Шатун, пресс кривошипный

Наша продукция проходит полный цикл производства, включая: изготовление отливок или приобретение поковок, механическую обработку, сварку и термообработку, контроль изготовления на всех этапах с предоставлением актов и паспортов.

Шатун в кривошипно-ползунном механизме пресса – это стержень, шарнирно соединяющий вращающийся кривошип (или эксцентрик) коленчатого вала с поступательно движущимся ползуном. Его основная функция – передача усилия:

1.  Преобразование движения: перевод равномерного *вращения* коленвала в *возвратно-поступательное* движение ползуна с переменной скоростью (максимальная в середине хода, нулевая в нижней и верхней мертвых точках).

2.  Передача усилия: передача колоссального рабочего усилия пресса от ползуна через шатун на кривошип (эксцентрик) коленчатого вала и далее на станину. И наоборот – передача усилия от привода (через коленвал) на ползун при ходе вниз.

3.  Восприятие нагрузок: шатун работает в условиях сложного нагружения:

Растяжение: при ходе ползуна вверх (особенно при съеме детали или выталкивании отхода) и в верхней мертвой точке по инерции.

Сжатие: при рабочем ходе вниз – основная и самая опасная нагрузка, достигает номинального усилия пресса (десятки, сотни, тысячи тонн).

Продольный изгиб (поперечный изгиб): из-за значительной длины шатуна и сжимающих нагрузок.

Знакопеременные циклические нагрузки: каждый ход пресса – это цикл сжатия-растяжения, приводящий к усталостным напряжениям.

Конструктивные особенности шатунов прессов (отличия от ДВС):

Шатуны прессов, особенно мощных, имеют существенные отличия от шатунов двигателей внутреннего сгорания:

1.  Разъемная кривошипная головка (нижняя головка): это ключевая особенность. Так как диаметр кривошипа (эксцентрика) коленвала значительно больше диаметра шатунной шейки ДВС, сделать цельную головку невозможно. Головка состоит из:

Верхняя часть: интегральная часть тела шатуна.

Нижняя часть (крышка): съемная, крепится к верхней части мощными шатунными болтами (реже шпильками).

Бугель (Кольцо): иногда для сверхмощных прессов крышка и верхняя часть головки стягиваются дополнительным мощным кольцом ("бугелем"), что позволяет создать очень жесткий и прочный узел, способный воспринимать огромные радиальные нагрузки.

2.  Поршневая головка (верхняя головка): обычно неразъемная, выполняется как проушина с отверстием под подшипник скольжения (втулку) для соединения с пальцем ползуна. Реже (в небольших прессах) может использоваться подшипник качения.

3.  Тело шатуна (стержень): имеет двутавровое или коробчатое сечение. Это обеспечивает максимальную жесткость и устойчивость к продольному изгибу при минимальной массе. Иногда стержень делают ступенчатым по длине.

4.  Регулировка длины (на некоторых прессах): для точной настройки положения ползуна в нижней мертвой точке (НМТ) и компенсации износа шатун может иметь регулировочный узел. Чаще всего это:

Резьбовая пятка: верхняя головка (или отдельный узел в ней) имеет резьбу, вворачиваемую в тело шатуна. Поворотом регулируют длину.

Клиновой механизм: между телом шатуна и верхней головкой устанавливается пара клиньев. Сдвиг клиньев регулирует длину.

Гидрокорректор: гидравлическое устройство для точной и быстрой регулировки длины под давлением.

5.  Подшипниковые узлы:

Кривошипная головка: используются подшипники скольжения (вкладыши, залитые баббитом, бронзой или современными антифрикционными материалами) из-за огромных нагрузок и необходимости восприятия ударов. Требуют принудительной циркуляционной смазки под высоким давлением.

Поршневая головка: чаще также подшипники скольжения (бронзовые втулки), реже – игольчатые или роликовые подшипники качения (в прессах меньшей мощности).

Материалы и изготовление:

1. Материалы: применяются высокопрочные легированные стали:

Углеродистые качественные стали: сталь 45, 50 (для прессов малой и средней мощности).

Легированные стали: 40Х, 40ХН, 30ХГСА, 35ХМ, 38ХА – наиболее распространены. Обеспечивают высокую прочность, вязкость и усталостную стойкость.

Высоколегированные стали: Для гигантских прессов – стали типа 34ХН3МА, 40ХН2МА.

2.  Изготовление:

      Поковка: тело шатуна и верхняя часть кривошипной головки изготавливаются методом горячей объемной штамповки для получения плотной, ориентированной структуры металла, выдерживающей ударные нагрузки.

  Механообработка: точная токарная, фрезерная, шлифовальная обработка ответственных поверхностей (посадочные места под вкладыши, отверстия под болты, поверхности разъема).

  Термообработка: обязательная закалка с высоким отпуском (улучшение) для получения структуры сорбита, обеспечивающей оптимальное сочетание высокой прочности, пластичности и уязвимости. Твердость обычно HRC 28-35.

  Контроль: строгий неразрушающий контроль (УЗК, магнитопорошковый) на наличие внутренних дефектов после ковки и обработки.