книги из ГПНТБ / Чекмарев, А. П. Гнутые профили проката

гофрированные, с покрытиями, термоупрочненные, с периодически повторяющимися гофрами и т. д.

Оборудование цеха наряду с агрегатами для производства про­ филей общего назначения имеет и специализированные профилегибочныё агрегаты, которые включают в себя специальные машины для продольной сварки, перфорации, гибки, резки, определяющие сортаментные возможности всей линии. Производительность таких агрегатов может быть достаточно высокой благодаря их узкой спе­ циализации, изготовлению профилей большими партиями, что поз­ воляет уменьшить затраты времени на перестройки и переналадки.

Рнс. 15. Расположение оборудования современного специализированного профнлегнбочного агрегата

Вкачестве примера современного специализированного агрегата рассмотрим агрегат для производства волнистых оцинкованных листов, разработанный Старо-Краматорским машиностроительным заводом (рис. 15).

Вкачестве исходной заготовки используют полосу шириной 700—1500 мм, толщиной 0,4—1,5 мм, смотанную в рулоны наружным диаметром 1000—1700 мм, внутренним диаметром 500 мм; макси­

филированию; профилирования (30 рабочих клетей); резки готовых, профилей; уборки и складирования профилей.

Всостав указанных участков входят следующие машины: колонка

споворотными штырями 1, загрузочная тележка 2, плавающий разматыватель 3, задающая машина с отгибателем 4, листоправильная машина 5, гильотинные ножницы 6, проводковые столы 7, следящие ролики 8, формовочный стан 9, летучие ножницы 10, рольганг за летучими ножницами 11, машина для сдува эмульсии 12, рольганг

40

перед укладчиком 13, сбрасыватель 14, укладчик 15, подъемный стол 16.

Оборудование профилегибочного агрегата имеет,некоторые осо­ бенности. В новых конструктивных решениях учтена специфика производства волнистых оцинкованных листов.

Колонка с поворотными штырями предназначена для создания запаса рулонов и установки их по одному против барабана разматывателя.

Привод ее осуществляется от гидроцилиндра через рычаг, что исключает люфты в приводе, свойственные передачам с зубчатыми колесами и рейками, и обеспечивает необходимую точность уста­ новки рулонов. Для обеспечения возможности непрерывного (од­ нонаправленного) движения вала со штырями приводной рычаг свободно охватывает вертикальный вал колонки, а для обеспечения

Загрузочная тележка предназначена для съема рулона со штыря накопителя и навешивания его на барабан разматывателя. Ком­ плекс загрузочных средств состоит из колонки с поворотными шты­ рями и загрузочной тележки, что позволяет осуществить простой и надежный способ центрирования рулона по оси барабана разма­ тывателя и постоянный ход подъемного стола при вертикальном перемещении рулона.

Момент соприкосновения стола с рулоном фиксируется конеч­ ным выключателем, который включает реле, определяющее время, подъема стола на заданную величину.

Разматыватель предназначен для приема рулонов-с загрузочной тележки, их центрирования по оси агрегата и поворота в положение, удобное для отгибки переднего конца, а также удержания вращаю­ щегося. рулона в процессе работы агрегата и создания необходимого натяжения полосы. Разматыватель снабжен системой перемещения перпендикулярно продольной оси агрегата. Это обеспечивает цен­ трирование полосы по оси агрегата в процессе разматывания и, сле­ довательно, исключает порчу кромок профилей.

Задающая машина с отгибателем отгибает передний конец полосы

изадает ее в последующие машины, агрегата. Ось поворотной рамы задающей машины с отгибателем совмещена с шейкой приводного вала, что позволяет сократить .габариты машины и уменьшить вели­ чину. отогнутого конца рулона. Листоправильная машина предназ­ начена для предварительной правки переднего конца рулона. Подъем

иопускание верхней траверсы осуществляется при помощи двух ■гидроцилиндров, что обеспечивает необходимую скорость вывода роликов из контакта с полосой и упрощает конструкцию машины.

Гильотинные ножницы предназначены для обрезки передних бракованных концов рулонов и выполнены с приводом нижнего ножа от гидроцилиндра. Проводковые столы предназначены для обеспечения передачи полосы между отдельными машинами агре­ гата и ее осмотра. Следящие ролики предназначены для .отсчета

41

мерной длины готовых профилей и синхронизации скорости полосы и летучих ножниц. Верхний следящий ролик выполнен холостым и жестко связан с датчиком импульсов.

