Способ гибки змеевиков и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B21D7/24 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к гибкетруб или прутков, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в атомном машиностроении при прозводстве длинномерных змеевиков теп- лообменных аппаратов.

Целью изобретения является разработка способа и устройства, обладающих более широкими функциональными возможностями при одновременном повышении качества гибки..

Поставленная цель достигается тем, что, в способе гибки змеевиков на двух полушаблонах с осевым сжатием и одновремен- ным формированием двух гибов, при котором закрепляют заготовку на полушаблонах так, чтобы точки приложения нагрузок

были расположены с противоположных сторон заготовок относительно ее продольной оси на расстоянии, определяемом из геометрии змеевика, и затем создают в заготовке изгибающие усилия путем приложения к ней изгибающих нагрузок, точки приложения которых совершают поворот по траекториям,соответствующим формируемым гибам, при непрерывном уменьшении расстояния между точками приложения изгибающих нагрузок на величину сформированных дуг, усилия осевого сжатия прикладывают к каждому изгибаемому участку заготовки противоположно друг другу в направлении точек приложения изгибающей нагрузки, располагая точки приложения усилий осевого сжатия за точками приложения изгибающей нагрузки,

00

Ј

СП

VI

О1

СО

при этом гибку ведут в две стадии, в каждой из которых равномерно поворачивают на 90° участок заготовки, заключенный между точками приложения изгибающих нагрузок, перемещая при этом, участок заготовки, расположенный между ее началом и первой по ходу технологического процесса точкой приложения нагрузок, перпендикулярно оси заготовки, а участок, расположенный между последней по ходу технологического процесса точкой приложения нагрузки и концом заготовки - по оси заготовки, причем одновременное перемещение соответствующих участков заготовки по оси заготовки, перпендикулярно ей, поворот на 90°, ведут в соответствии с соотношениями линейно круговой интерполяции, при этом) поворот точек приложения изгибающих нагрузок ведут со скоростью, равной скорости относительного вращения концов заготовки и, кроме того, при выполнении поворота участка заготовки одновременно контролируют соответствие перемещений точек приложения усилий осевого сжатия с длинами формируемых дуг, пропорционально изменяя величину соответствующего усилия осевого сжатия. Кроме того, после завершения первой стадии заготовку освобождают, изменяют расстояния между точками приложения нагрузки, затем вновь закрепляют на полушаблонах, прикладывают нагрузки и создают усилие осевого сжатия.

Для перемещения участков заготовки в соответствии с соотношениями линейно- круговой интерполяции используют изменение характеристик вращающегося на координатной плоскости радиус-вектора R, выдерживая при перемещении участков по оси заготовки и перпендикулярно ей приращения А X, Д Y их положений равными соответствующим приращениям ARx.A Ry проекций Rx. Ry вектора R и одновременно осуществляя поворот участка, заключенного между точками приложения изгибающих нагрузок, в направлении, противоположном вращению радиус-вектора R на угол А р, равный приращению , угла поворота радиус-вектора R. Причем первоначально заготовку закрепляют на полушаблоиах, определив центры формирования гибов заготовки, рассчитанные из геометрии .змеевика, в положение Хн,1 Y Н1 , являющиеся координатами конца радиус-вектора R, вращающегося в первой стадии вокруг точки с координатами, определяемыми радиусами гибов змеевика, .

я

Хщ (Rri+Rr2), Y

ш

i(Rri+Rr2),

в направлении, например, против часовой стрелки от положения Хм, YH1 до положения Хк1, Ук2, при котором вектор поворачивается на 90°, а во второй стадии центры формиро- вания гибов перемещают от положений

ХН2 (Rr1+Rr2), (4 + f (Rr1+Rr2),

являющихся координатами конца радиус- вектора R, вращающегося во второй стадии вокруг точки с координатами

Хц2 J(Rr1+Rr2), Уц2 | (Rr1+Rr2)

от положения ХН2, YH2 до положения, определяемого длиной прямого участка змееви- ка и радиусами гибов

XK2 L, Ук2 -(Rr1+Rr2).

При этом при гибке змеевиков серпантинного типа координаты центров формируемых гибов первоначально устанавливают (4 + л(РГ1 + Rr2)3, YH1 (Rri + Rr2), а конечное положение центров формируемых гибов первой стадии является начальным для второй

Хк1 - ХН2 (Rr1+Rr2), YK1 YH2 il+

(Rri + Rr2).

При гибке змеевиков, имеющих только нечетные П-образные участки длиной И, координаты центров формируемых гибов пер- воначально устанавливают

Хн1 -TL+1+ tf(Rri + Rr2). YH1 (Rri + a после окончания первой стадии конец заготовки, перемещающийся по оси Y освобождается от нагрузки и центр формирования гиба перемещается по оси Y

на величину It в положение YH2 4 + -п (Rri

+ Rr2), заготовку закрепляют на полушаблоне и создают осевое сжатие; конечное положение Хн1 центра формируемого гиба, перемещающегося на оси X, является начальным для второй стадии ХН2.

