degrees of plastic deformation in a uniform linear stress state.

Это достигается тем, что в устройстве поддерживающие элементы для охватывания заготовки установлены один на другой и каждый из них включает в себя опорную цилиндрическую плиту с направляющими пазами, установленные в них по скользящей посадке плоские секторы с запрессованными в них штифтами, установленное на опорной плите кольцо, имеющее кольцевой паз, клинья, упорные штифты и пружины для поджатия последних к клиньям, при этом упорные штифты установлены на плоских секторах, клинья размещены в кольцевом пазу кольца на одинаковом расстоянии друг от друга в окружном направлении, кольцо цилиндрической опорной плиты нижнего поддерживающего элементы для охватывания заготовки сопряжено по цилиндрической поверхности по скользящей посадке с цилиндрической опорной плитой верхнего поддерживающего элемента для охватывания заготовки. Все подвижные детали устройства образовывают соответствующие кинематические пары, позволяющие деформировать заготовку до больших степеней пластической деформации в условиях однородного линейного напряженного состояния. This is achieved by the fact that in the device the supporting elements for covering the workpiece are mounted one on top of the other and each of them includes a supporting cylindrical plate with guide grooves, flat sectors installed in them along a sliding fit with pins pressed into them, a ring mounted on the base plate, having an annular groove, wedges, thrust pins and springs for pressing the latter to the wedges, while the thrust pins are mounted on flat sectors, the wedges are placed in the annular groove of the ring at the same distance and from each other in the circumferential direction of the cylindrical ring support plate lower support elements to enclose the associated workpiece along the cylindrical surface of the cylindrical sliding fit with the support plate of the upper support member to enclose the preform. All moving parts of the device form the corresponding kinematic pairs, allowing the workpiece to be deformed to high degrees of plastic deformation in a uniform linear stress state.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на следующих фигурах: фиг. 1 - основной вид устройства, фиг. 2 - вид устройства по разрезу А-А. The structural diagram of the proposed device is presented in the following figures: FIG. 1 is a main view of the device, FIG. 2 is a view of the device along section AA.

Устройство содержит нагружающий 1 и опорный 2 захваты, между которыми установлена длинномерная заготовка длиной l и диаметром d (β = l/d>5) Захват 2 запрессован в неподвижное основание 4, выполненное в виде полого цилиндра. В основании на опорный захват установлены один на другой поддерживающие элементы для охватывания заготовки, каждый из которых включает в себя: опорную цилиндрическую плиту 5 с радиальными направляющими пазами; плоские толщиной 3 - 5 мм секторы 6 с запрессованными в них по оси симметрии двумя штифтами 7; установленное на плите 5 нижнего поддерживающего элемента кольцо 8, сопрягающееся по цилиндрической поверхности с опорной плитой верхнего поддерживающего элемента по скользящей посадке и имеющее кольцевой паз; установленные в нем на одинаковом расстоянии друг от друга в окружном направлении плоские клинья 9 с углом α ; пружины 10 (в рассматриваемом случае пружины растяжения) для поджатия к клиньям упорных штифтов 11, установленных на секторах в одном радиальном направлении, что и штифты 7. The device comprises a loading 1 and supporting 2 grippers, between which a lengthy workpiece of length l and diameter d (β = l / d> 5) is installed. The gripper 2 is pressed into a fixed base 4 made in the form of a hollow cylinder. At the base, on the support grip, supporting elements are mounted on one another for covering the workpiece, each of which includes: a supporting cylindrical plate 5 with radial guide grooves; flat sectors 3 - 5 mm thick; sectors 6 with two pins 7 pressed into them along the axis of symmetry; a ring 8 mounted on the plate 5 of the lower supporting element, mating on a cylindrical surface with a base plate of the upper supporting element in a sliding fit and having an annular groove; installed in it at the same distance from each other in the circumferential direction, flat wedges 9 with an angle α; springs 10 (in the present case, tension springs) for pressing against the wedges of the thrust pins 11 mounted on sectors in the same radial direction as the pins 7.

Указанные детали поддерживающих элементов для охватывания заготовки образовывают две низшие кинематические пары - вращательная пара (плита 5 и кольцо 8) и поступательная пара (плита 5 и сектор 6 с двумя штифтами 7), и одну высшую кинематическую пару, присущую кулачковому механизму [2] (клин 9 и сектор 6 с упорным штифтом 11, рассматриваемые соответственно как кулачок и толкатель). These parts of the supporting elements for covering the workpiece form two lower kinematic pairs - a rotational pair (plate 5 and ring 8) and a translational pair (plate 5 and sector 6 with two pins 7), and one higher kinematic pair inherent in the cam mechanism [2] ( wedge 9 and sector 6 with a stop pin 11, considered respectively as a cam and pusher).

