Устройство для сварки Советский патент 1991 года по МПК B23K37/00 B23K37/02 

Изобретение относится к сварке, в частности кустройствам для перемещения сварочных полуавтоматов, и может быть использовано в сварочном производстве при полуавтоматической сварке металлоконструкций.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение грузоподъемности стрелы.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - схема разложения сил механизма уравновешивания.

Устройство для сварки содержит стойку 1, кронштейн 2, смонтированный на стойке 1 с возможностью поворота вокруг ее оси, шарнирно установленный на кронштейне 2 механизм уравновешивания 3, включающий корпус 4 с перемещающимся штоком 5 и жестко закрепленную на корпусе 4 параллельно продольной оси штока 5 стрелу 6 со сварочным механизмом 7. На кронштейне 2 жестко закреплен профильный опорный элемент 8 с профильной поверхностью 9

О 4D

О

Ю

ю

переменной кривизны, взаимодействующий с роликом 10 штока 5, подпружиненного пружиной 11 к опорному элементу 8. Ось 12 шарнира кронштейна 2 расположена на продольной оси стрелы 6, а радиус кривизны профильной поверхности 9 опорного элемента 8 выбран в соответствии с формулой

R 2(QLcos/3-P l) кP-sin y

Форма криволинейной профильной опорной поверхности элемента 8 обеспечивает создание момента, противодействующего опрокидывающему моменту стрелы 6.

Исходя из условия равновесия MQ М(1)

где MQ - опрокидывающий момент стрелы;

М - противоопрокидывающий момент;

Mo QL-COS/ (2)

где Q - сила веса стрелы со сварочным механизмом, приложенная к концу стрелы;

L - расстояние от конца стрелы до оси шарнира поворота стрелы;

/f-угол наклона стрелы к горизонту.

Разложение силы сжатия пружины Р в точке Oi

Pi P sin у(3)

где Pi - составляющая силы Р, направленная перпендикулярно к мгновенному радиусу кривизны профиля опорного элемента в точке СИ;

у-угол между направлением приложения силы Р и мгновенным радиусом кривизны профильной поверхности опорного элемента в точке Oi.

Разложение составляющей PI в точке Он

Р2 Pi COSyили

Ра Р siny cosy(4)

где Р2- составляющая силы Р1, направленная перпендикулярно радиусу вектора R.

М Р2 R + PI,(5)

где I - расстояние от штока до оси стрелы.

Подставляем значения уравнения (3) и (4) в уравнение (5), получаем . . М Р stn у cos у R + PI

Psin2yR , р, Р sin2y + п2

R + 2PI

Подставляя значения уравнений (2) в уравнение (1), получаем

QLco / -p- tn22yR+2Pl.

2QL.cosЈ P -sln2yR +2PI ,

р 2Q Lcosff -2PI 2(QI cos/8 - PI) n Psin2yP sin2y

Устройство работает следующим обра- . зом.

Составляющая Pi, взаимодействующая с криволинейным профилем 9, создает противоопрокидывающее усилие Р2. Усилие пружины Р смещено относительно центра вращения О на расстояние I и создает противоопрокидывающий момент PI. Форма криволинейного профиля поверхности 9

определена исходя из условия равновесия стрелы 6 с закрепленными на ней элементами 7 в любом угловом положении при ее повороте вокруг оси О. Расчет показывает, что равновесие обеспечено только по кривой криволинейной поверхности 9, каждая точка которой удовлетворяет уравнению (6). При перемещении сварочного механизма 7 усилие от массы шлангов передается концу стрелы б, которая поворачивается

вокруг вертикальной и горизонтальной осей вслед за механизмом 7.