При гибке змеевиков, имеющих только четные П-образные участки длиной fc для

центров формирования гибов первоначально устанавливают с координаты

Хн1 + I2 + ar(Rr.i Rr2)J, YH1 (Rri + Rr2),

а после окончания первой стадии конец за- готовки, перемещающийся по оси X осво- бождают от нагрузки и перемещают по оси Y на величину г, при этом координатами центра формирования гиба устанавливают

YH2 -fL+ f(Rn + Rr2)l. . :. ;. „

заготовку закрепляют на полушаблоне X, создают осевое сжатие.

. При гибке змеевиков, имеющих четные и нечетные П-образные участки, первоначально устанавливают заготовку, чтобы центры формирования гибов были в положении

ХН1 - + 11 + 12 + JT(Rri + R,2), YHi - Rri + Rr2), а после окончания первой стадии конец заготовки, перемещающийся по оси X, освобождают от нагрузки и заготовку перемещают на величину 2, производят закрепление заготовки; конец заготовки, пе- ремещающийся по оси Y, освобождают от нагрузки и перемещают по оси Y на величину И, в положение, при котором у центра формирования гиба координата Y +

(RM + Rra). заготовку закрепляют на полушаблоне, создают осевое сжатие и производят операции второй стадии.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для гибки змеевиков, содержащее полушаблоны, установленные на суппорте и каретке, имеющих возможность перемещения по взаимно перпендикулярным направлениям, гибочные и калибрующие ролики, привод перемещения полушаблонов по направляющим, прижимы для фиксации заготовки на полушаблонах с приводами, управляющее, устройство и механизмы осевого сжатия с датчиками, имеющими приводы разжима, снабжено вторым приводом линейного перемещения полушаблонов, двумя приводами поворота гибочных и калибрующих роликов, двумя датчиками положения полушаблонов по ли- нейной координате, датчиком положения гибочного и калибрующего роликов первого полушаблона по повороту, причем каждый из полушаблонов связан с соответствующими ему приводом с датчиком, а управляющее устройство выполнено в виде блока числового программного управления с ли- нейно-круговой интерполяцией, входы которого подключены к выходам датчиков положения по линейным координатам, полушаблонов и повороту гибочного и калибрующего роликов первого полушаблона, первый, второй и третий выходы - к первым входам соответственно приводов линейного перемещения первого и второго полушаблонов и поворота гибочного и калибрующего роликов первого полушабло- на;, в четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы соответственно к приводам первого и второго прижимов, первому и второму приводам для перемещения гибочных и калибрующих роликов, параллельно второй направляющей одних роликов на суппорте, других - на каретке, кроме того, выход каждого датчика положения подключен через введенные преобразователи частоты следования импульсов в напряжение к вторым входам соответствующего ему привода перемещения, а выход датчика положения по повороту гибочного и калибрующего роликов первого полушаблона подан на вход привода поворота гибочного и калибрующего роликов полушэблона, зажимы механизмов осевого сжатия снабжены приводами перемещения и датчиками положения зажимов относительно гибочных и калибрующих роликов, а также соответствующими блоками управления, первые входы которых подключены одновременно к выходу датчика положения гибочного и калибрующего роликов первого полушаблона, вторые входы - к выходам соответствующих датчиков положения зажимов, а выходы - к приводам зажимов, входы управления которых подключены к восьмому и десятому выходам устройства управления, а приводы разжима зажимов - к десятому и одинадцатому выходам устройства управлений, при этом каждый блок управления содержит реверсивные счетчики, подключенные через циф- роаналоговые преобразователи к первому и второму входам суммирующего устройства, третий и четвертые входы которых подключены к выходам датчика давления и задатчи- ка усилия сжатия, выход суммирующего устройства подключен к входу управления регулируемого дросселя, подключенного к выходу дросселя, являющегося выходом управления и соединяющего привод зажима с источником давления, вход датчика давления также соединен с выходом дросселя, при этом входы реверсивных счетчиков являются входами блока управления.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2-5 алгоритмы работы устройства управления; на фиг.6 - типы изготавливаемых змеевиков: а) серпантинного типа; б) имеющего нечетные П-образные участки; в) имеющего четные П-образные участки; г) имеющего четные и нечетные П-образные участки; на фиг.7-11

- последовательное расположение центров полушаблонов и заготовки в процессе гибки: на фиг,7 - начальной установки, на фиг.8

- окончание первой стадии; фиг.9,10 - установка полушаблона и заготовки между стадиями при изготовлении змеевика, имеющего четные и нечетные П-образные участки; на фиг.11 - конечное положение.

