Design of small-sized experimental-industrial profile-bending machine

Abstract

The article is about a small-sized experimental-industrial profile-bending machine of new design intended for further researches, production of thin-walled profiles and use in educational process. The authors proposed to create the first stand with indenters extruding service grooves in tape to reduce losses for excess deformation and friction, as well as to simplify configuration and reduce the cost of tooling.

Full Text

Основными недостатками известных профилегибочных машин для производства тон- костенных профилей являются большие габариты, металлоемкость, трудоемкость изготовле- ния узлов и переналадки при смене выпускаемых изделий [1, 6 - 9]. Большие габариты машины в продольном направлении часто являются следствием невозможности уменьшения расстояний между клетями, которые ограничены необходимой шириной подшипниковых опор и прочностью остающихся между окнами участками щек. Для обеспечения требуемого режима в отношении окружных скоростей профилиро- вочных валков применяется привод от одного общего вала или от двигателей с одинаковым числом оборотов. Передача крутящего момента к каждой клети производится через редукто- ры с одинаковыми передаточными числами или с помощью цепной передачи. Из-за необхо- димости бокового расположения привода к каждой клети и значительной толщины корпусов подшипниковых опор, увеличиваются размеры машины в поперечном направлении [4 - 10]. Кроме того, недостатками известных машин являются повышенная трудоемкость изго- товления узлов подшипниковых опор, установки и демонтажа клетей, большой расход ме- талла на изготовление щек, узлов подшипниковых опор, валов. Вследствие больших габари- тов и повышенной металлоемкости машина имеет значительную массу. Технический результат от выполненной разработки заключается в создании малогаба- ритной, легкой и относительно простой в изготовлении и эксплуатации профилегибочной машины, которую можно легко перемещать и устанавливать на небольшом участке произ- водственного помещения. Указанное преимущество достигается тем, что вращение от привода с помощью цепей передается на рабочие звездочки, закрепленные непосредственно на всех верхних и нижних рабочих роликах, а подшипниковые узлы размещены внутри каждого ролика. Сам привод расположен в передней части машины, что существенно снижает габаритный размер по ши- рине. Для снижения силы профилирования и упрощение конфигурации применяемого ин- струмента первые две клети машины оснащены роликами с инденторами, которые выдавли- вают в лентах технологические дорожки канавки. В месте образования канавки материал становится тоньше, но и одновременно упрочняется [5, 7, 8]. Для изгиба только в зоне лока- лизации, глубина канавки должна быть около 1/3 от толщины полосы. Зона локализации снижает потери от изгиба в межклетьевой зоне и последующего выпрямления прямолиней- ных подгибаемых полок заготовки [2, 4, 5]. Схема в профилируемых клетях показана на ри- сунке 1. Рисунок 1. Схема роликов для профилирования полосы с технологическими канавками Устройство профилегибочной машины показано на рисунках: рисунок 2 - общий вид (схематический) профилегибочной машины; рисунок 3 - разрез А-А по рисунок 2; рисунок 4 - разрез Б-Б по рисунок 3; рисунок 5 - разрез В-В по рисунок 2. Профилегибочная машина содержит станину, состоящую из сварного основания 1 и за- крепленных на ней двух параллельных щек 2, 3, между которыми расположены рабочие клети машины. Рисунок 2. Общий вид профилегибочной машины Рисунок 3. Клеть профилегибочной машины Каждая клеть содержит узел верхнего ролика, размещенный в прорезях 4 щек 2,3,и узел нижнего ролика, размещенный в отверстиях 5 щек. Верхний валок состоит из оси 6, концы которой входят в прорези 4 с возможностью вертикального перемещения в них, рабочего ро- лика 7, установленного на оси с возможностью вращения относительно нее на подшипниках 8, 9, рабочей звездочки 10 , закрепленной на ролике 7 с помощью резьбового кольца 11 и за- клепок 12. Расстояние между подшипниками 8, 9 фиксируется распорной втулкой 13. Для обеспечения неподвижности оси 6 относительно щек 2, 3 при работе валков имеются наклад- ки 14, которые притягиваются к оси 6 с помощью винтов 15, а к щекам 2, 3 - с помощью винтов 16 и шайб 17. Отверстия в накладках 13, через которые проходят винты 16, выполне- ны овальными, для обеспечения возможности вертикального