Научная статья: "Проектирование технологического блока установки для электрогидроимпулсьной выбивки стержней"


УДК 621.983

Я.Г. Пуказов, Д.Д. Бортнянский, В.Н. Кудрявцев, В.П. Третьяков

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ВЫБИВКИ СТЕРЖНЕЙ

Электрогидроимпульсная (ЭГИ) очистка отливок позволяет удалять высокопрочные стержни с размерами до 2 мм из узких разветвленных каналов отливок [1]. Внедрение технологических процессов ЭГИ очистки отливок зависит от условий производства и конструктивных особенностей заготовок, например, для лопаток турбин авиационных двигателей характерно резкое изменение толщины металла. Обработка таких изделий производится на опытных установках, имеющих низкую производительность из-за отсутствия средств механизации при наладке и выполнении технологического процесса. Применение промышленных установок [2, 3] с высоким уровнем механизации и автоматизации наиболее оправданно в условиях крупносерийного и массового производства.

Целью данной работы является разработка пневмогидропривода для уменьшения длительности подготовительного цикла и внесение изменений в конструкцию технологического блока электрогидроимпульсной установки [4] для выбивки стержней из отливок типа турбинных лопаток.

При разработке технологического блока установки для электрогидроимпульсной выбивки высокопрочных стержней предполагалось, что схема обработки по стержню реализуется при соосности положительного электрода с внутренним каналом отливки. При этом отливка жестко закрепляется в приспособлении, имеющем возможность вертикального перемещения при наладке технологического процесса. Обработка по площади может проводиться лишь при разряде на наиболее прочную часть отливки или на дополнительную технологическую деталь, служащую вторым (отрицательным) электродом.

Схема технологического блока для электрогидроимпульсной выбивки стержней представлена на рис. 1. На основании 1 находится гидроцилиндр 2 с поршнем. На подвижной траверсе 3 установлена разрядная камера 4 с приспособлением 5 для закрепления отливок 6. В верхней неподвижной плите 7 установлена электродная система 8, состоящая из положительного электрода (металлический стержень) и изоляции. Там же выполнено отверстие 9, предназначенное для заполнения разрядной камеры водой. В подвижной траверсе выполнено отверстие 10 для слива воды из разрядной камеры.

Гидропневмооборудование ЭГИ установки включает в себя элементы пневматической, масляной и водной систем. Пневмосистема предназначена для управления исполнительным приводом установки и вентиляции искрового разрядника. Выбор пневматического привода обусловлен высокой надежностью его работы независимо от условий эксплуатации (внешние динамические нагрузки, электромагнитные поля, влажная среда и т.д.) и низкой стоимостью комплектующих элементов [5]. Масляная система предназначена для подъема траверсы с рабочей емкостью и создания усилия смыкания разрядной камеры с верхней плитой технологического блока. Вода служит для воздействия на обрабатываемый объект (отливку) при создании в ней высоковольтного электрического разряда.

Питание пневматических устройств осуществляется от воздушной системы высокого давления при открытом вентиле 11. Воздух поступает через фильтр-влагоотделитель 12 к регулятору давления 13, предназначенному для настройки и поддержания постоянного давления в системе управления. Манометр 14 служит для контроля давления воздуха, поступающего через дроссель 15, обратный клапан 16 и распределитель 17 с электромагнитным управлением в пневмогидравлический преобразователь давления (мультипликатор) 18. В вентиляционную систему искрового разрядника воздух поступает через нагреватель 19, распределитель 20 и регулятор потока 21.

Рис. 1. Схемы технологического блока и гидропневмооборудования электрогидроимпульсной установки для выбивки стержней

В составе исполнительного привода кроме пневмогидравлического преобразователя давления 18 имеется манометр 22, предохранительный клапан 23, реле давления 24 с дросселем 25, регулятор потока 26 и пневмогидравлический аккумулятор 27, который служит для гашения колебаний в масляной системе при ЭГИ обработке очищаемых отливок. Кроме того, аккумулятор создает в рабочей области гидроцилиндра 2 подпор при отключенном распределителе 17, не давая траверсе опускаться самопроизвольно.

Подъем траверсы осуществляется при срабатывании электромагнита ЭМ2 распределителя 17. При достижении разрядной камерой верхней плиты технологического блока давление в гидросистеме повышается до 2 МПа – величины настройки предохранительного клапана 23. При этом замыкаются контакты электроконтактного манометра 22, подающие сигнал на отключение распределителя 17. При увеличении давления в напорной линии сверх давления настройки предохранительного клапана 23 масло сливается в бак через дроссель 25, обеспечивающий в сливной линии подпор, достаточный для срабатывания реле давления (РД) 24.

Скорость подъема траверсы задается регулятором расхода с изменяемым расходом на выходе 26. Опускание траверсы вниз происходит при переключении распределителя 17 при срабатывании электромагнита ЭМ1. Воздух при этом поступает в штоковую полость аккумулятора 18 и верхнюю полость гидроцилиндра 2 технологического блока.

Заполнение водой рабочей емкости происходит из водопроводной сети при открытии вентиля 28 вручную или автоматически через вентиль 29 с электромагнитным управлением и обратный клапан 30. Из разрядной камеры вода сливается при открытом вентиле 31. В трубопроводе установлены датчики уровня ДУ1 и ДУ2, сигнализирующие о начале и моменте заполнения разрядной камеры.

После наполнения камеры водой производится необходимое количество высоковольтных разрядов для выбивки стержневой массы. Для уменьшения скорости потока воды в рабочей камере во время работы установки в выходном трубопроводе предусмотрено местное сопротивление 32.

Выводы. В результате разработки проведены конструктивные изменения технологического блока с электродной системой, которые позволяют осуществлять импульсное воздействие по двум схемам обработки отливок: по знаку стержня и по площади. Выбор оптимальной схемы обработки повысит эффективность процесса электрогидроимпульсной очистки отливок и выбивки из них высокопрочных стержней. Оснащение гидропневмооборудованием ЭГИ установки обеспечит существенное снижение трудоемкости и длительности подготовительных работ.


ЛИТЕРАТУРА:

1. Мериин Б.В. Электрогидравлическая обработка машиностроительных изделий. – Л. : Машиностроение, 1985. – 118 с.

2. Оборудование и технологические процессы с использованием электрогидравлического эффекта. / Под ред. Гулого Г.А. – М. : Машиностроение, 1977. – 320 с.

3. Л.А. Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.— 253 с.

4. Шаповал А.В. Разработка технологической оснастки для электрогидроимпульсной выбивки стержней / А.В. Шаповал, Н.В. Третьякова, В.С. Медко // ХХХVII неделя науки СПбГПУ : Материалы Всероссийской межвузовской научной конференции студентов и аспирантов. Ч. IV. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – с. 102-103.

5. Приводы автоматизированного оборудования. / О.И. Трифонов, В.И. Иванов, Г.О. Трифонова. – М.: Машиностроение, 1991. – 336 с.