Устройство для гибки змеевиков содержит гибочные полушаблоны 1 и 2, смонтированные на суппорте 3 и каретке 4, имеющих возможность перемещения во взаимно перпендикулярных направляющих 5 (ось X) и (ось Y). Приводы 7, 8 (например, с тиристор- ным управлением, предназначенные для

обеспечения перемещения полушаблонов посредством суппорта 3 и каретки 4 по направляющим, подключены первыми входами к первому и второму выходам управления следящими приводами (по коор- динате X и Y соответственно) устройства 9 управления в виде программно-управляемого блока, выбранного из условия обеспечения возможности контурного управления следящими приводами с линейно-круговой интерполяцией и дискретными приводами (напрмер. УЧПУ 2С42-65-04).

Датчики 10, 11 положения по линейной координате (например, ВЕ-178) полушаблонов 1 и 2 соответственно на координатной плоскости связаны с соответствующими приводами 7 и 8.

Выходы датчиков 10, 11 подключены: датчика 10 к первому, датчика 11 к второму входам приема сигналов от фотоимпульс- ных датчиков по координатам Y, X соответственно устройства 9 управления и, кроме того, через преобразователи частоты следования импульсов в напряжение соответственно 12 и 13 (выполненных, например на аналоговом перемножителе КР 525ПС2А и двух операционных усилителях КР 140 УД8, триггерах К561КТЗ, К561ТМ2, элементах -И ИЛИ-НЕ К561 ЛА7) к вторым входам приводов 7 и 8 соответственно.

Платформы 14 и 15, также смонтированные на суппорте и каретке, имеют возможность поворота вокруг осей вращения полушаблонов 1, 2 под действием приводов 16, 17 соответственно.

Привод 16 (например, тиристорый ЭПУ1-2 с двигателем ЭПФ) подключен к третьему выходу устройства 9 управления (выходу управления следящим приводом по координате Z).

Привод 17 представляет собой, например, шаговый ШД-5М с гидравлическим усилителем и блоком управления БУШ). Датчик 18 положения по повороту платформы 14 связан с приводом 16 и представляет собой, например, фотоимпульсный датчик ВЕ-178. Выход датчика 18 подключен к третьему входу приема сигналов от фотримпульсных датчиков (по координате Z устройства управления 9 и, кроме того, через преобразо- ватель 19, выполненный аналогично преобразователю 12. к второму входу привода 16, а также (для обеспечения синхронизации поворота платформы 14,15) к входу привода 17.

Полушаблоны 1, 2 имеют первый 20 и второй 21 прижимы, предназначенные для фиксации заготовки 22 на соответствующих полушаблонах 1 и 2. (Нагрузка для обеспечения закрепления заготовки на полушаблоне). Прижимы оснащены приводами 23, 24 (например, электромагнитными с гидравлическим усилителем и пружинным возвратом), подключенные через усилители (выполненные на элементах И406, на фиг. не показаны) с четвертым и пятым выходами управления дискретными приводами устройства управления.

В устройстве содержатся первый и второй гибочные и калибрующие ролики 25, 26, установленные на платформах 14, 15 соответственно, с возможностью как вращения вокруг собственных осей, параллельных осям полушаблонов, так и перемещения перпендикулярно продольным осям платформ, причем калибрующие ролики установлены так, что ось, проходящая через ось вращения ролика в направлении перемещения ролика, проходит одновременно через ось вращения соответствующего полушаблона, а гибочные ролики (с помощью которых обеспечивают изгибающую нагрузку) находятся (т.е. точки приложения изгибающей нагрузок) на некотором расстоянии от калибрующих, определяемом из обеспечения усилия гибки заготовки (например, 100 мм для гибки заготовки с максимальным диаметром до 50 мм и толщиной стенки до 4 мм).

Приводы 27, 28 соответствующих роликов 25, 26 выполнены аналогично приводам 23,24 и предназначены для обеспечения перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси платформ. Приводы 27, 28 подключены соответственно к шестому и седьмому выходам устройства 9 управления (выходам управления дискретными приводами).

Платформы 14, 15 снабжены механизмами осевого сжатия,представляющмми зажимы 29,30, установленные на платформах с возможностью перемещения вдоль плат- Формы, тричем ось, вдоль которой перемещается зажим, находится от оси полушаблона на расстоянии, равном радиусу соответствующего полушаблона, зажимьи 30 снабжены приводами31, 32 для перемещеня в продольном направлении, например гидро- цилиндрамм.имеющмиигидрораспределители электрическим управлением и пружинным возвратом и усилители на элементах И406. Приводы 31, 32 связаны с датчиками 33, 34 положения, например ВЕ-178, а входы управления приводов подключены к восьмому и девятому выходам устройств 9 управления. Кроме того, зажимы 29, 30 имеют соответственно приводы 35, 36 разжима зажимов, выполненные, например, аналогично приводам 23, 24, и подключенные к

десятому, одиннадцатому и двенадцатому выходам устройства 9 управления,

В устройстве, кроме того, имеется два блока 37, 38 управления, первые входы которых подключены одновременно к выходу датчика 18, вторые входы блоков управления подключены к датчикам 33, 34 соответственно. Блок 37 управления содержит реверсивные счетчики 39,40 (выполненные, например, на микросхемах К561Е15), входы которых являются первыми и вторыми входами блока управления.