перемещения накладок 13 вме- сте с осью 6 при регулировании расстояния между валками. Нижний валок состоит из оси 18 , рабочего ролика 19 , установленного на подшипниках 20, 21, рабочей звездочки 22, закреп- ленной на ролике 19 с помощью резьбового кольца 23, и заклепок 24. На оси 18 между под- шипниками 20, 21 установлена распорная втулка 25. Концы оси 18 входят в глухие отверстия опор 26, установленных в отверстиях 5 щек. Для обеспечения удобства демонтажа клетей верхняя стенка глухого отверстия каждой опоры 26 выполнена короче нижней, а длина оси 18 составляет величину меньшую, чем расстояние между щеками 2, 3. Опоры 26 крепятся к щекам 2, 3 винтами 27. Крепление оси 18 к опорам 26 осуществляется винтами 28. Между фланцами опор 26 и щеками 2,3 установлены пружины 29. Для регулирования положения роликов 7 и 19 в осевом направлении служат болты 30, 31 с контргайками 32, установленные в резьбовых отверстиях накладок 14 и опор 26, а также нажимные втулки 33, 34. Верхняя 6 и нижняя 18 оси валков соединены между собой винтами 35 для поджатия верхнего валка к нижнему, а также для удобства установки и демонтажа клетей. Резьбовая часть каждого вин- та 35 взаимодействует с соответствующим резьбовым отверстием нижней оси 18, а буртик, имеющийся в центральной части винта, взаимодействует с соответствующей площадкой верхней оси 6. Между осями 6 и 18 установлены упругие элементы 36. Конструкция осталь- ных клетей профилегибочной машины аналогична. Для повышения технологических воз- можностей машины в пространствах между клетями могут устанавливаться узлы боковых неприводных роликов ( на рисунках не показаны). Рисунок 4. Блок обеспечения равномерного сжатия клети Рисунок 5. Схема привода машины Основными частями привода являются электродвигатель 37, планетарный редуктор 38 с соосным односторонним расположением входного 39 и выходного 40 валов и две привод- ные звездочки 41, 42. Электродвигатель и редуктор связаны между собой клиноременной пе- редачей, включающей в себя ведущий шкив 43, установленный на валу электродвигателя 37, ремни 44 и ведомый шкив 45, закрепленный на входном валу редуктора 38. В редуктор 38 встроена муфта (на рисунках не показана), позволяющая размыкать кинематическую связь между входным 39 и выходным 40 валами и останавливать выходной вал при вращающемся входном. Электродвигатель 37 установлен в передней части основания 1 с возможностью вертикального перемещения для регулирования усилия натяжения ремней 44. Планетарный редуктор 38 закреплен болтами 46 на щеке 3. Конец выходного вала 40 выполнен в виде зуб- чатого венца, с которым жестко связаны установленные соосно с ним приводные звездочки 41, 42. Связь звездочек 41, 42 с выходным валом 40 осуществляется с помощью кольца 47, трубы 48 и втулки 49. Кольцо 47 соединено с зубчатым венцом выходного вала 40 посред- ством фиксаторов 50 , нижняя клиновая часть которых входит во впадину между зубьями венца, а на верхнюю воздействует гайка 51. Приводные звездочки 41, 42 установлены, соот- ветственно, между втулкой 49, трубой 48 и кольцом 47 и закреплены стягивающими эти де- тали болтами 52. В щеке 2 расположен подшипниковый узел с установленными соосно под- шипниками 53, 54 , которые обеспечивают независимое вращение с различными угловыми скоростями входного вала 39 и узла приводных звездочек. Подшипниковый узел закрыт крышкой 55, закрепленной болтами 56 в кольце 57, установленном в щеке 2. Звездочки 41, 42 взаимодействуют с цепями 58, 59 привода, передающими вращение на рабочие звездочки 10, 22. При этом цепь 58 охватывает рабочие звездочки 10 сверху, а цепь 59 охватывает ра- бочие звездочки 22 снизу. В машине предусмотрены также дополнительные звездочки 60, 61, установленные, со- ответственно, на щеках 2, 3 с возможностью взаимодействия с цепями 58, 59 и предназна- ченные для увеличения угла охвата цепями рабочих звездочек 10, 22. Изменение направле- ния перемещения цепей 58, 59 обеспечивают вспомогательные звездочки 62, 63, установлен- ные в нижней части пространства между щеками. В задней части щек установлен механизм для регулирования усилия натяжения цепей 58, 59 с натяжными звездочками 64, 65, которые смонтированы в проушинах винтов 66, установленных с возможностью горизонтального пе- ремещения в отверстиях неподвижной поперечины 67. Для перемещения и фиксации винта 66 относительно поперечины 67 служат гайка 68 и контргайка 69. Для предотвращения поворота винта 