Способ транспортирования длинномерных тел вращения через зону нанесения покрытий Советский патент 1993 года по МПК B65G49/02 B05C13/02 

се их движения по транспортировочному рольгангу,

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому;эффекту к заявляемому объекту является способ транспортирования труб в зоне нанесения покрытий. Спиралеобразное нанесение покрытий осуществляется за счет вращательно-поступа- тёльного перемещения труб с помощью транспортировочного рольганга, создающего аксиальный и тангенциальный привод труб. В результате трубы, следующие одна за другой по рольгангу заключаются в непрерывное полимерное покрытие, которое разрезается для разделки труб ножом.

К недостаткам этого способа следует отнести невысокое качество покрытия и увеличение расхода материала покрытия, из-за нарушения постоянства скорости перемещения труб, вызываемое вибрационными колебаниями, обусловленными неодинаковой геометрической формой труб и конст- руктивно-технологичеекими параметрами траиспортировочных устройств.:

Целью предлагаемого способа является повышение качества покрытия при одновременном снижении нормы его расхода.

Поставленная цель достигается тем, что, в известном способе нанесения покрытия на тело вращения, включающим враща- тельно-поступательное перемещение длинномерных тел вращения с помощью транспортировочногр рольганга с одновременным нанесением и формированием покрытия, согласно предлагаемому техническому решению, каждое тело вращения при нанесении покрытия прижимают к приводным роликовым опорам транспортирующего рольганга с силой большей 0,7 и меньшей 1,2 веса части тела вращения, приходящейся на соответствующую роликовую опору..-.

Способ поясняется фиг. 1-3.

На фиг.1 показаны: а- главный вид; б - вид справа, в - вид слева. Точка К начало неподвижной правой системы координат OXYZ. Центр тяжести совпадает с точкой К. G - вес цилиндрического тела вращения, равномерно распределенный на Gi, 62. Сз. G4 по приводным роликовым опорам 1.2,3,4 (фиг.1а,б,в). Oi-0i -статическая ось вращения цилиндрического тела вращения, 5 - тело вращения. (0-0) - линия цент- ров масс поперечных сечений тел вращения.

На фиг.1,г показана схема расположе- ния осей тела вращения при различных условиях его работы. Линия О -О - ось роликовых опор условно принята за нейт0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ральную ось. Линия Oi-Oi - статическая ось тела вращения (геометрическое место точек, взятых в поперечных сечениях и остающихся неподвижными в пространстве при очень медленном проворачивании тела вращения), Линия 02-02 - упругая линия (совокупность точек, принадлежащих сечениям тела вращения и смещающихся вместе с телом вращения при его колебаниях) Для удобства анализа оси 0-0, Oi-Oi, 02-02 искусственно совмещены с осью роликовых опорО -О.

е - эксцентриситет (смещение статической оси Oi-Oi, в результате пригиба трубы, от оси роликовых опор О -О или несовпадение центра тяжести с точкой К) появляется в результате неточностей изготовления и неодинаковой плотности материала по объему тела вращения.

г - смещение упругой линии 02-02 с центром тяжести от статической оси Oi-Oi при изгибных колебаниях тела вращения.

На фиг.2 показаны поперечные сечения тел вращения и силы, действующие на них.

На фиг,2а представлено поперечное сечение и силы, вызывающие изгибные колебания тела вращения без его отрыва от роликовых опор. На фиг.2б - поперечное сечение и силы, вызывающие изгибание колебания тела вращения при его отрыве от одной из роликовых опор. Рц - неуравновешенная центробежная сила (Рц m ), появившаяся за счет эксцентриситета (е); m - масса неуравновешенная; о) угловая скорость вращения цилиндрического тела вращения; Рц,у и Рц.г - составляющие центробежной силы (Рц) по двум взаимно перпендикулярным направлениям; (О t - угол поворота; 1,3 - приводные роликовые опоры; 5 - поперечное сечение цилиндрического тела вращения; Oi - точка смещения центра тяжести (за счет эксцентриситета) и приложения Рц, Рцотр.. Рцуотр.. Рцготр. - центробежная сила и ее составляющие в случае отрыва тела вращения от роликовых опор; где: гпотр неуравновешенная масса при отрыве тела вращения от опоры (например, 1), равная части массы тела вращения, приходящейся на соответствующую опору до момента отрыва; г-дополнительное смещение центра масс из точки Oi в точку 02 за счет отрыва от роликовых опор; Рст - компенсирующее усилие, с которым тело вращения прижимают к роликовым опорам, равное центробежной силе при отрыве тела вращения и противоположно к ней направлено; 6 - траектория центра тяжести тела вращения без его отрыва от роликовых опор (фиг.2а,б); 7 - траектория центра тяжести

