Паровий молот

Нагріті тим чи іншим з вищеописаних способів шматки потрапляють на кузню і на наявних пристроях обробляються в бажані форми.

Серед різних сучасних кувальних механізмів перше місце займає відомий нам уже з металургії паровий молоть; втім, однакову роль із ним і навіть переважну починає грати кувальний прес, на якому можна виконувати навіть найтонші поковки (див. далі).

Типовий пристрій парового молота у вертикальному паровому циліндрі, поршень якого, з бойком, піднімається силою пари і, падаючи під дією власної ваги, робить удар, існувало в ідеї, вже тоді, але ще не було здійснено.

Тоді ще не було потреби в таких сильних ударах. Та ж доля спіткала винахід англійського інженера Devesel: він змушував поршень стискати повітря у верхній частині циліндра, але також не здійсни свого молота на практиці.

Лише у тридцятих, роках минулого століття успіхи машинобудування породили потребу в паровому молоті; Перший молот був сконструйований інженером Несмітом у Patricoft поблизу Манчестера і встановлений в 1842 братами Шнейдер в Крезо. Одночасно це питання розроблялося в Німеччині — на підставі ідей Несміта, і в Цвіккау на заводі Марієнхютте був поставлений важкий паровий молот. Щойно було зроблено перші установки, парові молоти поширилися повсюдно. У Росії її чудовим молотом є молот Несміта Пермського гарматного заводу, побудований М. У. Воронцовим в 1875 р. вага баби 50 тонн. Вага великого цілісного стільця ковадла 625 тонни. Молот працюєте й досі. На рис. 24 - 3,1 зображено наскільки типових пнарових молотів, які отримали практичне застосування.

Серед усіх їх найбільшого інтересу заслуговує на автоматичний молот творця молотів, Несміта; у ньому помічаємо

є всі елементи сучасним молотів, і в той же час конструкція його дуже проста. На рис. 26 і 32 ми бачимо ковадло a, лежань на якому предмет піддається ударам важкої баби b; баба сполучається з поршнем парового циліндра тягою порівняно невеликого діаметра. Підйом поршня і жінки відбувається силою пари, а опускання-під впливом їхньої ваги. Паровий циліндр укріплений на двох станинах d і е, фундамент яких закладений незалежно від фундаменту під ковадлом а. Під останньою закладається звичайно великий чавунний постамент, суцільний або з кількох частин, щільно скріплених один з одним за допомогою залізних кілець, що надягають у гарячому стані. Щоб підняти бабу, треба тільки пустити під поршень пар, тобто, відкривши впускний клапан, пересунути в належне положення золотник g.

Як видно з рис. 32, з метою наочності трохи зміненого проти дійсності, розподільний золотник g з'єднується з поршеньком h, що прагне, коли пара пущена в золотникову коробку, піднятися догори, а отже пустити пару під поршень і підняти бабу. Щоб запобігти можливості удару поршня парового циліндра об верхню його кришку і навіть утилізувати зайве прагнення його вгору, Несміт у верхній частині самого циліндра, закритого кришкою, проробив ряд отворів. Через них при підйомі поршня повітря, що знаходилася над ним, може вільно виходити назовні, поки поршень не підніметься вище цих отворів; далі повітря у просторі між поршнем і верхньою кришкою циліндра починає стискатися, словом виходить рід повітряного буфера. Щоб баба впала, потрібно пересунути золотник g вниз, що робиться вручну за допомогою важеля г. Але цього можна досягти автоматично. Для цього до баби прикріплюється ролик k, задв-вающгй незадовго до кінця підйому її важіль i, чим викликається пересування золотника g і відкривається вихід парі, що знаходиться під поршнем - баба падає. Незабаром після початку падіння ролик k розчіплюється з важелем i, поршень h пересуває золотник g догори, і пара може витікати з-під поршня. Таким чином, баба пересувається то вгору, то вниз — грає, так би мовити, — ніколи не досягаючи свого нижнього положення.

