Выпрессовщик заклепок
Изобретение относится к переносному оборудованию, предназначенному для выпрессовки из деталей заклепок. Выпрессовщик заклепок вывешивается на пружинном балансире, и содержит цилиндр с поршнем, пуансон, скобу, основную и дополнительную ручки. Пуансон установлен в поршне соосно с ним посредством резьбового соединения и выполнен с цилиндрической и конусной частями. Скоба имеет возможность поворота относительно оси цилиндра. Основная ручка жестко установлена на корпусе цилиндра, имеющем кнопку электроуправления и подвес для связи с пружинным балансиром. Дополнительная ручка жестко установлена на скобе. При этом скоба имеет соосное пуансону отверстие цилиндрической формы, предназначенное для сопряжения с ответной цилиндрической поверхностью матрицы, выполненной с опорным кольцом. В процессе выпрессовки опорное кольцо матрицы опирается на головку заклепки, а торец цилиндрической части пуансона - на расклепанный впотай конец заклепки. В результате обеспечивается возможность исключить влияние неровностей поверхностей соединяемых заклепкой деталей на формирование изгибающих усилий на пуансоне, что позволяет повысить надежность работы выпрессовкщика. 7 ил.
Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для выпрессовки заклепок переносным гидравлическим оборудованием, в частности для выпрессовки заклепок фрикционных планок боковины тележки или пятника грузового вагона, что используется преимущественно при их ремонте.
Аналогом предлагаемого технического решения принят выпрессовщик заклепок гидравлическими пресс-скобами (см. ООО «Транс-Атом», Каталог продукции июль 2005 года), включающий скобу и смонтированный на ней гидравлический цилиндр, на шток которого насажен с возможностью относительного перемещения пуансон. Недостатком данного технического решения является сложность работы с привалочными поверхностями боковин тележек, имеющих отклонения от параллельности с плоскостью, расклепанной впотай концом заклепки, вызванные термическими выжигами боковин, при срезании заклепок газоэлектросваркой, несоблюдением технологии клепки, эксплуатации и иными причинами. При выпрессовки заклепки с непараллельными и деформированными привалочными поверхностями, на пуансоне и губках зева скобы возникает опрокидывающий момент сил, смещающий ось пуансона и через него ось выпрессовщика относительно оси заклепки. Пуансон внедряется в заклепку, как правило, под углом, испытывает запредельные изгибающие нагрузки, через губки зева скобы деформирует, или ломает ухо боковины, или ломается сам.
Другим аналогом предлагаемого технического решения принят выпрессовщик заклепок по полезной модели №72889, содержащий гидроцилиндр с ручкой и смонтированную на нем с возможностью свободного вращения вокруг продольной оси гидроцилиндра скобу. Данное техническое решение аналога позволило упростить конструкцию, повысить надежность и удобство его использования. Однако при выпрессовке заклепки возможно возникновение момента сил на пуансоне и скобе из-за неровности прилегающей поверхности со стороны, противоположной пуансону, что приводит к частым поломкам как самого заклепочного соединения, так и самого выпрессовщика.
Прототипом предлагаемого технического решения принят известный выпрессовщик заклепок (см. патент RU 2416483 С1), вывешенный на пружинном балансире, включающий цилиндр с поршнем, пуансон, установленный соосно посредством резьбового соединения в поршне, скобу с возможностью ее разворота относительно оси цилиндра, основную ручку, установленную жестко на корпусе цилиндра, с кнопкой электроуправления и подвесом для связи с пружинным балансиром, дополнительную ручку, жестко установленную на скобе, при этом скоба имеет отверстие цилиндрической формы, которое соосно с пуансоном и служит для сопряжения с ответной цилиндрической поверхностью матрицы.