При повороте стрелы вокруг горизонтальной оси вниз опрокидывающий момент Мо, создаваемой массой стрелы б и закрепленным на ней механизмом 7, увеличивается прямо пропорционально cos ft, где ft- угол наклона стрелы к горизонту, т.е. он увеличивается по синусоидальной кривой. Шток 5, поворачиваясь вместе со стрелой

6 и обкатываясь роликом 10 по поверхности 9, перемещается в корпусе 4, сжимая пружину 11. Противоопрокидывающие усилия Ра и Р также увеличиваются по синусоидальному закону. Таким образом, стрела 6 уравновешивается и для поворота к ее концу необходимо приложить небольшое дополнительное усилие натяжением шлангов сварочного механизма 7. Для сварки длинных швов обычная кассета сварочного полуавтомата заменяется специальным бухторазма- тывателем - для увеличения времени выработки проволоки.

Расположение оси О поворота стрелы б в вертикальной плоскости на расстоянии I /

относительно оси ролика 10 штока 5 повышает грузоподъемность стрелы, а также дает возможность удлинить стрелу 6 и шланги сварочного механизма 7, тем самым увеличивая длину свариваемых швов и расширяя

технологические возможности устройства. Формула изобретения Устройство для сварки, содержащее стойку, кронштейн, смонтированный на стойке с возможностью поворота вокруг ее оси,

стрелу со сварочным механизмом, шарнирно установленную на кронштейне с возможностью поворота в плоскости, проходящей через осы стойки-, а также механизм уравновешивания стрелы, включающий

корпус, связанный со стрелой, опорный элемент с профильной поверхностью переменной кривизны, жестко закрепленный на кронштейне, и подпружиненный к опорному элементу шток, смонтированный в корпусе с возможностью перемещения вдоль оси стрелы и оснащенный роликом, установленным с возможностью контакта с профильным опорным элементом, отличающее- с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения грузоподъемности стрелы, ее ось совмещена с осью шарнира кронштейна, а кривизна профильной поверхности опорного элемента в каждой ее точке выбрана в соответствии с формулой

0

5

-nvaflr 1 ;

где R - радиус-вектор или расстояние от любой точки профильной поверхности до оси шарнира поворота стрелы;

Q - силй веса стрелы со сварочным механизмом, приложенная к концу стрелы;

L - расстояние от конца стрелы до оси шарнира поворота стрелы;

Р - сила сжатия пружины штока;

ft- угол наклона стрелы к горизонту;

у- угол между направлением силы сжатия пружины штока и радиусом кривизны профильной поверхности опорного элемента;

I - расстояние от оси штока до оси стрелы.

Изобретение относится к сварке, в частности к устройствам для перемещения сварочных полуавтоматов, и может быть использовано в сварочном производстве при полуавтоматической сварке металлоконструкций. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение грузоподъемности стрелы. При перемещении сварного механизма 7, размещенного на конце стрелки 6, возникает противоопроки- дывающий момент от действия силы сжатия пружины II штока 5, размещенных в корпусе 4, связанном с кронштейном 2, за счет обкатывания ролика 10 по продольной поверхности 9 опорного элемента 8, жестко закрепленного на кронштейне 2. Ось стрелы 6 совмещают в одной плоскости с осью 12 шарнира кронштейна 2, а ось штока 5 и пружины 11 отнесена на заданное расстояние от оси стрелы 6. Кривизну профильной поверхности 9 определяют в соответствии с формулой R 2(QL cos ft - Р1)/Р sin 2 у, где R - радиус-вектор или расстояние от любой точки профильной поверхности до оси шарнира поворота стрелы; Q - сила веса стрелы со сварочным механизмом, проложенным к концу стрелы; L- расстояние от конца стрелы до оси шарнира ее поворота; Р - сила сжатия пружины штока; ft - угол наклона стрелы к горизонту; у-угол между направлением силы сжатия пружины штока и радиуса кривизны продольной поверхности; I - расстояние от оси штока до оси стрелы. Увеличение противоопрскидываю- щего элемента позволяет увеличить грузоподъемность стрелы и ее длину, что обеспечивает сварку швов большей протяженности. 2 ил. -г Ё

П

-7

Фиг,1

V

Фиг. 2