Устройство для подачи электродной проволоки Советский патент 1987 года по МПК B23K9/12 

j12

Изобретение относится к области сварки, в частности к устройствам для подачи электродной проволоки, может быть использовано в автоматах и полуавтоматах дуговой сварки плавя- щимся и неплавящимся электродом.

Целью изобретения является повышение надежности работы и улучшение качества сварки.

На фиг.1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - кинематическая схема устройства и некоторых его узлов; на фиг.4 - схема сил и моментов, дей- ствуюгцих в устройстве.

Устройство для подачи электродной проволоки построено следующим образом. Внутри корпуса 1, в его радиальной плоскости, при помощи подшипников 2 и гаек 3 смонтированы промежуточные конические шестерни 4. По оси корпуса 1 расположена основная коническая шестерня 5 и дополнительная коническая шестерня 6, внутри которых установлены пары подающих роликов 7,8 и 9,10. Основная коническая шестерня 5 и дополнительная коническая шестерня 6 крепятся каждая в своем подшипниковом узле, состоящем из гайки 11, контргайки 12, пoдшипнJ кoв 13 и 14, втулки 15, гайки 16. Между гайкой 11 и втулкой 15 расположен упругий элемент 17. Причем, основная коническая шестерня 5 у становлена в корпусе 1, а дополнительная коническая шестерня 6 - в полукорпусе 18, закрепленном на корпусе 1. Шестерни 5 и 6 имеют, по оси отверстия для прохождения электродной проволоки. Ролики 7,8 и 9,10 закрепляются на опорах 19, в которых размещаются оси 20, а оси самих опор 119 монтируются в шестернях 5 и 6 на подшипниках 21, поджатых упругими элементами 22, которые заневолены стопорными кольцами 23.

Устройство работает следующим образом.

Момент М от двигателя передается на ступицу основной конической шее- терни 5, разворачивая ее вокруг оси 0-0. Пропорциональный момент разворачивает промежуточные конические шестерни 4 и через них - дополнительнзгю коническую шестерню 6. Вместе с щес- тернями 5 и 6 разворачиваются и пары взаимно радиально расположенных роликов 7,8 и 9,10, сжимающих каждая с двух сторон электродную проволоку с

усилием, определяемым сжатием упругих элементов 22.

Сущность работы устройства заключается в следующем.

Пары роликов, каждьш из которых имеет в плоскости касания с проволокой гиперболоидньй профиль (фиг.За), расположены под углом друг к другу и к электродной проволоке. Вращаясь, ролики описывают по проволоке винтовые линии с шагом, который определяется углом наклона плоскостей качения роликов по проволоке и оси проволоки. При таком (планетарном) вращении роликов скорости поступательного перемещения проволоки под первой V, и под второй V парами равны

V a)d tgut;(1)

)dt8(180f-ot) dtgot; (2)

0 5

0

35

0

u)l.a

(3) (4)

30

откуда V, V V,

где -V - скорость подачи электродной проволоки;

d - диаметр электродной проволоки;ц) - угловая скорость вращения

роликов;

п - число оборотов роликов в минуту.

В точке контакта ролика с электродной проволокой возникает сила сцепления, по величине равная

, (5)

здесь

S - сила сцепления роликов с электродной проволокой; Н - коэффициент сцепления; N - сила прижатия ролика к проволоке;

W - сила сопротивления перекатыванию ролика.

Сила подачи, развиваемая каждой 5 парой роликов, равна

(6)

. Суммарная сила подачи, уравновешиформу

вающая силу сопротивления, для предлагаемого механизма равна

,Т,(7)

где Т - сила сох1ротивления подаче,

В установившемся режиме сила подачи уравновешивает силу сопротивления; уравнения баланса сил имеют очевидную

форму

F Дз+4У;(8)

(S/5;N +% N). (9j Пусть приняты следующие допущения: сопротивление перекатыванию достаточц/ Ч + Ч s 4i Чг

. V - текущее значение коэффициенно м-ало и можно положить 4 W ; О; усилия прижатия роликов к электродной проволоке равны в каждой паре N; приняты обозначения

(10) (11) где

та сцепления. Тогда (8) и (9) примут вид

F,;(12)

.(13)

Таким образом, контакт каждой пары роликов в предлагаемом устройстве происходит в разных точках, и, в среднем, ,- . Если в какой-нибудь из пар коэффициент резко уменьшается, (или ), то срыва подачи не произойдет из-за того, что под второй парой он сохранит свое значение.

Пусть устройство в начальный момент рассматриваемого процесса разви вало усилие подачи F . В результате проскальзывания роликов, возникающего по какой-либо причине, усилие уменьшилось на величину dF. При ограниченном значении этого изменения и нали- I чий установившегося электрического процесса двигателя, можно формально написать зависимость

dV о

(14)

где X - жесткость характеристики по- ее значение

дачи, 1

х

(15)

FO dVПараметр характеризует интенсивность уменьшения усилия подачи при возрас-; тании скорости. Отдельно для каждой пары роликов можно вывести уравнение из следующих соображений. Если в результате проскальзывания скорость какой-либо пары (здесь ,2 отно- сится к первой или второй паре), а скорость подачи осталась V, то

Voi , ,(16)

где Ujj - относительная скорость проскальзывания i-й пары. Появление Ujj вызовет падение усилия подачи на величину FO; xUj- , тогда текущее значение .

,, РО; (, ). (17)

с учетом инерционности привода

а

si 7 -

F,, (1-xU, ),(18)

постоянная времени привода.