66 его проушина установлена в направляющих 70. Натяжные звездочки 64, 65 служат также и для изменения направления перемещения цепей 58, 59. Для обеспечения без- опасности работы узел приводных звездочек закрыт кожухом 71, а клиноременная передача - кожухом 72. Подача заготовки 73 в первую клеть машины обеспечивается приемным столом 74 с направляющими 75. Приемный стол 74 проходит в прорези кожуха 71 и закрепляется на пе- редней части щек 2, 3. Для приема готовых изделий в задней части машины установлен стол выдачи 76. Машина не требует фундамента и устанавливается на полу с помощью четырех регулируемых опор 77, резьбовые части которых входят в соответствующие гнезда основа- ния 1 и фиксируются контргайками 78. При необходимости транспортировки машины ис- пользуются установленные в нижней части основания 1 колеса 79, которые при эксплуата- ции машины находятся выше уровня пола. Машина работает следующим образом. При включенных электродвигателе 37 и встро- енной в редуктор 38 муфте вращение от электродвигателя 37 передается через клиноремен- ную передачу, входной 39 и выходной 40 валы редуктора на узел приводных звездочек 41, 42. С помощью цепей 58, 59 привода движение передается на рабочие звездочки 10, 22 верх- них и нижних роликов 7, 19 , которые вращаются навстречу друг другу с одинаковыми угло- выми скоростями. Листовую заготовку 73 в виде полосы или ленты укладывают на прием- ный стол 74 и подают в первую клеть машины, где заготовка захватывается рабочими роли- ками. По мере прохождения заготовки через клети машины она приобретает требуемую форму. Готовый профиль поступает на стол выдачи 76 и удаляется. При ослаблении в про- цессе эксплуатации цепей 58, 59 привода усилие их натяжения восстанавливают перемещением винтов 66 со звездочками 64, 65 в направлении от центра машины. Для этого ослабля- ют контргайку 69 и навинчивают гайку 68 на винт 66 до восстановления необходимого натяжения цепи. Контргайкой 69 фиксируют положение натяжной звездочки в необходимом положении. Необходимое расстояние между роликами и усилие поджатия рабочих роликов 7, 19 регулируют вращением винтов 35 . Демонтаж любой клети выполняют следующим образом. Удаляют винты 15 , соединяющие ось 6 верхнего валка с накладками 14, и ослабляют винты 16 . Затем на величину l выкручивают винты 27. Под действием пружин 29 опоры 26 выдвигаются из щек 2, 3. Цепь 58 снимают со звездочек, которые она охватывает, и отводят в сторону. Клеть извлекают из пространства между щеками 2, 3. Упругие элементы 36 разжимают валки клети, предотвра- щая соударение рабочих поверхностей роликов 7, 19. Установку клети в машину производят в обратной последовательности. Удобство и быстрота замены клетей особенно важна при большой номенклатуре профилируемых изделий, изготавливаемых на машине. Возможность одновременной замены клети в сборе позволяет быстро перейти от выпуска одного вида профиля к другому [1, 3]. Регулировку осевого положения рабочих роликов 7, 19 осуществляют с помощью бол- тов 30 или 31, которые с одной стороны валка отпускают , а с другой - ввинчивают, воздей- ствуя ими на нажимную втулку 33 или 34. Нажимная втулка перемещает подшипники 8, 9 или 20, 21 и вместе с ними соответствующий рабочий ролик. После регулировки необходи- мое положение рабочего ролика фиксируют контргайками 32. При необходимости транспортировки машины ослабляют контргайки 78, вращением опор 77 их перемещают по резьбе вверх. При этом машина опускается до тех пор, пока коле- са 79 не коснутся пола. Резьбовые опоры 77 фиксируют в новом, поднятом положении, и машину перемещают на колесах 79 в необходимое место. Затем машину вновь устанавлива- ют на опоры 77, обеспечивая горизонтальное расположение осей валков и оси формуемого профиля. После фиксации опор 77 в необходимом положении и включения электродвигателя 37 в сеть машина готова к работе. Заключение Предложена новая конструкция малогабаритной опытно-производственной профиле- гибочной машины. Ее использование при производстве легких, прочных и жестких профи- лей, широко используемых в автомобильной и авиационной промышленностях, строитель- стве, при производстве товаров бытового назначения и в других отраслях, позволит суще- ственно сократить занимаемые оборудованием производственные площади, снизить матери- алоемкость и энергоемкость применяемого оборудования, уменьшить затраты на его монтаж, транспортировку и переналадку на другие виды изделий.