Рассмотренные аналоги и прототип имеют общий недостаток, который заключается в том, что их опорные элементы независимо от конкретного исполнения разных устройств, в процессе реализации выпрессовки заклепок базируются, тем не менее на тех же неровных и не параллельных поверхностях и чем дальше расположены опорные элементы данных конструкций от оси заклепки, тем значительнее возникающие при этом изгибающие усилия, приводящие к поломкам элементов выпрессовщика заклепок.
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности работы выпрессовщика.
Технический результат достигается за счет того, что пуансон выпрессовщика заклепок состоит из цилиндрической части с торцом и центрирующим конусом для взаимодействия с расклепанным впотай концом заклепки, и конусной части, при этом длина его цилиндрической части не меньше длины заклепки, одновременно с этим матрица выполнена в виде неправильного усеченного конуса с коническим внутренним отверстием, причем диаметр вершины усеченного конуса и меньший диаметр конического отверстия расположены со стороны пуансона, соосны с ним, а в совокупности образуют опорную поверхность в виде кольца матрицы, площадь которого меньше площади торца цилиндрической части пуансона, при этом и матрица и пуансон имеют одинаковую механическую твердость, превышающую механическую прочность заклепки, кроме того, меньший диаметр конического внутреннего отверстия больше диаметра отверстия под заклепку, но меньше диаметра основания головки заклепки, одновременно с этим зазор между диаметром цилиндрической части пуансона и отверстием под заклепку не больше зазора между диаметром отверстия под заклепку и меньшим диаметром конического отверстия матрицы, кроме этого, оси основной и дополнительной ручек параллельны оси цилиндра, а связь цилиндра и скобы выполнена в виде винтовой пары со смещением вдоль оси цилиндра за оборот скобы вокруг оси цилиндра не более зазора, установленного ограничителем, при этом связь между подвесом и основной ручкой выполнена в виде винтовой пары с осью, параллельной оси цилиндра.
Повышение надежности работы выпрессовщика достигается за счет минимизации вероятности возникновения усилий, осуществляющих поломку пуансона, что сопряжено с их отсутствием от не параллельности и неровности привалочных поверхностей.
Поставленная цель в предлагаемом техническом решении достигается за счет того, что функциональные элементы скобы - кольцо матрицы и торец пуансона в процессе выпрессовки опираются на саму заклепку. При этом опорное кольцо матрицы опирается на головку заклепки, а торец цилиндрической части пуансона - на расклепанный впотай конец заклепки. Только при таком взаимодействии опорных элементов предлагаемого технического решения (кольца матрицы и торца пуансона) удается минимизировать их положение относительно оси заклепки и полностью исключить влияние на формирование изгибающих усилий на пуансоне от неровности и не параллельности сопряженных заклепкой поверхностей. Одновременно с этим имея одинаковую высокую твердость пуансона и матрицы с одной стороны и низкую относительную твердость заклепки с другой стороны при значительной разности опорных площадей и геометрических закономерностей исполнительных элементов предлагаемого выпрессовщика и их движении навстречу друг другу кольцо матрицы срезает часть головки заклепки, которая в данном случае расположена под кольцом матрицы и тем самым нивелирует возможные неровности и не параллельности плоскостей кольца матрицы и торца пуансона и также минимизирует изгибающие усилия на пуансоне. Что и позволяет достигнуть поставленную цель - повышение надежности работы выпрессовщика заклепок.
Предлагаемое техническое решение поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - разрез выпрессовщика заклепок 1 в исходном положении.
Фиг. 2 - разрез выпрессовщика заклепок 1 в положении контакта торца 18 цилиндрической части 17 пуансона 4 и расклепанной впотай концом заклепки 20.
Фиг. 3 - разрез выпрессовщика заклепок 1 в первом начальном положении процесса выпрессовки заклепки 20, в момент ее фиксации между торцом 18 пуансона 4 и опорной поверхностью кольца 24 матрицы 14.
Фиг. 4 - фрагмент контактирующих элементов выпрессовщика заклепок 1 в момент фиксации заклепки 20 между торцом 18 пуансона 4 и опорной поверхностью кольца 24 матрицы 14.