Выходы счетчиков через цифроаналого- вые преобразователи 41, 42, выполненные, например, на микросхемах К594ПА1, под- ключены противофазно к первому и второму входам суммирующего устройства 43 (в качестве суммирующего устройства 43 может быть использован, например, усилитель мощности электронный УМЭ-100). Третий и четвертый входы суммирующего устройства подключены противофазно к задатчику 44 усилия сжатия и датчику 45 давления.

Задатчик усилия сжатия выполнен, например, в виде регулируемого источника на- пряжения, а датчик 45 давления, например, с электрическим выходом типа САПФИР. Выход суммирующего,, устройства 43 подключен к регулируемому дросселю 46, выполненному, например, на усилителе электрогидравлическом следящем типа УЭГС.

Выходом блока управления является гидропривод 47, соединяющий привод 31 через дроссель 48 с, источником давления (на фиг.не показан), например, с гидростанцией. Дроссель 48 выбирается из условия обеспечения необходимого расхода рабочей жидкости, обусловленного перемещением зажима в процессе гибки при необходмом давлении осевого сжатия. К тдропроводу 47 подключены также датчик 45 давления и регулируемый дроссель 46 со

сливным баком (на фиг. не показан) гидростанции. ---- .......

Блок 38 управления выполнен аналогично блоку 3. Выход блока 38, которым является гидропривод блока 3, подан к приводу 32.

Процесс гибки змеевика с помощью предлагаемого устройства для гибки змеевиков осуществляется следующим образом.

Предварительно данные о геометрии змеевика заносятся, например, с помощью клавиатуры в память устройства 9 управления. На задатчике 44 усилия сжатия устанав- ливается выходной сигнал, равный выходному сигналу датчика 45 давления при условии осевого сжатия, обеспечивающего

качественную гибку (определяется экспериментально).

Аналогично выставляется усилие сжатия на задатчике блока 38.

Затем выполняется операция начальной установки полушаблоноа 1, 2.

Работа устройства приведена одновременно с пояснением на конкретном примере.

При гибке змеевиков, имеющих четные и нечетные П-образные участки (фиг.6) с длиной прямолинейного участка L 10000 мм, длиной прямолинейных частей П-образ- ных участков li 300 мм, 2 400 мм и радиусами гибов Rri 100 мм, Rr2 200 мм соответственно (например, из заготовки трубной плети, состоящей из труб дучаметром 50 мм, толщиной стенки 4 мм, материал 12Х1МФ).

Полушаблон 1, центр которого является центром первого формируемого гиба, устанавливают в положение YH1 Rri + Rr2 300 мм (фиг.7). Для этого задают с помощью клавиатуру координату YH1 300 мм и включают ее отработку, При этом привод 7 отрабатывает задание по положению и скорости (например, 16000 мм/мин), поступающее с первого выхода устройства 9 управления на первый вход привода 7. Положение полушаблона 1 контролируется датчиком 10, выходной сигнал которого поступает на первый вход устройства 9 управления.

Преобразователь 12 преобразует частоту следования импульсов с датчика при перемещении полушзблона 1 в сигнал, пропорциональный этой частоте, а следовательно, скорости. Это обеспечивает обратную связь по скорости перемещения, поступающую на второй вход привода 7, Затем в начальное положение устанавливается полушаблон 2 (центр которого совпадает с центром второго формируемого гиба) .(фиг,7). Для этого с помощью клавиатуры задается координата

Хн1 4L + h+ 12 + яг(Rri + Rr2) (10000 ++300+ 400+3, 14 300) 11642 мм и включается ее отработка. При этом привод отрабатывает задание по положению и скорости перемещения в это положение, посту- пающее с второго входа устройства управления. Положение полушаблона 2 контролируется датчиком 10, выходной сигнал которого поступает на второй вход устройства 9 управления. Преобразователем 13 преобразуется скорость изменена выходного сигнала датчика 11 при перемещении полушаблона 2 в сигнал, пропорциональный этой скорости. Это обеспечивает обратную связь с приводом 8 и сигнал обратной связи поступает на его второй вход.

Затем выставляют заготовку 22 относительно полушаблона 1 с помощью механизмов перемещения (на фиг, не показано) на расстоянии по оси X L (т.е. на расстоянии 10000 мм для конкретного примера).

Фиксируют заготовку на полушаблонах с помощью прижимов 20, 21 по сигналам нулевого уровня на приводы 23,24 с четвертого и пятого выходов устройства 9 управле- ния (фиг.2). Подводят калибрующие и гибочные ролики 25, 26 к заготовке 20 по сигналам нулевого уровня на приводы 27,28 с шестого и седьмого выходов устройства 9 управления. Зажимают заготовку 22 зажимами 29,30 по сигналам нулевого уровня на приводы 35, 36 с десятого и одиннадцатого выходов устройства 9 управления. Создают осевое сжатие заготовки в зонах гибки по сигналам нулевого уровня на входы управления приводов 31,32 с восьмого и девятого выходов устройства 9 управления. При этом гидропроводы 47 блоков 37, 38 управления соединяются с рабочей полостью гидроцилиндров приводов 31, 32. Рабочая жидкость {на фиг. не показано) поступает от гидростанции через дроссели 48 в рабочую полость гидроцилиндров приводов 31,32. При этом давление в гидропрводах 47 возрастает.

