КОНСОЛЬНОЕ ГИБОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК B21D7/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сортовых гнутых профилей относительно небольшого поперечного сечения.

Сортовые гнутые профили изготавливают на непрерывных или полунепрерывных профилегибочных станах путем последовательного формоизменения полосовой заготовки в калиброванных валках. Нередко готовые гнутые профили требуется изогнуть в вертикальной плоскости (например, для получения авто- и велоободов), для чего применяются специальные гибочные установки, содержащие несколько (обычно четыре) гибочных валков. Особенности производства дополнительно изогнутых гнутых профилей описаны в [1]
Известно гибочное устройство (установка) для придания изделиям зигзагообразной формы, которое содержит два цепных узла с цепями, состоящими из пластин, роликов и подвижных пальцев, причем цепные узлы установлены так, что в пространстве между ними пальцы входят в зацепление друг с другом, образуя подобие зубчатого зацепления [2]
Недостатком известного устройства является невозможность гибки с его помощью готовых гнутых профилей.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является консольная гибочная машина с горизонтальным расположением валков [3]
Устройство содержит опору, в которой на подшипниках последовательно по направлению движения профиля установлены на осях гибочные валки, и характеризуется тем, что таких валков четыре, из которых один является гибочным, а один служит для поджатия профиля снизу, и все валки установлены консольно.

Недостатком описанного устройства является сложность его конструкции, что вызывает необходимость в дополнительных узлах, таких как нажимные винты, шестеренная клеть, проводковый стол и др. что делает нецелесообразным применение этого устройства для гибки сортовых гнутых профилей с площадью поперечного сечения ≅ 200 мм² из сталей с σ_т ≅ 320 МПа (из-за повышенных производственных затрат).

Кроме того, величина требуемого радиуса изгиба устанавливается путем опробования различных вариантов установки гибочных валков, что усложняет его эксплуатацию.

Технической задачей изобретения является снижение производственных затрат за счет упрощения конструкции устройства и его эксплуатации.

Для решения этой задачи консольное гибочное устройство для изгиба профилей в вертикальной плоскости по заданному радиусу кривизны, содержащее опору, в которой последовательно вдоль оси подачи установлены с возможностью вращения на осях гибочные валки, снабжено V образным рычагом с выполненными в нем отверстиями, расположенными на его концах и в средней изогнутой части, и узлом задания радиуса изгиба профиля, определяемого соотношением:

где с расстояние между круглыми или квадратными отверстиями рычага, мм;
h высота изгибаемого профиля, мм;
y расстояние по вертикали между центрами круглого и овального отверстий в опоре для размещения в них осей с двумя гибочными валками, мм;
d диаметр валка, мм.

При этом на верхнем и нижнем участках опоры в различных горизонтальных плоскостях выполнены соответственно круглое и овальное отверстия для размещения в них осей с двумя гибочными валками и V образного рычага, в котором отверстия, расположенные на связанном с опорой конце и в средней изогнутой части, выполнены круглой или квадратной формы, а отверстие, расположенное на другом его конце овальной формы, причем в последнем закреплена ось с третьим гибочным валком.

Математическая зависимость выведена на основании экспериментальных данных.

Сущность технического решения заключается в использовании для изгиба гнутых профилей относительно небольшого сечения трехвалкового устройства максимально простой конструкции, в котором радиус изгиба профилей зависит от положения (угла поворота) V образного рычага, причем конкретная величина этого радиуса определяется некоторыми геометрическими параметрами устройства.

Величина радиуса изгиба профилей будет зависеть как от места положения рычага, так и от некоторых его геометрических параметров (см. вышеприведенную математическую зависимость), определяющих положение гибочных валков в вертикальной плоскости. Очевидно, что при этом величина расстояния между гибочными валками будет определять и величину усилия, необходимого для изгиба профиля (чем меньше это расстояние, тем больше усилие), однако с увеличением межвалкового расстояния возрастают габариты устройства и его стоимость, а кроме того, как показали опыты (см. ниже), при этом ухудшатся устойчивость профиля (происходит его "сваливание").

На чертеже схематично в двух проекциях представлено заявляемое устройство.

Консольное гибочное устройство содержит опору 1, на верхнем и среднем участках которой выполнены соответственно круглое 2 и овальное 3 отверстия, в которых закреплены оси 4,7 с установленными на них с возможностью вращения гибочными валками 5 и 6. Отверстия 2 и 3 выполнены в разных горизонтальных и вертикальных плоскостях. V образный рычаг 8 установлен таким образом, что он имеет возможность поворота на оси, размещенной, в круглом отверстии 2 опоры, вокруг точки "о" за счет перемещения оси 4 валка 6 в овальном отверстии 3 опоры.

На верхнем и изогнутом участках рычага выполнены соответственно отверстия 9 и 10, которые могут быть круглыми, либо квадратными (в последнем случае упрощается закрепление рычага на осях 4). Позицией 11 обозначен изгибаемый профиль. Правый конец V образного рычага имеет овальное отверстие 12, в котором на оси 13 установлен гибочный валок 14, имеющий возможность свободно вращаться в овальном отверстии 12 рычага без проворачивания в нем.

Гибочные валки расположены последовательно по направлению движения профиля, установлены обычно на осях на подшипниках качения и при необходимости могут иметь бочки с калибрами для фиксации профиля в вертикальной плоскости.

При одинаковых расстояниях "с" между осями всех гибочных валков диаметра "d" усилия, действующие на них при изгибе профиля, также будут примерно одинаковы (если не учитывать некоторый наклеп металла после изгиба нижним валком 6).

В общем случае, при относительно большом радиусе изгиба R углы наклона α и β к горизонтали обеих ветвей рычага разные, причем a > β.