тела вращения при его отрыве от роликовых опор (фиг.2,б).

На фиг.2,в показано движение поперечного сечения тела вращения при прямой угловой синхронной процессии упругой линии вращающегося тела, то есть показаны четыре последовательных положения поперечного сечения вращающегося тела 5. Р - угловая скорость (фиг.2,в) движения тела вращения 5 вокруг оси роликовых опор О -О (фиг. 1,2) со- угловая скорость вращения цилиндрического тела 5 вокруг упругой линии Оа-Оа (фиг. 1,2,2в).

На фиг.3 показан график изменения скорости продольного перемещения труб в зависимости от прикладываемой компенсирующей нагрузки РСТ. Кривые 1 и 2 характеризуют пределы изменения скоростей (колебания скорости) при заданных постоянных значениях РСт. Кривая 3 - результирующая кривая, характеризующая изменение скорости от РСТ.

В статическом положении (фиг. 1) сила тяжести тела вращения 5, приложенная в центре масс на оси 0-0, равномерно распределяется по приводным роликовым опорам зоны нанесения покрытий на составляющие Gi,G2,G3,G4. Это возможно для цилиндрических тел вращения с постоянной плотностью материала и без искажений геометрической формы, Для таких тел вращения оси 0-0, Oi-Oi и Оа-Оа совпадают, что свидетельствует об идеально изготовленном теле вращения, которое практически невозможно получить.

При вращательно-поступательном движений реального тела вращения 5 за счет эксцентриситета (е) появляется неуравновешенная центробежнапя сила (Рц m оЯе), приложенная в точке Oi (фиг.2а). Эта неуравновешенная центробежная сила (Рц) при заданной угловой скорости (со) постоянна по величине и переменна по направлению.

Составляющие Рц вызывают вынужденные гармонические колебания тел вращения (5) по соответствующим осям с

одинаковой амплитудой (Рц m ) и сдвигом фазы на угол п 12.

Совместные действия выявленных из- гибных колебаний тела вращения и сил, возникающих под действием искаженной геометрической формы тела вращения и конструктивно-технологических параметров (например, роликовых опор) других транспортировочных устройств, приводят к его отрыву поочередно от приводных роликовых опор, что ведет к появлению различных крутящих моментов, передаваемых на

цилиндрические тела от приводных роликовых опор, а следовательно, и к появлению переменной скорости поступательного движения цилиндрических тел. В результате

снижается качество и увеличивается расход наносимого материала покрытия.

Но отрыв цилиндрического тела вращения (фиг.2,6) способствует одновременно смещению центра масс на расстояние г от

точки Oi до точки 02 и появлению новой неуравновешенной массы (т0тр), равной массе части тела вращения 5, приходящейся на опору 1 до момента ее отрыва. Это приводит к увеличению абсолютной величины

центробежной силы по сравнению с предыдущим значением Рц (фиг.2а), которая в свою очередь будет увеличивать амплитуду изгибных колебаний, а, следовательно, и неравномерность продольного перемещения

тела вращения 5. Центробежная сила при отрыве, равная

Рц.отр гпотр а(г+ е)

(1)

вызовет незатухающие изгибные колебания.