. Под действием давления приводы 31, 32 сжимают заготовку 22 в зонах гибки. При достижении давлением уровня заданного усилия осевого сжатий выходной сигнал датчика 45 давления достигает уровня выходного сигнала задатчика 44. При дальнейшем повышении давления уровень выходного сигнала датчика 45 начинает превышать уровень сигнала задатчика 44.

При этом на выходе суммирующего устройства 43 появляется сигнал, приоткрывающий регулируемый дроссель 46, и рабочая жидкость из гидропривода сбрасывается через дроссель 46. Это обеспечивает снижение давления до заданного уровня.

Аналогичный процесс происходит и в блоке 38.

Затем производят первую стадии гибки. При этом одновременно перемещают полушаблоны 1, 2 из положений

Хн2 - iL + Н + |2 + лг(рг1 + Rr2)j 11642 мм,

Ун1 Rn -ь Rr2 300 мм, в положения

Хк1 -(Rri + Rr2) -300 мм,

YK1 - -В- + 11 + 2 + 7T/2(Rr1 + Rr2) - -111171 мм

и поворачивают калибрующие гибочные ролик 25,26 вокруг полушаблонов 1,2 относительно первоначального положения на 90°,

Управление перемещении полушаблонов 1, 2 гибочных и калирующих роликов осуществляют, используя изменен нехарактеристик радиус-вектора R, вращающегося

против часовой стрелки на координатной плоскости с координатам центра вращения ХЦ1 п /4 (Rri + Rr2) -235,5 мм, Y41 я/А (Rri н- Rr2) 235,5 мм из начального положения

0 + I1 + I2+ 7r/4(Rri + Rr2) -11642 мм

YH1 Rri + Rr2 300 мм до конечного положения ХК1 -(Rn + Rr2) -300 мм,

5 + l2 + 7r/2(Rri + Rr2) -11171 мм.

Перемещение полушаблонов ведут таким образом, чтобы приращения положений АХ, A Y полушаблонов были равны прира0 щениям проекций ARX, ARy радиус-вектора R на оси X, Y, а калибрующие и гибочные ролики поворачивают так, чтобы приращение угла поворота роликов было равно приращению угла поворота радиус5 вектора. Величины приращений AX,AY выбираются из условия обеспечения точности гибки, например 0,5 мм. В процессе гибки контролируют с помощью датчиков 33, 34, реверсивных счетчиков 40, цифроаналого0 вых преобразователей и входных цепей суммирующего устройства 43 (и аналоговых элементов блока 38) перемещение зажимов 29, 30 в направлении гибочных роликов 25, 26, обусловленное навивкой заготовки 20 на

5 полушаблоны 1, 2.

Кроме того, с помощью датчика 18, реверсивных счетчиков 39, цифроаналоговых преобразователей 41 и входных цепей суммирующего устройства 43 (и аналогичных

0 элементов блока 38) контролируют длины сформированных дуг на заготовке 22. Контролируемые величины сравнивают с помощью суммирующего устройства 43 блока 37 ( и аналогичного суммирующего устрой5 ства блока 38).

Результат сравнения используют для управления величиной усилия осевого сжатия, уменьшая давление рабочей жидкости и рабочей полости гидроцилиндров 31, 32 с

0 помощью суммирующих устройств 43 и регулируемых дросселей 46 (и аналогичных элементов блока 38), если перемещения превышает соответствующую длину дуги, и увеличивая в противном случае.

Перемещение полушаблонов 1, 2 и поворот гибочных роликов 25, 26 выполняется предлагаемым устройством для гибки змеевиков, в котором при этом в соответствии с алгоритмом устройство 9 управления отра5

батывает по заложенной в него стандартной программе линейно-круговую интерполяцию, причем в конкретном примере Хн1 - -11642 мм, YHI 300 м, ZH1 0°, центром ХЦ1 -235,5 мм, УЦ1 235,5 в положение, при котором Хк1 -300 мм, YK1 11171 мм, Z«1 90°.

Выходные сигналы устройства 9 управления поступают на приводы 7, 8, 16.

Обратная связь по положению полушаблонов 1, 2 и гибочных роликов 25, 26 осуществляется датчиками 10,11.18. Обратная связь по скорости перемещения осуществляется с помощью преобразователей 12, 13, 19чпреобразующих скорость изменения сигналов датчиков 10, 11,18 в сигналы, пропорциональные этим скоростям. Выходной сигнал датчика 18, поступающий на вход привода 17 поворота калибрующих и гибочных роликов 26, обеспечивает синхронный поворот роликов 26.