Шестеренные клети стана имеют отношение диаметров шесте­ рен 1: 1. Это обеспечивает снижение перепада скоростей при профи­ лировании и, следовательно, уменьшение повреждений оцинкован­ ной поверхности. Учитывая большой диапазон высот формуемых профилей, система привода стана обеспечивает возможность исполь­ зования рабочих валков с основным диаметром 180—300 мм, что позволяет получить значительную экономию дорогостоящих профиль­ ных валков. Механизмы регулировки валков вынесены на сторону обслуживания, что обеспечивает ускорение настроечных операций, а также повышает безопасность труда обслуживающего персонала. Применение в приводе стана карданных валов с предохранительными элементами повышает надежность работы клетей. Установка перед станом специального задающего устройства облегчает захват полосы валками 1 клети.

Наличие двух приводов позволяет при формовке легких профилей снизить энергозатраты.

Летучие ножницы предназначены для разрезки непрерывно движущейся сформованной полосы в технологическом потоке агре­ гата. Анализ известных конструкций ножниц показал, что резку полос с высокими гофрами могут обеспечить летучие ножницы, ножи которых в процессе резания перпендикулярны поверхности разре­ заемого профиля и не имеют углового перемещения в относительном движении, что достигается применением механизма выравнивания скоростей. С целью сокращения зоны контакта ножей с металлом в данной конструкции ножниц оба ножа подаются на рез, при этом нижний нож имеет только подачу реза, без вынужденного холостого’ пробега. Для управления летучими ножницами используется про­ граммное электрическое устройство, обеспечивающее порезку про­ филя на мерные длины и синхронизацию скоростей профиля и ножниц.

Рольганги предназначены для транспортировки профилей от летучих ножниц к укладчику. Для сохранения цинкового покрытия профилей и снижения шума при их движении на осях роликов уста­ навливаются резиновые шайбы. Каждый второй ролик рольганга снабжен ребордами, которые обеспечивают центрирование профи­ лей по оси укладчика. Такая система позволяет избежать поврежде­ ния боковых кромок профиля. Над последним роликом рольганга устанавливается прижимной ролик с пневмоприводом, обеспечи­ вающий прижатие профиля к приводному ролику с целью создания (при необходимости) дополнительного усилия досылания на укладчик.

Машина для сдува эмульсии предназначена для удаления с по­ верхности движущегося профиля эмульсии и ее паров. Сдув эмуль­ сии осуществляется сжатым воздухом, подаваемым на профили при ■ помощи двух рядов сопел, расположенных снизу и сверху профиля. Угол наклона сопел можно изменять.

Сброс немерных передних или задних концов профиля с роль­ ганга перед укладчиком осуществляется сбрасывателем. Конструк­

42

ция сбрасывателя с уборкой профилей на сторону позволяет умень­ шить размеры агрегата.

Укладчик для приема профилей с рольгангов выполнен двух­ этажным. Это обеспечивает непрерывную работу агрегата при нали­ чии только одного кармана: при опускании подъемного стола с па­ кетом для передачи его на тележку выдвигаются специальные боко­ вые заслонки, собирающие профили, падающие с откидывающихся роликов. Укладчик снабжен передвижным упором консольного типа. Это обеспечивает хороший обзор места укладки профилей и улучшает условия обслуживания. Перед укладчиком установлен боковой досылатель, периодически используемый для выравнивания торцов профилей в пакете.

Для приема профилей с укладчика, шаговых опусканий и пере­ дачи пакета профилей на уборочную тележку предназначен подъем­ ный стол.

С целью упрощения конструкции привод подъема.и опускания стола выполнен в виде гидроцилиндра, связанного с рамой стола при помощи системы рычагов. Для исключения продольных переме­ щений стола используются роликовые направляющие.

Участок выгрузки предназначен для уборки пакетов с линии агрегата. Он представляет собой тележку на катках, приводимую от гидроцилиндра. С целью уменьшения хода подъемного стола опорная часть тележки выполнена в виде консольных балок, между которыми проходят лаги стола.