Из (18) без учета инерционности привода можно получить

и -|-(F -F ),

(19)

5

0

0

5

0

0

Установлено, что при постоянной скорости и при постоянном давлении существует строгая зависимость между скольжением и коэффициентом сцепления, согласно которой значение коэффициента сцепления резко падает при величине скольжения U 1% от величины скорости перемещения. Так как дефекты на поверхности проволоки не носят систематического характера (или сплошного), то для ее надежнбй подачи нужно стремиться к выполнению условия.

F -г F . (20) В устройстве это достигается за счет конструкции: вращающий момент Mgb; прикладывается от двигателя к основной конической шестерне 5, через нее к промежуточным коническим шестерням 4 и далее к дополнительной конической шестерне 6. Поскольку передача сил и моментов в этой цепи осуществляется через конические шестерни (зубчатые колеса), то помимо основных усилий G в зацеплении будут возникать и радиальные усилия Р (фиг.36). В результате обе конические шестерни 5 и 6 смещаются: одна в направлении подачи, а другая - в противоположном (фиг.Зв). Пары роликов займут положение В ,В , которое определяется жесткостью С упругих элементов 17. Это не опасно, так как в пределах суще- (Ствования зацепления, при эвольвент- ном профиле зубьев, изменение межцентрового расстояния не приводит к изменению передаточного отношения пары. Теперь при резком изменении текущего значения ч. для какой-либо пары она перейдет в положение а, , тем самым минует локальное место снижения сцепления. Таким образом, конструкция устройства обеспечивает восстановление сцепления при его потере парой роликов из-за дефектов на поверхности подаваемой электродной проволоки.

Динамика возникновения инерционных возмущений в устройстве представ

лена на фиг.4. Пусть А.

и В., центры

масс, приведенных к реям роликов. Ролики вращаются с угловой скоростью uJ, радиус инерции - R. В начальный момент времени вращение происходит

равномерно.

ет центробежная составляющая Ф

сТре512945

При этом всегда существуи

п

СИЛЫ инерции Ф. Составляющие Ф мятся отжать ролики от проволоки и уменьшить их сцепление с проволокой и тем больше, чем больше скорость вращения и масса роликов. Их действие компенсируется упругими элементами 22, Такой способ или другой автоматического регулирования усилия прижатия 10 роликов к электродной проволоке широко используется в устройствах подачи электродной проволоки планетарного

Техническая эффективность устройства для подачи электродной проволоки заключается в том, что оно может обеспечить более надежную подачу электродной проволоки с повышенной

типа. Существует большое количество

самых различных механизмов рычажного, f5 точностью регулирования скорости,

винтового, клинового типов, связанных

с компенсацией центробежной составля- Формула изобретения

ющей силы инерции, но они не связаны

с пуском, остановкой и регулированием Устройство для подачи электродной

скорости подачи, В момент пуска, ос- 20 проволоки, содержащее корпус и блок

тановки или принудительного измерения скорости подачи возникает вращательная (касательная) составляющая Ф силы инерции Ф, Она влияет на плавподачи проволоки, включающий коническую шестерню, установленную на подшипниковых узлах, подающие ролики, установленные под углом друг к другу

нгсть (быстроту) пуска (остановки) и 25 на направляющих, смонтированных в па- точность регулирования скорости по- зах конической шестерни, связанной дачи,с приводом, отличающееся

Для схемы сил, изображенной на тем, что, с целью повьш1ения надежнос- фиг,4, из курса теоретической механи- ти работы и улучшения качества сварки аналитические зависимости опреде- 30 ки, оно снабжено дополнительным блоком подачи проволоки, содержащим коническую шестерню, подающие ролики, установленные под углом друг к другу с разворотом оси подачи, противопо- 35 ложньм развороту оси подачи основного блока подачи проволоки, промежуточ-

ления инерционных составляющих сил, имеют вид

Ф.5.-тё01 ;(21)

dV |u),( 3t

(22)

dV г 5(23) (24)

)г,; V2/R;

(26) .+ф„ .(27)

I Таким образом, к валу двигателя I приводится только инерционная составными коническими шестернями, закрепленными в корпусе с возможностью вза- имодейс твия с коническими шестернями (25) 40 основного и дополнительного блоков, при. этом подшипниковые узлы подпружинены и установлены в корпу - се с возможностью осевого пере- мещения.

|Ляющая промежуточных конических шестерен (масса нагрузки вне устройства не рассматривается)-, т,е, в предлагаемом устройстве для подачи электродной проволоки скомпенсировано влияние почти всех инерционных масс на точность регулирования и быстроту пуска (остановки),

Техническая эффективность устройства для подачи электродной проволоки заключается в том, что оно может обеспечить более надежную подачу электродной проволоки с повышенной

I 2 3 ,

11

Фиг. 2

б 9

Т 14

L.jfeLj

т

Ы

Изобретение относится к области сварки, в частности к устройствам для подачи электродной проволоки, и может быть использовано в автоматах и полуавтоматах дуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродами. Цель изобретения - повышение надежности работы и улучшение качества сварки. Устройство содержит корпус, два блока (Б) подачи проволоки, включающие конические шестерни с установленными в них роликами под углом друг к другу. При этом разворот оси подачи роликов первого Б противоположен развороту оси подачи роликов второго Б. Блоки связаны между собой промежуточными коническими шестернями и установлены на подпружиненных подшипниковых узлах. Такая конструкция устройства позволяет к валу двигателя приводить только инерционную состав- ляюшую промежуточных конических шестерен. В результате скомпенсировано влияние почти всех инерционных масс на точность регулирования и быстроту пуска. Это, в конечном счете, обеспечивает более надежную подачу электродной проволоки. 4 ил. S (Л с to со ел tsD О5

VltZ.

Редактор А.Ворович

Составитель И.Дергалев

Техред М.Ходанич Корректор С,Черни

Заказ 425/12Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4