Суммирующие устройства 43 посредством регулируемых дросселей 46 (и аналогичных в блоке 38) уменьшают усилие осевого сжатия, если перемещения зажимов 29, 30 превышают длины сформированных дуг радиусами Rri, Rr2, и увеличивают в противном случае, что предотвращает появление гофров и овализации в зонах гибки.

По достижении полушаблонами 1, 2 соответственно координат ХК1 -300 мм, YK1 -11171 мм и одновременно поворота гибочных роликов 25, 26 на 90° первая стадия гибки заканчивается.

Начинается процесс перестановки полушаблонов и заготовки между стадиями.

В соответствии с алгоритмом (фиг.З) на пятом, седьмом, девятом и одиннадцатом выходах устройства 9 управления появляются сигналы высокого уровня, обеспечивающие отвод прижима 21, калибрующего и гибочного роликов 26, разжим зажима 30, отвод зажима 30. Поворачивают прижим 21 на 90° (привод поворота на фиг. не показан). Затем перемещают заготовку 22 с помощью полушаблона 1 на величину 2(фиг.9,400 мм в конкретном примере). В конце перемещения полушаблона 1 займет положение Y L + И + Л/2(Рг1 + Rr2) -10771 мм. Перемещение производится поступающим в соответствии с алгоритмом сигналом с первого выхода устройства 9 управления на привод 5 с использованием обратной связи с датчиком 10. Закрепляют заготовку 22 на полушаблоне 2, подводят калибрующий и гибочный ролики 26, зажимают зажим 30, создают осевое сжатие по сигналам нулевого уровня с пятого, седьмого, одиннадцатого и девятого выходов устройства 9

управления (в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.З).

Затем следует операция освобождения заготовки 22 от полушаблона 1. При этом на 5 четвертом, шестом, десятом и восьмом выходах устройства управления появляются сигналы высокого уровня, поступающие на приводы 23, 27, 35, 31 и обеспечивающие отвод прижима 20, калибрующего и гибоч0 ного роликов 25, разжим зажима 30, отвод зажима 30. Поворачивают прижим 20 на 90° (привод поворота прижима на фиг. не показан). Затем перемещают полушаблон 1 на величину И (т.е. на 300 мм в конкретном

5 примере, фиг,9). При этом он займет положение Y il + nil (Rri + Rr2) -10471 мм, При перемещении полушаблона 1 с первого выхода устройства 9 управления (в соответствии с алгоритмом на фиг.4) на вход

0 привода 7 поступает сигнал, обеспечивающий перемещение полушаблона в положение Y 40471 мм. Обратная связь по положению обеспечивается с помощью датчика 10, по скорости- преобразователем 12.

5 Закрепляют заготовку 22 на полушаблоне 1, подводят кадбрующий и гибочный ролики 25, нажимают зажим 30, создают осевое сжатие в зоне гибки по сигналам нулевого уровня с четвертого, шестого, десятого и

0 восьмого выходов устройства 9 управления (в соответстад с алгоритмом на фиг.4). Таким образом, операции по перемещению заготовки и полушаблонов между стадиями завершаются.

5 Затем начинают вторую стадию гибки, Одновременно перемещают полушаблоны 1, 2 из положений

ХН2 4Rn + Rr2) -300 мм ; YH2 -{L+ JT/2(Rri + Rr2) -10471 мм

0 в положение

Хк2 L 10000 мм, -(Rri + Rr2) -300 мм

и поворачивают калибрующие и гибочные ролики 25,26 относительно положен%заня5 того в конце первой стадиона 90° (фиг. 10, 11).

Управление перемещением полушаблонов 1, 2 гибочных и калибрующих роликов 25, 26 осуществляют, используя изменение

0 характеристик радиус-вектора R, вращающегося против часовой стрелки на координатной плоскости с координатами центра вращения

5 ХЦ2 лг/4 (Rri + Rr2) -235,5 мм, Я/4 (Rri + Rr2) -235,5 мм из начального положения ХН2 -(Rri + Rr2) -300 мм ; YH2 -{L + л:/2 (Rri + Rr2) -10471 мм

в положение

XK2 L -10000 мм,

YK2 4Rn + Rr2) -300 мм.

Перемещение полушаблонов ведут так. чтобы приращения положения АХ, A Y полушаблонов, были равны приращениям проекций Л RX, А Ну радиус-вектора на оси X, Y.

Калибрующие и гибочные ролики поворачивают так, чтобы приращение угла поворота роликов было равно приращению угла поворота &р R радиус-вектора. Величины приращений А X, A Y выбираются из условия обеспечения точности гибки, например 0,5 мм. В процессе гибки контролируют (с помощью входных цепей, суммирующих устройств 43 блоков 37, 38, связанных через цифроаналоговые преобразователи 42 блоков 37, 38 и реверсивные счетчики 40 блоков 37, 38 с датчиками 33,34 блоков 37, 38) перемещения зажимов 29, 30 в направлении гибочных роликов 25, 26, обусловленное навивкой заготовки на полушаблоны 1,2. Кроме того, с помощью входных цепей суммирующих устройств 43, связанных через цифроаналоговые преобразователи 36 и реверсивные счетчики 39 (блоков 37 и 38) с датчиком 18, контролируют длины сформированных дуг на заготовке 22.