При великому діаметрі поршня, високому тиску пари і малій вазі баби хід її невеликий; при малому тиску і значній вазі баби остання відчуває сильні коливання.
Молот вдарить з усієї сили, якщо випустити назовні пар, що знаходиться під поршнем; для цього найпростіше опустити золотник за допомогою важеля i; можна також не дати пару проникнуть під поршень, утримавши заздалегідь золотник у нижньому положенні; для цієї мети влаштований собачка l, з ручкою n і натискається пружиною m. Якщо ручка не відпущена, то собачка зчіплюється з важелем i у момент відкриття впуску золотника; баба падає вільно; якщо ручку n натиснути донизу, то зчеплення собачки з важелем порушується, пара пересуває золотник догори, проходить під великий поршень і піднімає бабу. Далі все відбувається в колишньому порядку; баба ударяється роликом k про важіль, відкриває вільний вихід пару і т. д. Під час роботи машиніст, керуючи ручкою n, регулюєте хід молота, як йому завгодно; найбільші молоти (до 100 т.) настільки слухняні, що машиністи можуть колоти ними горіхи, закривати кришки годинників і т.д. ударів із повною силою. Він винайшов дуже дотепний механізм: баба молота забезпечена колінчастим важелем; пружина настільки сильна, що легко несе вантаж р, натискає цей важіль догори. В момент удару баби, внаслідок інерції вантажу р, останній на мить посилює пружину. Паралельно шляхи баби підвішена на колінчастих важелях г і r1 штаба q; Ці важелі абсолютно однакові, і штаба може пересуватися, лише постійно залишаючись паралельно своєму колишньому положенню. Важелі г і r1, рухаються від золотникового стрижня за допомогою штанги s; якщо штаба g пересувається праворуч наліво, то важіль i поділяється, і баба піднімається; це переміщення відбувається важелем в момент удару жінки, т.-е. якраз у належний час.

Вищеописаний тип молота останнім часом витісняється його молодшим братом-молотом з верхньою парою. Розрізнити ці молоти легко на перший погляд, у першому масивна баба і тонка штанга, що працює лише на розтяжці при підйомі, у другому — порівняно легка баба і товста штанга, що передає бабі також тиск пари, що впускається над поршнем.

Принцип роботи молота з верхньою парою ясний з наступного (рис. 33). Золотник немає пере-дахів, тобто. у своєму середньому положенні тільки закриває паровпускні канали так, що при найменшому його пересуванні останні відкриваються. Коли поршень парового молота рухається донизу, золотник втягнеться вгору (див. рис. 33). Знехтуємо дією на частини молота, що рухаються, сили тяжіння і інерційного тиску і уявимо собі, що поршень зрушив зі свого середнього положення донизу. При цьому золотник пересувається догори, чим відкриємо пару доступу під поршень, ніж останній буде знову переведений у середнє положення. Аналогічне з цим станеться при зрушенні поршня вгору: весь механізм прагне залишитися в спокої. Тепер, продовжуючи нехтувати силою тяжіння, вважаючи, наприклад, що молоть лежить горизонтально, візьмемо до уваги масу частин, що рухаються.

У цьому випадку, що прийшов у рух поршень, незважаючи на те, що пара настаєте з протилежної сторони, буде за інерцією рухатися, поки на протидію пари не витрачена жива сила поршня; потім він піде назад, поки його знову не відкине вперед протидією пари, що діє під поршень знизу. Таким чином, молот ходитиме туди-сюди, поки не припиниться доступ пари.

Якщо ми встановимо молоть вертикально, то вага частин, що рухаються, буде посилювати рух поршня донизу, що надзвичайно відповідає меті пристрою молота - кувати. Сила руху донизу посилюється ще тим, що верхня площа поршня більша за нижню на всю площу перерізу поршневої штанги. Якщо ще трохи вкоротити стрижень золотника, то зверху поршня завжди надходитиме більше пари, ніж знизу, що також посилить удари.