Перед работой рычаг устанавливают в нужном положении, исходя из требуемой величины радиуса R. Для этого определяют величину "y":

и угол α arc sin (c/y), где к=1,05-1,09.

После закрепления осей 4 в отверстиях опоры правый валок 14 отводят в крайнее положение (за счет перемещения оси 13 с помощью регулировочного винта) и осуществляют пропуск переднего конца профиля между гибочными валками 5 и 6. Движение профиля происходит от вращения валков последней клети стана. При расположении устройства вне стана от специальных задающих валков. Затем правый валок 14 перемещают вверх до соприкосновения с изогнутым профилем 11 и, по возможности до тех пор, пока между профилем и нижним валком 6 не появится зазор до примерно 0,5 мм.

После закрепления в нужном положении оси 13 осуществляют изгиб профиля в вертикальной плоскости по радиусу R. Для "вытягивания" заднего конца профиля из валков могут быть использованы дополнительные тянущие ролики 15, установленные за устройством (показаны пунктиром).

Угол g между ветвями V образного рычага определяют по максимальной и минимальной заданным величинам R (при прочих известных параметрах устройства). При выборе диаметра "d" гибочных валков следует иметь в виду, что с уменьшением "d" (при других равных условиях) возрастает усилие "протягивания" профиля через валки: к этому же приводит и увеличение числа валков с калибрами.

Принципиально, гибочные валки могут располагаться на внешних концах осей 4 и 13 (т.е. около опоры в этом случае находится рычаг 8). Однако это вызовет увеличение изгибающего момента оси от усилия изгиба профиля, что неизбежно потребует увеличения диаметра осей и усиления их крепления в опоре.

Опытную проверку заявляемого устройства производили на профилегибочном агрегате (0,3-1,5)х(20-90) АО "Магнитогорский меткомбинат" при изгибе швеллерных, корытных и С-образных гнутых профилей толщиной 0,8-2,0 мм с высотой h 15-25 мм и c площадью поперечного сечения до 200 мм² из сталей с пределом текучести до 320 МПа. В опытах варьировали величину радиусов изгиба R профилей в вертикальной плоскости путем поворота V-образного рычага в опоре, установленной непосредственно за последней клетью стана.

При изменении величины R в пределах 0,6-3,0 м их фактическая величина соответствовала значениям, вычисленным по формуле:

причем для апробированного устройства его параметры были следующими: c= 20 мм, d=150мм, γ 110^o, а величина y=152-173 мм (для h= 15-25 мм и R=600-3000 мм) и угол a 49,5-60^o.

Технико-экономические расчеты, выполненные в научно-техническом центре АО "ММК" показали, что заявляемая гибочная машина для сортамента стана (0,3-1,5)х(20-90) будет стоить примерно в три раза меньше, чем известная, а расходы на ее эксплуатацию меньше на 20%
С учетом вышеизложенного, использование предлагаемого гибочного устройства снизит производственные затраты примерно на 15% за счет упрощения конструкции.

Пример конкретного выполнения устройства.

Консольное гибочное устройство для изгиба в вертикальной плоскости корытного профиля 25х20х15х1,5 (h= 20 мм,F=126 мм²) из стали с s_т 300 МПа содержит три гибочных валка с d 150мм и V-образный рычаг с γ= 110^o и c= 200 мм (см.фиг.1).

Профиль необходимо изогнуть по дуге с R 1000 мм. Необходимые параметры установки рычага в опоре устройства:

а угол αarc sin y/c ≈ 55 ^o.

Устройство установлено за последней клетью профилегибочного стана (0,3-1,5)х(20-90) на расстоянии 0,3 м.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сортовых холодногнутых профилей проката. Консольное гибочное устройство предназначено для изгиба гнутых профилей с площадью поперечного сечения ≅ 200 мм² из сталей с σ_т=320 МПа в вертикальной плоскости по заданному радиусу кривизны, который определяется из математического выражения, выведенного экспериментальным путем. Сущность изобретения: устройство содержит опору, в которой на верхнем и среднем участках в разных плоскостях выполнены круглые и овальные отверстия, в которых установлены оси с двумя гибочными валками и рычаг V-образной формы, при этом на одном из концов V - образного рычага и средней изогнутой части выполнены круглые или квадратные отверстия, а на другом - овальное и в нем закреплена ось с третьим гибочным валком. 1 ил.

Консольное гибочное устройство для изгиба профилей в вертикальной плоскости по заданному радиусу кривизны, содержащее опору, в которой последовательно вдоль оси подачи установлены с возможностью вращения на осях гибочные валки, отличающееся тем, что для изгиба профилей с площадью поперечного сечения ≅ 200 мм² из сталей с σ_т 320 МПа оно снабжено V-образным рычагом с выполненными в нем отверстиями, расположенными на его концах и в средней изогнутой части, и узлом задания радиуса изгиба профиля, определяемого соотношением

где c расстояние между круглыми или квадратными отверстиями рычага, мм;
h высота изгибаемого профиля, мм;
y расстояние по вертикали между центрами круглого и овального отверстий в опоре для размещения в них осей с двумя гибочными валками, мм;
d диаметр валка, мм,
при этом на верхнем и нижнем участках опоры в различных горизонтальных плоскостях выполнены соответственно круглое и овальное отверстия для размещения в них осей с двумя гибочными валками и V-образного рычага, в котором отверстия, расположенные на связанном с опорой конце и в средней изогнутой части, выполнены круглой или квадратной формы, а отверстия, расположенные на другом его конце, овальной формы, причем в последнем закреплена ось с третьим гибочным валком.