Ю. М. Матвеев и Е. М. Кричевский в работе [12], посвя­ щенной теоретическим вопросам формовки ленты на трубосварочных станах, приводили аналогию этого процесса с процессом профилиро­ вания, рассмотренным М. А. Лейченко [13]. Ими описано четыре типа калибровок, применяемых в трубоформовочных станах. Четыре способа калибровки рассматривают П. Т. Емельяненко и Б. Д. Жу­ ковский [14]. В более поздней работе [15] Ю. М. Матвеев предла­ гает три схемы формовки ленты (рис. 16).

Существующие многочисленные калибровки можно свести к трем основным типам. Первый тип (рис. 16,а) включает калибры, профили которых построены уменьшающимся радиусом. Этот тип калибровки наиболее распространен на наших заводах и широко применяется для труб диаметром менее 168 мм. Калибры второго типа (рис. 16,6) построены двумя радиусами, причем радиусы средних участков

43

больше радиусов крайних, обычно равных радиусов готовой трубы. Разновидностью этого типа калибровки является калибровка с гори­ зонтальным средним участком. Калибровка рассматриваемого типа применяется главным образом для производства труб малого и сред­ него диаметра из легированных сталей. Для третьего типа (рис. 16,й) характерны калибры, также построенные двумя радиусами, но ра­ диусы среднего участка, равные радиусу готовой трубы, меньше радиусов боковых участков. Частным случаем калибровки этого типа является калибровка с прямолинейными боковыми участками.

тельности гиба.

При формовке по способу I прямолинейный участок «£», который в процессе профилирования изгибается, суммируется с горизонталь­ ным участком полосы, а затем в каждом проходе формуется участок, соответствующий углу подгибки в этом проходе.

Длина други в промежуточном проходе (t = 1, 2, 3 . . .)

г

где а,- — суммарный угол подгибки в данном проходе г, град.; р — радиус нейтрального слоя.

Длина участка, который предстоит доформовать в последующих клетях:

к[ = L 2 — L{-

На рис. 17, / видно, что участок к уменьшается с увеличением угла подгибки.

В последнем проходе kt = 0, т. е. весь прямой участок превра­ тился в дугу. Участок kt при расчете ширины калибра нижнего и верхнего валков добавляется с двух сторон к горизонтальному участку, который в процессе профилирования не изменяется.

44

Прямолинейный участок полки профиля L x в процессе профилиро­ вания не изменяется. Участки k прибавляются к прямолинейному участку L x при расчете наклонной части калибра нижнего валка.

Для калибровки по способу I I I (рис. 17) характерно постепенное уменьшение радиуса изгиба до радиуса внутреннего закругления

готового профиля. Прямолинейный участок заготовки L 2 в процессе

45

где L2 — длина изгибаемого участка, которая во всех проходах остается постоянной.

Как видно из рис. 17, I и II подгибка постоянным радиусом пред­ ставляет собой последовательное деформирование по участкам. Сгибать один такой участок — значит деформировать элемент, у ко­ торого высота (толщина профиля) больше ширины (длины изгибае- 'мого участка), например при профилировании постоянным радиу­ сом полос толщиной более 2 мм. В этом случае возрастают удельные давления, деформация приводит к изменению поперечного сечения. Кроме того, значительно возрастают требования к точности изго­ товления валков.

При недостаточно точном изготовлении валков на закруглении

Разность окружных скоростей валков при формовке профиля по способу II в последних проходах увеличивается, что вызывает повы­ шенный износ валков и затрудняет освобождение полки профиля от защемления валками, поскольку последним формуется участок, наиболее удаленный от уровня формовки.

Разность окружных скоростей при подгибке полки профиля по способу I во всех проходах минимальна, и полку профиля легко освободить в любом калибре.

При профилировании швеллера 160x80x2,5 по I способу выяс­ нилось, что ширина основания профиля выходила за пределы плю­ сового допуска. Это объясняется тем, что ширина калибров умень­ шается в направлении формовки и профиль как бы раздвигает боко­ вые реборды нижнего валка (валки, как правило, изготовляются разъемными).

Наибольшее распространение получил способ III, заключающийся в последовательной подгибке полосы переменным радиусом, т. е.