В конкретном случае во второй стадии длины дуг LDI, Lo2 изменяются от , до LDI я/4 RI 78,5 мм, LD2 Я/4. R2 157 мм.

Контролируемые величины сравнивают с помощью суммирующего устройства 43,

Результат сравнения используют для управления величиной усилия осевого сжатия, уменьшая давление рабочей жидкости в рабочей полости гидроцилиндра 31, 32 с помощью суммирующих устройств 43 и регулируемых дросселей 46. если перемещения превышают соответствующую длину дуги и увеличивая в противном случае.

Перемещения полушаблонов 1, 2, поворот гибочных рликов 25, 26 выполняются предлагаемым устройством для гибки змеевиков, в котором при этом в соответствии с алгоритмом работы устройство 9 управления отрабатывает по заложенной в него стандартной программе линейно-круговую интерполяцию Хн2 -300 мм; YH2 -10471 мм; 2н2 90°; центром Хц2 235,5 мм, Yu2 - -235,5 мм; 10000 мм ;YK2 -300 мм: 160°.

Выходные сигналы устройства 9 управ- пений поступают на приводы 7,8, 16.

Обратная связь по положению пол- ушзбпонов 1, 2 v. гибочных роликов 25, 26

осуществляется датчиками 10,11,18. Обрат ная связь по скорости перемещения осуществляется с помощью преобразователей 12, 13, 19, преобразующих скорость изменения

сигналов датчиков 10, 11, 18 в сигналы, пропорциональные этим скоростям. Выходной сигнал датчика 18, поступающий на вход привода калибрующих гибочных роликов 26, обеспечивает синхронный поворот роликов 26.

Суммирующие устройства 43 (блоков 37, 38) посредством регулируемых дросселей 46 блоков 37, 38 уменьшают усилие осевого сжатия, если перемещения зажимов 29, 30

превышают длины сформированных дуг и увеличивают в противном случае, что предотвращает появление гофров и овализации в зонах гибки.

По достижении полушаблонами 1, 2 соответственно координат ХК2 10000 мм, YK2 -300 мм и одновременно поворота гибочных роликов 23, 24 до 2К2 180°, вторая стадия гибки заканчивается.

Для завершения цикла освобождают заготовку 22 от полушаблонов 1, 2 по сигналам устройства 9 управления, Возвращают прижимы 20, 21 в исходное состояние.

Для выполнения следующих гибов на заготовке 22 при изготовлении змеевика

вновь выполняют операции по начальной установке полушаблонов 1, 2 и заготовки 22 и процесс повторяется.

Аналогичным образом осуществляется изготовление и других типов змеевиков, при

этом оператором вносятся соответствующие изменения в начальные ХН1, YHi; X4i; Уц2; Хн2, YH2. Хц2, YH2, конечные условия Хк1, YK1, Хк2, YK2, определяемые геометрией змеевика, т.е. величинами L, h, (2, Rri. Rr2Предлагаемые способ и устройство обладают более широкими функциональными возможностями: позволяют изготовлять змеевики серпантинного типа разных радиусов гиба и имеющие П-образные участки с

применением осевого сжатия. Использование предлагаемых способа и устройства позволяет повысить качество гибки за счет исключения овализации.

Формул а изо бретен и я

1. Способ гибки змеевиков на двух полушаблонах с осевым сжатием и одновремен- ным формированием двух гибов, при котором закрепляют заготовку на полушаблонах так, чтобы точки приложения нагрузок

были расположены с противоположных сторон заготовок относительно ее продольной оси на расстоянии, определяемом из геометрии змеевика, и затем создают в заготовке изгибающие усилия путем

приложения к ней изгибающих нагрузок, точки приложения которых совершают поворот по траекториям, соответствующим формируемым гибам, при непрерывном уменьшении расстояния между точками приложения изгибающих нагрузок на величину суммы сформированных дуг, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей при одновременном повышении качества гибки, усилия осевого сжатия прикладывают к каждому изгибаемому участку заготовки противоположно друг другу в направлении точек приложения изгибающей нагрузки, располагая точки приложения усилий осевого сжатия за точками приложения изгибающей нагрузки, при этом гибку ведут в две стадии, в каждой из которых равномерно поворачивают на 90° участок заготовки, заключенный между точками приложения изгибающих нагрузок, перемещая при этом участок заготовки, расположенный между ее началом и первой по ходу технологического процесса точкой приложения нагрузки, перпендикулярно оси заготовки, а участок, расположенный между последней по ходу технологического процесса точкой приложения нагрузки и концом заготовки, - по оси заготовки, причем одновременное перемещение соответствующих участков по оси заготовки перпендикулярно ей и пово-. рот на 90° ведут в соответствии с соотношениями линейно-круговой интерполяции, при этом поворот точек приложения изгибающих нагрузок ведут со скоростью, равной скорости относительного вращения концов заготовки, при выполнении поворота участка заготовки одновременно контролируют соответствие перемещений точек приложения усилий осевого сжатия с длинами формируемых дуг, пропорционально изменяя величину соответствующего усилия осевого сжатия.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что после завершения первой стадии гибки заготовку освобождают, изменяют расстояние между точками приложения нагрузки, затем вновь закрепляют на полушаблонах, прикладывают нагрузки и создают усилие осевого сжатия.