Фиг. 5 - чертеж матрицы 14.
Фиг. 6 - разрез выпрессовщика заклепок 1 во втором начальном положении процесса выпрессовки заклепки 20, в момент ее фиксации между торцом 18 пуансона 4 и опорной поверхностью кольца 24 матрицы 14, но при срезанной части головки 27 заклепки 20.
Фиг. 7 - разрез выпрессовщика заклепок 1 в конечном положении выпрессовки заклепки 20.
Выпрессовщик заклепок 1 (см. Фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), вывешенный на пружинном балансире (не показан), включает цилиндр 2 с поршнем 3, пуансон 4, установленный соосно посредством резьбового соединения 5 в поршне 3, скобу 6 с возможностью ее разворота относительно оси 7 цилиндра 2, основную ручку 8, установленную жестко на корпусе цилиндра 2, с кнопкой 9 электроуправления и подвесом 10 для связи с пружинным балансиром (не показан), дополнительную ручку 11, жестко установленную на скобе 6, при этом скоба 6 имеет отверстие 12 цилиндрической формы, которое соосно с пуансоном 4 и служит для сопряжения с ответной цилиндрической поверхностью 13 матрицы 14. Для повышения надежности работы выпрессовщика заклепок 1 на заклепочном соединении боковины (условно не показана) вагонной тележки, имеющем в данном случае фрикционную планку 15 и фрагмент боковины 16, пуансон 4 состоит из цилиндрической части 17 с торцом 18 и центрирующим конусом 19 для взаимодействия с расклепанным впотай концом заклепки 20, и конусной части 21а, при этом длина его цилиндрической части 17 не меньше длины заклепки 20, одновременно с этим матрица 14 выполнена в виде неправильного усеченного конуса с коническим внутренним отверстием 21, причем диаметр 22 вершины усеченного конуса и меньший диаметр 23 конического отверстия 21 расположены со стороны пуансона 4, сосны с ним, а в совокупности образуют опорную поверхность в виде кольца 24 матрицы 14, площадь которой меньше площади торца 18 цилиндрической части 17 пуансона 4, при этом и матрица 14, и пуансон 4 имеют одинаковую механическую твердость, превышающую механическую твердость заклепки 20. Кроме того, меньший диаметр 23 конического внутреннего отверстия 21 больше диаметра отверстия 25 под заклепку 20, но меньше внешнего диаметра 26 основания головки 27 заклепки 20. Одновременно с этим зазор 28 между диаметром 29 цилиндрической части 17 пуансона 4 и отверстием 25 под заклепку 20 не больше зазора 30 между диаметром отверстия 25 под заклепку 20 и меньшим диаметром 23 конического отверстия 21 матрицы 14. Кроме этого, оси 31, 32 ручек 8,11 параллельны оси 7 цилиндра 2, а связь 33 цилиндра 2 и скобы 6 выполнена в виде винтовой пары со смещением вдоль оси 7 цилиндра 2 за оборот скобы 6 вокруг оси 7 цилиндра 2 не больше зазора 34, установленного ограничителем 35, при этом связь между подвесом 10 и ручкой 8 выполнена в виде винтовой пары 36 с осью 37, параллельной оси 7 цилиндра 2.