Для осуществления поворота колец 8 в них вставлены ручки 12, свободно проходящие через кольцевые прорези в корпусе 4 и плитах 5, зафиксированных в корпусе с помощью, например, винтовых прижимов (на фиг. 1 и 2 они не показаны) после сборки всех комплектующих деталей в устройстве. To carry out the rotation of the rings 8, handles 12 are inserted into them, freely passing through the annular slots in the housing 4 and plates 5 fixed in the housing using, for example, screw clamps (not shown in Figs. 1 and 2) after assembling all the components in device.

Для обеспечения нормальной работы самого верхнего поддерживающего элемента сверху на его опорную плиту 5 устанавливают крышку 13, сопрягающуюся с кольцом 8 и корпусом 4 по цилиндрической поверхности по посадке движения. To ensure the normal operation of the uppermost support element, a cover 13 is mounted on top of its base plate 5, which mates with the ring 8 and the housing 4 along a cylindrical surface by landing movement.

Устройство работает следующим образом. Благодаря наличию в поддерживающих элементах указанных кинематических пар поворотом кольца 8 с помощью ручки 12 осуществляют одновременное перемещение всех секторов 6 в радиальном направлении по направляющим пазам опорной плиты 5. Согласно представленной на фиг. 2 схеме при повороте кольца 8 по часовой стрелке секторы перемещаются от оси устройства, в противном случае - к оси последнего. The device operates as follows. Due to the presence of the indicated kinematic pairs in the supporting elements by rotation of the ring 8 with the help of the handle 12, all sectors 6 are simultaneously moved in a radial direction along the guide grooves of the base plate 5. As shown in FIG. 2, when the ring 8 is rotated clockwise, the sectors move from the axis of the device, otherwise, to the axis of the latter.

Поворотом колец 8 по часовой стрелке раздвигают секторы 6, перемещающиеся при этом под действием пружин 10, и устанавливают заготовку 3, а на нее нагружающий захват 1. Далее поворотом колец 8 против часовой стрелки приводят в соприкосновение секторы 6 с заготовкой 3, одновременно устанавливая последнюю соосно с устройством. Нагружение заготовки 3 производят через захваты 1 и 2 силой P. При этом поддерживающие элементы, охватывая заготовку, препятствуют ее искривлению, в связи с чем заготовка будет деформироваться в условиях однородного линейного напряженного состояния до больших степеней пластической деформации. By turning the rings 8 clockwise, the sectors 6 are moved apart, moving under the action of the springs 10, and a workpiece 3 is installed, and a loading grip 1 is placed on it. Then, by turning the rings 8 counterclockwise, the sectors 6 are brought into contact with the workpiece 3, while simultaneously installing the latter coaxially with the device. The workpiece 3 is loaded through grabs 1 and 2 by the force P. At the same time, the supporting elements, covering the workpiece, prevent its curvature, and therefore the workpiece will be deformed under conditions of a uniform linear stress state to large degrees of plastic deformation.

Если заготовка будет стремиться к искривлению, то она будет воздействовать только на один из секторов в каждом из поддерживающих элементов, и благодаря этому вызовет только прижатие колец 8 к плите 5 в направлении возможного изгиба заготовки. При этом величину угла α клина 9 (см. фиг. 2) назначают такой, чтобы окружная составляющая силы прижатия упорного штифта 11 к клину 9 была бы недостаточной для преодоления сил трения между сопрягающимися цилиндрическими поверхностями плиты 5 и кольца 8, что, в противном случае, приведет к повороту последнего относительно своей оси, а благодаря этому и перемещению секторов 6 относительно исходного положения оси заготовки и соответственно искривлению последней. If the workpiece will tend to bend, then it will affect only one of the sectors in each of the supporting elements, and due to this will cause only the rings 8 to be pressed against the plate 5 in the direction of possible bending of the workpiece. In this case, the angle α of the wedge 9 (see Fig. 2) is assigned such that the circumferential component of the pressing force of the thrust pin 11 to the wedge 9 is insufficient to overcome the frictional forces between the mating cylindrical surfaces of the plate 5 and the ring 8, which, otherwise , will lead to the rotation of the latter about its axis, and due to this, the movement of sectors 6 relative to the initial position of the axis of the workpiece and, accordingly, the curvature of the latter.

При осадке заготовки ее диаметр увеличивается, что приведет к одновременному прижатию всех секторов через их упорные штифты 11 к клиньям 9 с одной и той же силой. В связи с этим кольцо 8 будет находиться в свободном состоянии относительно опорной плиты 5, а окружные составляющие сил прижатия секторов к соответствующим клиньям 9 создадут вращающий момент, под действием которого кольцо 8 на каждой опорной плите 5 повернется по часовой стрелке, и тем самым обеспечивается возможность синхронного и с одинаковой скоростью перемещения секторов на плите 5 от оси заготовки на величину изменения ее радиуса, что является необходимым условием реализации однородного линейного напряженного состояния в осаживаемой заготовке. When the blank is upset, its diameter increases, which will lead to the simultaneous pressing of all sectors through their thrust pins 11 to the wedges 9 with the same force. In this regard, the ring 8 will be in a free state relative to the base plate 5, and the circumferential components of the pressing forces of the sectors to the corresponding wedges 9 will create a torque under the action of which the ring 8 on each base plate 5 will rotate clockwise, and this makes it possible synchronous and with the same speed of movement of sectors on the plate 5 from the axis of the workpiece by the value of the change in its radius, which is a necessary condition for the implementation of a uniform linear stress state in the upsetting second workpiece.