3. Устройство для гибки змеевиков, содержащее полушаблоны, установленные на суппорте и каретке, имеющие возможность перемещения по взаимно перпендикулярным направляющим, гибочные и калибрующие ролики, приводы перемещения полушаблонов по направляющим, прижимы для фиксации на полушаблонах с приводами, управляющее устройство и механизмы осевого сжатия с зажимами, имеющими

приводы разжимг, or л и ч а ю щ веся тем. что, с целью расширения технологических возможностей при одновременном повышении качества, оно снабжено вторым при- водом линейного перемещения полушаблонов, двумя приводами поворота гибочных и калибрующих роликов, двумя датчиками положения полушаблонов по линейной координате, датчиком положения

0 гибочного и калибрующего ролика первого полушаблона по повороту, причем каждый из полушаблонов связан с соответствующим ему приводом и датчиком, а управляющее устройство выполнено в виде блока

5 числового программного управления с линейно-круговой интерполяцией, входы которого подключены к выходам датчиков положения по линейным координатам полушаблонов и повороту гибочного и калибру0 ющего роликов первого полушаблона, первый, второй и третий выходы - к первым входам соответственно приводов линейного перемещения первого и второго полушаблонов и поворота гибочного и

5 калибрующегороликовпервого полушаблона, а четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы - соответственно к приводам первого и второго прижимов, первому и второму приводам для перемещения гибочных и ка0 либрующих роликов параллельно второй направляющей одних роликов на суппорте, других - на каретке, кроме того, выход каждого датчика подключен через введенные преобразователи частоты следования им5 пульсов в направлении к вторым входам соответствующего ему привода перемещения, выход датчика положения по повороту гибочного и калибрующего роликов первого полушаблона подан на вход привода пово0 рота гибочного и калибрующего роликов второго полушаблона, причем зажимы механизмов осевого сжатия снабжены приводами перемещения и датчиком положения зажимов относительно гибочных и калибру5 ющих роликов, а также соответствующими блоками управления, первые входы которых подключены одновременно к выходу датчика положения гибочного и калибрующего роликов первого полушаблона, вторые вхо0 ды - к выходам соответствующих датчиков положения зажимов, а выходы - к приводам зажимов, входы управления которых подключены к восьмому и девятому выходам устройства управления, а приводы разжима

5 зажимов - к десятому одиннадцатому выходам устройства управления, при этом каждый блок управления зажимами содержит реверсивные счетчики, подключенные через цифроаналоговые преобразователи к jnepBOMy и второму входам суммирующего

устройства, третий и четвертый входы которого подсоединены к выходам датчика давления и задатчика усилия сжатия, а выход - к выходу управления регулируемого дросселя, подключенного к выходу другого дроссе- 5 ся входами блока управления, ля, являющегося выходом блока управления

и соединяющего привод зажима ком давления, вход датчика давл соединен с выходом второго др этом входы реверсивных счетчи

ся входами блока управления,

и соединяющего привод зажима с источником давления, вход датчика давления также соединен с выходом второго дросселя, при этом входы реверсивных счетчиков являют

Использование: в атомном машиностроении при производстве длинномерных змеевиков теплообменник аппаратов. Сущность изобретения: способ гибки змеевиков заключается в том, что гибку ведут в две стадии, на каждой из которых равномерно поворачивают на 90° участок заготовки, заключенной между точками приложения изгибающих нагрузок, При этом поворот на 90° ведут в соответствии с соотношениями линейно-круговой интерполяции. Поворот точек приложения изгибающих нагрузок ведут со скоростью, равной скорости относительного вращения концов заготовки. При повороте участка заготовки одновременно контролируют соответствие перемещений точек приложения усилий силового сжатия с длинами формируемых дуг, пропорционально изменяя величину соответствующего усилия осевого сжатия. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 11 ил. (Л С

Ф/г./

Г3

.

L

С

(

&)

Rrz

О

Кг

3

«о

Јг;

)

К га

«V

А I

Рчг. 6

9

г- «о

Ао.

|V

1Л м

V

и

Г1

ь

С

(г,Къ)1

с

(

Оо

if4 faef+e&gfa tJj

CD

S

ел 01

ur

Фи г.11