Отже, паророзподіли молота та парової машини відрізняються один від одного такими рисами: 1) перекриші золотника дуже незначні і знизу більші, ніж зверху так, що паропровідні канали відкриваються зверху більше; 2) поршень і золотник одночасно приходять у середнє положення (якщо знехтувати незначною різницею перекришів); 3) поршнева штанга (шток) дуже товста, що збільшує не тільки вагу мас, що рухаються, але й різницю тисків пари на обидві сторони поршня.

На вищезазначених принципах будуються всі автоматичні молоти. Розрізняються вони між собою лише конструктивними деталями паророзподілу та деякими додатковими механізмами. Першими кидаються у вічі способи з'єднання золотника з поршневою штангою. Довжина ходу золотника дуже незначна порівняно з ходом поршня. Тому з'єднання їх завжди має вигляд нерівноплечого важеля. І поршень і золотник рухаються прямолінійно, крім випадків золотників, що обертаються, а кінці важеля описують кола. Цим можна знехтувати для незначних пересувань золотника, але необхідно виправити для ходу поршня.

На рис. 34 зображено таке вирівнювальне сполучення; при влаштуванні, як на рис. 35, важіль пересувається направляючою, що обертається в бабі: на рис. 36 роль напрямної грає куліса. У всіх цих механізмах частини їх нерозривно пов'язані один з одним. На рис. 37 важіль під впливом пружини притискається до ролика, прикріпленого до баби. Важелю легко надати відому форму, щоб отримати будь-який паророзподіл. При формі, зображеної па малюнку, тобто, якщо при нижчому положенні баби до ролика прилягає його прямолінійна частина, золотник залишається без руху на весь час цього прилягання, і, отже, пересування його не залежать від відповідної товщини предмета, що проковується.

Це ж досягнуто в молоті Генкеля (рис. 38), що відрізняється багатьма особливостями і грає по відношенню до молотів з верхньою парою ту ж роль, як молот Несміта до молотів без верхньої пари. Золотникова штанга цього молота дуже товста, що аналогічно поршневій штанзі викликає прагнення золотника посунутися донизу. При опусканні баби золотник пересувається догори, решта період—книзу; у першому випадку пара піднімає поршень, у другому опускає. За допомогою клина (рис. 38 &), можна регулювати хід золотника так, що пара до поршня буде надходити лише незначна кількість і молот гратиме вгору і вниз, не опускаючись до предмета, покладеного на ковадло. У міру витягування клина, пара зверху чинимо, все більше і більше, удар стає сильнішим; якщо зовсім витягнути клин, то молот працює на всю силу. Це регулювання кліпом дуже точне. Залежність золотника від тиску пари має ще такі властивості. Якщо молот стояв досить довго в спокої, то золотник важко зрушити з місця, і при розігріванні він стає слухняним не так швидко, як поршень, що має набагато більшу поверхню. Тому є небезпека, що поршень може вдаритися об верхню кришку, бо золотник не встигне впустити достатньо верхньої пари. Щоб цього не сталося, циліндр забезпечений буферною пружиною (рис. 38 р), яка відіграє роль повітряного гальма несмітівського молота.

Молоть Генкеля можна встановити так, щоб він давав певної сили удар. На золотниковій штанзі (рис. 38 т) є зарубка, з якою дією пружини зчепляється собачка n, що утримується від зчеплення при звичайній роботі системою важелів і гачком про. Як тільки, відкинувши гачок о, допустити зчеплення собачки n, що може статися лише при верхньому положенні золотника, останній утримується в цьому положенні, пара надходить під поршень знизу і підтримує його.

Якщо собачку розчепити, опустивши важіль, то золотник пересунеться знизу, пара надходить зверху поршня, останній опускається, відбувається бажаний удар молота, золотник опускається, під поршень надходить пара, і молот іде знову догори. За цей час відбувається нове зчеплення собачки n, який і утримує золотник, а отже і молот у верхньому положенні. Отже, молот при такому механізмі дає тільки один сильний удар, якщо знову не зробити розчеплення собачки n, натиснувши донизу нижній важіль.