Устранить возникшие незатухающие изгибные колебания тела вращения 5 и обеспечить тем самым их равномерное перемещение можно путем устранения эксцентриситета (е), что практически не представляется возможным; совмещения упругой и статической линий с осью опор (фиг.1,г) за счет увеличения жесткости цилиндрического тела вращения (фиг, 1 ,б) между приводными роликовыми опорами 1 и 2 за счет их сближения, что частично осуществимо; а также путем компенсации неуравно- вешенной силы Рц.отр (фиг.2,6), что осуществимо, если приложить к цилиндрическому телу вращения 5 силу РСт. равную Рц.отр противоположно направленную и синхронно изменяющуюся с той же частотой со, что и Рц.отр. Практически это выполнимо, если цилиндрическое тело вращения 5 (фиг.2б) в процессе его вращательно-по- ступательного движения в интересующей зоне (например, зоне покрытия) прижать к роликовым опорам силой РСт равной Рц.отр, т.е. выполнить условие

Рц Рц,

ц,отр

(2)

Однако это условие неустойчивого рав- новесия, так как любой случайный фактор может привести к резкому увеличению Рц.отр. Поэтому для получения устойчивого равновесия необходимо, чтобы выполнилось следующее условие

РСТ- Рц.отр

Без больших погрешностей для практических целей можно Рст приравнять к GI.

Но так как GI определялось с большим запасом устойчивости, то можно установить для РСТ такой интервал значений в районе Gi, при котором значения Рст в заданном интервале были бы больше Рц.отр. Так как Gi можно определить зная вес трубы и количество роликовых опор (количество роликовых опор всегда 4, т.к. они образуют соединением попарно две опоры в зоне нанесения покрытий, т.е. образуют 2-опорную балку), то интервал значений РСт можно определить только экспериментально, путем определения колебаний скорости продольного перемещения трубы от действия постоянно прикладываемых нагрузок в интервале значений Gi, больших Рц.отр.

Изобретение иллюстрируется следующим примером конкретного выполнения. На Харцызском трубном заводе покрытию подвергались цилиндрические трубы диаметром 1430 мм. Трубы покрывались полиэтиленом. В процессе вращательно- поступательного движения от приводных роликовых опор цилиндрическая труба прижималась к четырем приводным роликовым опорам в зоне покрытия усилием РСт 1500 кг при общем весе трубы в 6000 кг. При этом расстояние между приводными роликовыми опорами вдоль оси вращения было равно диаметру цилиндрической трубы, то есть Р 1420 мм.

В ходе эксперимента было установлено, что в интервале значений 0,7 Gi Рст 1,2Gi

(т.е. при 1500 кг имело место нера- венетво 1050 кг 1500 кг 1800 кг) скорость продольного перемещения труб постоянна .и равна 1 м/мин, что наглядно представлено

5 на графике (фиг.З) в виде вертикальной прямой, и соответствует увеличению качества покрытия на 10-15% и снижению расхода материала покрытия на 3-4 кг на тонну трубы.

10 Эффективность предлагаемого способа оценивали по качеству покрытия (адгезии и сплошности покрытий и экономии его материала, по расходу полиэтиленового материала покрытия).

15 Адгезия определялась по методике, изложенной в ТУ 14-3-1050-81, в Н/см.

Сплошность покрытия оценивали по отсутствию пробоя путем приложения высокого напряжения в 20 кВ от установки

20 Poroscbp с пределами измерений от 0- 30 кВ.

Расход покрываемого материала определяли весовым методом в килограммах на тонну трубы. ..:.. . .

25. : ..

Результаты сравнительных испытаний показали, что предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет повысить ад- гезию покрытия на 10-15%, а расход

30. материала покрытия снизить на 3-4 кг на тонну трубы.

Предлагаемый способ предлагается внедрить на Харцызском трубном заводе, при этом ожидаемый экономический эффект

35 составит 160 тыс.рублей за счет улучшения качества продукции и снижения расхода материала покрытия.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ транспортирования длинномерных тел вращения через зону нанесения покрытий, включающий враща- тельно-поступательное перемещение длинномерных тел вращения с помощью транспортировочного рольганга с одновременным нанесением и формированием покрытия, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества покрытия при одновременном снижении нормы его расхода, каждое тело вращения при нанесении покрытия прижимают к приводным роликовым опорам транспортирующего рольганга с силой большей 0,7 и меньшей 1,2 веса части тела вращения, приходящейся на соответствующую роликовую опору.

Фиг. д.

Составитель А.Поворин Редактор В.Трубчеик.о Техред М.МоргенталКорректор Я.Король

Заказ 441Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5