Для обеспечения надежности работы устройства количество входящих в высшую кинематическую пару деталей (клин 9 и сектор 6 с парным штифтом 11) должно быть четным и не менее шести. Половина секторов на каждом поддерживающем элементе устанавливается сверху на оставшуюся часть последних между двумя нижними (см. фиг. 2). При этом секторы должны иметь такие размеры, чтобы верхние секторы перекрывали нижние по каждой стороне в радиальном направлении на ширину не менее 5 мм, что необходимо для обеспечения синхронного движения всех секторов. To ensure the reliability of the device, the number of parts included in the higher kinematic pair (wedge 9 and sector 6 with a twin pin 11) should be even and not less than six. Half of the sectors on each supporting element are mounted on top of the remaining part of the latter between the two lower ones (see Fig. 2). In this case, the sectors must be sized such that the upper sectors overlap the lower ones on each side in the radial direction to a width of at least 5 mm, which is necessary to ensure synchronous movement of all sectors.

Внутренние концевые части секторов 6 имеют перпендикулярные оси симметрии последних плоские поверхности, образующие в каждом поддерживающем элементе при виде сверху правильный n-угольник (n = 6, 8, 10 ...), в который вписывается окружность произвольного (в зависимости от положения секторов на плите 5) диаметра с центром, совмещенным с осью устройства. The inner end parts of sectors 6 have perpendicular axis of symmetry of the latter, flat surfaces that form a regular n-gon (n = 6, 8, 10 ...) in each supporting element when viewed from above, into which an arbitrary circle fits (depending on the position of the sectors on a plate 5) of diameter with a center aligned with the axis of the device.

В зависимости коэффициента β в устройстве устанавливают определенное количество поддерживающих элементов на расстоянии друг от друга, равном [3] l₂ = l₁ ≤ 2d, где l₁ - расстояние от захватов 1 и 2 до ближайших секторов (см. фиг. 1).Depending on the coefficient β, a certain number of supporting elements is installed in the device at a distance from each other, equal to [3] l ₂ = l ₁ ≤ 2d, where l ₁ is the distance from the grippers 1 and 2 to the nearest sectors (see Fig. 1).

По мере уменьшения длины деформируемой заготовки для продолжения ее осадки снимают сверху поддерживающие элементы, предварительно сняв при этом крышку 13. As the length of the deformable workpiece decreases, to continue its upsetting, the supporting elements are removed from above, having previously removed the cover 13.

Предлагаемое устройство является достаточно универсальным и простым в эксплуатации. Применение его в качестве испытательной техники позволит с высокой точностью проводить исследования с целью определения физико-механических свойств металлов. Оно может быть также основной при проектировании технологической оснастки для реализации осадки длинномерных цилиндрических заготовок до больших степеней деформации. The proposed device is quite versatile and easy to operate. Its use as a testing technique will allow to conduct research with high accuracy in order to determine the physico-mechanical properties of metals. It can also be the main one when designing technological equipment for realizing the draft of long cylindrical workpieces to large degrees of deformation.

Источники информации
1. А.С. СССР N 1816991. Бюл. из. N 19, 23.05.93 г.Sources of information
1. A.S. USSR N 1816991. Bull. of. N 19, 05/23/93

2. Фролов В. К. и др. Теория механизмов и машин. -М.: Высшая школа. -1982. -496 с. 2. Frolov V. K. and others. Theory of mechanisms and machines. -M .: High school. -1982. -496 p.

3. ГОСТ 25. 503-80. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие, 1980. 3. GOST 25. 503-80. Calculations and strength tests. Methods of mechanical testing of metals. Compression Test Method, 1980.

Claims

1. A device for compressing a cylindrical workpiece containing a base and placed therein a first supporting element for covering the workpiece, characterized in that it is equipped with a second supporting element for covering the workpiece placed in the base, loading and supporting grippers for the workpiece, coaxial with the base, and supporting elements for covering the workpiece are mounted one on top of the other and each of them includes a supporting cylindrical plate with guide grooves mounted on them slidably th landing flat sectors with pins pressed into them, a ring mounted on the supporting cylindrical plate having an annular groove, wedges, thrust pins and springs for pressing the thrust pins to the wedges, while the thrust pins are mounted on the flat sectors, the wedges are placed in the ring groove of the ring on the same distance from each other in the circumferential direction, the ring of the cylindrical base plate of the lower supporting element for covering the workpiece is mated along the cylindrical surface in a sliding fit with the cylinder eskoy baseplate upper support member to enclose the preform.

2. The device according to claim 1, characterized in that all the moving parts form kinematic pairs.