Выпрессовщик залепок 1 работает следующим образом. Вывешенный на пружинном балансире (условно не показан) за подвес 10, который взаимодействует с корпусом выпрессовщика 1 через связь, которая выполнена в виде винтовой пары 36 с осью 37, параллельной оси 7 цилиндра 2, что позволяет при регулировке винтовой пары 36 обеспечить регулировку положения центра тяжести выпрессовщика заклепок 1, при котором ось 7 цилиндра 2, совпадающая с осью выпрессовщика заклепок 1, занимает горизонтальное положение, что необходимо и достаточно для удобства работы оператора с разным положением боковины вагонной тележки. Регулировка положения выпрессовщика заклепок 1 осуществляется оператором один раз на этапе пуско-наладочных работ. Процесс выпрессовки заклепки 20 начинается с кернения центрирующего конуса 20а на расклепанной впотай ее части и подвода оператором выпрессовщика заклепок 1 в положение, при котором заклепочное соединение находится в зеве скобы 6, а центрирующие элементы 19 пуансона 4 и 20а заклепки 20 совмещены (см. Фиг. 1, 2). Статистические данные анализа погрешности кернения центрирующего конуса 20а относительно оси заклепки 20 соответствуют полям допуска, установленным в предлагаемом техническом решении закономерностям геометрических размеров пуансона 4, матрицы 14 и заклепки 20, а также зазоров 28, 30 (см. Фиг. 4). После этого кнопкой 9 электроуправления гидросистемы выпрессовщика заклепок 1 пуансон 4 под действием поршня 3 цилиндра 2 перемещается в положение полной выпрессовки заклепки 20 (см. Фиг. 7), минуя при этом следующие характерные положения.
Фиг. 3 - положение, при котором матрица 14 опирается на головку 27, а торец 18 пуансона 4 - на расклепанную впотай часть заклепки 20.
Фиг. 6 - положение, при котором матрица 14 под силовым воздействием пуансона 4 срезает часть головки 27 заклепки 20, размеры которой превышают соответствующие размеры матрицы 14.
Фиг. 7 - положение, при котором заклепка 20 выпрессована из заклепочного соединения, образованного боковиной 16 и фрикционной планкой 15, и находящийся внутри конического отверстия 21, после чего удаляется через предназначенное для этого отверстие матрицы 14.
Цикл выпрессовки завершен и в дальнейшем повторяется.
Такое исполнение представленного технического решения выпрессовщика заклепок позволяет достигнуть поставленной цели, а именно повышения надежности работы выпрессовщика.
Выпрессовщик заклепок, выполненный с возможностью вывешивания на пружинном балансире, содержащий цилиндр с поршнем, пуансон, установленный посредством резьбового соединения в поршне соосно последнему, скобу, выполненную с возможностью поворота относительно оси цилиндра, жестко установленную на корпусе цилиндра основную ручку с кнопкой электроуправления и подвесом для связи с пружинным балансиром, дополнительную ручку, жестко установленную на скобе, которая выполнена с расположенным соосно пуансону отверстием цилиндрической формы для сопряжения с ответной цилиндрической поверхностью матрицы, отличающийся тем, что пуансон состоит из цилиндрической части, выполненной с торцом и центрирующим конусом для взаимодействия с расклепанным впотай концом заклепки, и конусной части, причем длина цилиндрической части пуансона не меньше длины заклепки, матрица выполнена в виде неправильного усеченного конуса с коническим отверстием, а вершина упомянутого усеченного конуса и меньший диаметр конического отверстия матрицы расположены со стороны пуансона соосно с ним с образованием опорной поверхности матрицы в виде кольца, площадь которой меньше площади торца цилиндрической части пуансона, при этом матрица и пуансон выполнены с одинаковой механической твердостью, превышающей механическую твердость заклепки, меньший диаметр конического отверстия матрицы больше диаметра отверстия под заклепку и меньше внешнего диаметра основания головки заклепки, а пуансон выполнен с возможностью образования зазора между его цилиндрической частью и отверстием под заклепку, величина которого не превышает величину зазора отверстия под заклепку, и коническим отверстием матрицы со стороны меньшего диаметра, оси основной и дополнительных ручек параллельны оси цилиндра, а связь цилиндра и скобы выполнена в виде винтовой пары, обеспечивающей за один оборот скобы вокруг оси цилиндра возможность смещения скобы вдоль оси цилиндра на величину, установленную ограничителем, при этом основная ручка связана с подвесом для связи с пружинным балансиром посредством винтовой пары, ось которой параллельна оси цилиндра.