водновременном деформировании всего участка закругления. Такой способ позволяет профилировать на одном комплекте

валков профили разной толщины. Небольшое несоответствие радиуса закругления валка длине дуги не сказывается отрицательно на процессе профилирования. Две чистовые клети обеспечивают полу­ чение профиля необходимой ширины с закруглениями номинального радиуса.

Способ III необходимо применять при калибровках профилей, имеющих промежуточные прямые участки. Примером может служить гнутый корытный профиль. На рис. 18 показана промежуточная

46

форма корытного профиля — участки L 2, находящиеся в нижнем и верхнем горизонтах, деформируются одновременно.

Формировать этот профиль I способом — значит образовывать место изгиба из участков металла, поступающих с периферийных прямых участков L 3 и Ь ъ т. е. перетягивать участки по наклонной

части калибра. При больших толщинах и большой поперечной жест­ кости это приведет к большим утонениям в местах изгиба, появлению трещин, искажению профиля.

При освоении профилей сложной формы с несколькими изгибами первоначально считали, что нужно гнуть каждый элемент отдельно. Для профилирования особо сложных профилей таким способом потре-

чаях существующих клетей может оказаться недостаточно.

В первой группе клетей профиль нужно, применяя способ III, гнуть по всему периметру (рис. 19), а в последующих клетях — доформовывать периферийные участки.

По III способу формуются, например, швеллеры, корытные и С-образные профили, ребристые плиты, гофрированные листы для железнодорожных вагонов, ряд профилей для сельского хозяй­ ства и т. д.

47

Выбор способа калибровки зависит от особенностей каждого профиля: соотношения его размеров, толщины исходной по­ лосы и т. д.

Многочисленные эксперименты показали, что уголок и другие профили, формуемые «на ребро», нужно калибровать только по II способу. Это связано с тем, что уголок при профилировании крайне неустойчив в.валках и в процессе его формовки наблюдалось пока­ чивание профиля (стрелки на рис. 20,а). При калибровке по способу II кривизна дуги профиля точно соответствует кривизне дуги валков каждой клети; длина ее увеличивается от клети к клети, а радиус не изменяется (рис. 20,6).

Если R > S, где R — конечный радиус изгиба, a S — толщина стенки профиля, то нужно применять подгибку постоянным радиу­ сом, чтобы длина дуги в каждой клети была близка к расчетной. Если конечный угол близок к 90°, то нужно применять способ II, если меньше — способ I (рис. 21).

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ШИРИНЫ ЗАГОТОВКИ

Определение ширины заготовки для гнутого профиля — нелег­ кая задача, так как условия деформации в местах изгиба сложны. Ширину исходной заготовки обычно определяют по длине нейтраль­ ного слоя профиля — слоя, который, как условно принято, не подвергается деформации от изгиба и поперечной вытяжки. Реально существующие утонение металла в местах изгиба и поперечная вытяжка заставляют вносить в результаты расчета существенную корректировку.

Радиус нейтрального слоя можно определить по формуле

где г — внутренний радиус;

5— толщина заготовки;

х— коэффициент нейтрального слоя.

Существует много способов определения коэффициента х. В. И. Да­ выдов и М. П. Максаков [16] предлагают следующие значения х для тонкого металла (S до 1,5 мм) в зависимости от величины г:

На Горьковском автозаводе при определении величины х руко­ водствуются следующей зависимостью;

По данным завода им. Лихачева, величина коэффициента ней­ трального слоя х в зависимости от отношения радиуса изгиба к тол­ щине. профиля составляет: '

48

Клегг [17] рекомендует для различных отношений r/S принимать следующие значения х:

чету ширины исходной заготовки нельзя признать удовлетворитель­ ными, так как они относятся к малым профилям, находящимся вне сортамента указанных станов. Эти данные дают заведомо завышен:, ные результаты, что практически исключает возможность добиться получения профиля необходимых размеров настройкой стана. Коэф­ фициент нейтрального слоя для сортамента этих станов, как пра­ вило, значительно меньше указанного.

При расчете ширины заготовки для профилей типа гнутых угол­ ков, швеллеров, корыт, зетов используются имеющиеся эмпириче­ ские формулы. К числу наиболее удачных из них относится формула, предложенная В. Г. Герасько:

Следует отметить, что формула дает хорошие результаты при углах подгибки, близких к 90°.

Для сложных профилей с большим числом мест изгибов резуль­