МОБИЛЬНЫЙ НАПЛАВОЧНЫЙ КОМПЛЕКС «САРМАТ НК 450»
MOBILE SURFACE COMPLEX "SARMAT NK 450"

Изобретение относится к специализированным станкам для восстановления или ремонта цилиндрических изделий путем наплавки металла с помощью электродуговой сварки на их внутреннюю или внешнюю поверхности и может быть полезен для восстановления трубопроводов различного назначения непосредственно на месте ремонта без необходимости транспортировки труб в ремонтную зону для их обработки на стационарных станках.
Из уровня техники известно устройство для наплавки поверхностей деталей (RU 2102182 C1, МПК B22D 19/10, В23Р 6/00, опубл. 20.01.1998). Устройство содержит раму с установленными на ней приводом вращательного движения водила со сварочной головкой, а также турникет для размещения и подачи сварочной проволоки. При этом водило установлено на введенном в устройство суппорте, снабженном механизмом радиального перемещения суппорта, имеющим привод, выполненным в виде размещенного в корпусе диска, имеющего на одной торцевой поверхности многовитковую спиральную канавку для размещения в ней выступов, выполненных на обращенной к диску поверхности суппорта, а на другой зубчатый венец, входящий в зацепление с конической шестерней, установленной на выходном валу привода механизма радиального перемещения суппорта, при этом сварочная головка соединена с рамой посредством координатного узла, обеспечивающего перемещение сварочной головки в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Недостатком известного устройства является его низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции станка. Кроме того, станок выполнен стационарным и не может использоваться в качестве мобильного средства для восстановления цилиндрических изделий.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана установка для наплавки цилиндрических изделий (RU 146548 U1, МПК B23K 9/04, опубл. 10.10.2014). Установка содержит наплавочный аппарат с источником питания и механизм вращения изделия с передней и задней бабками, при этом она снабжена одним или более ультразвуковыми излучателями, выполненными с возможностью контактирования с поверхностью обрабатываемого изделия.
Недостатком известной установки является сложность ее адаптации для восстановления цилиндрических изделий, преимущественно труб, непосредственно на месте ремонта. Кроме того в конструкции установки не предусмотрены узлы, обеспечивающие возможность плавного изменения скорости вращения ее привода.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка мобильного наплавочного станка, обеспечивающего восстановление цилиндрических изделий различного диаметра, в частности труб, непосредственно в зоне ремонта.
Указанная задача решена тем, что мобильный наплавочный станок содержит размещенный в кожухе одноступенчатый редуктор, состоящий из ведущего и ведомого зубчатых колес, установленных на подшипниках в корпусе со съемной крышкой. Ведущее зубчатое колесо посажено на вал многоступенчатого мотор-редуктора, закрепленного на упомянутой съемной крышке и снабженного блоком управления с возможностью изменения скорости и направления вращения мотор-редуктора, а ведомое зубчатое колесо совмещено с выполненными в торце кожуха, корпусе и крышке соосными отверстиями, при этом в отверстии втулки ведомого зубчатого колеса с помощью шлицевого соединения установлен полый ходовой винт. На внешней торцовой поверхности съемной крышки закреплена винтовым соединением центральная втулка, в боковой поверхности которой выполнен продольный вырез, при этом она с одной стороны выполнена заодно с призматическим фланцем, а с другой стороны имеет уступ, на котором установлена направляющая втулка с фланцем, закрепленная в отверстии торца упомянутого кожуха, при этом полый ходовой винт проходит через отверстия центральной и направляющей втулок, а на торцовой поверхности призматического фланца установлен узел продольной подачи ходового винта, содержащий ось, закрепленную на упомянутой поверхности фланца, с шарнирно установленной на оси прижимной планкой, снабженной Г-образным рычагом, и закрепленной на ней разрезной гайкой, выполненной с возможностью зацепления с ходовым винтом. Головка Г-образного рычага выведена в S-образный паз, выполненный в боковой поверхности упомянутого кожуха, а прижимная планка подпружинена пружиной, упирающейся в ограничительную планку, закрепленную на верхнем торце призматического фланца. В полости ходового винта закреплена наплавочная штанга, втулка держателя с закрепленным в ней сварочным мундштуком, и втулка ввода, установленная с возможностью подачи через нее наплавочной проволоки и подключения к сварочному аппарату.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков мобильного наплавочного станка, является возможность передачи ходовому винту от многоступенчатого мотор-редуктора вращательного движения за счет применения в конструкции станка одноступенчатого редуктора, а так же продольного прямого или обратного линейного перемещения ходового винта с помощью узла продольной подачи, включающего в себя подпружиненную пружиной разрезную гайку, снабженную Г-образным рычагом, обеспечивающего возможность включения и отключения винтовой продольной передачи. Упомянутые особенности станка делают возможным его использование для наплавки изношенных поверхностей в условиях проведения ремонта цилиндрических изделий, например труб, непосредственно в зоне ремонта восстанавливаемого агрегата.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен внешний вид станка в сборе в изометрической проекции; на фиг. 2 приведен разнесенный внешний вид станка в изометрической проекции со стороны одноступенчатого редуктора; на фиг. 3 показан разнесенный вид редуктора с корпусом и узлом продольной подачи; на фиг. 4 показана наплавочная штанга, устанавливаемая в ходовой винт в разрезе; на фиг. 5 приведен внешний вид приспособления-штатива, который может использоваться для установки станка на ремонтируемом агрегате.
Мобильный наплавочный станок устроен следующим образом.
Его основой является одноступенчатый редуктор, размещенный в кожухе 1 и состоящий из ведущего 2 и ведомого 3 зубчатых колес, соединенных зубчатой передачей, установленных на подшипниках в корпусе 4 со съемной крышкой 5, при этом ведущее 2 зубчатое колесо посажено на вал многоступенчатого мотор-редуктора 6, закрепленного на съемной крышке 5, а ведомое 3 зубчатое колесо совмещено с выполненными в торце кожуха (на фигурах условно не показано], корпусе 4 и крышке 5 соосными отверстиями 7, 8, при этом в отверстии втулки ведомого 3 зубчатого колеса с помощью шлицевого соединения установлен полый ходовой винт 9, выполненный с возможностью закрепления в его внутренней полости наплавочной штанги 10. На внешней торцовой поверхности крышки 5 закреплена винтовым соединением центральная втулка 11 выполненная заодно с призматическим фланцем 12, в боковой поверхности которой выполнен продольный вырез, а на уступе в ее верхней части установлена направляющая втулка 13 с фланцем 14, установленная в отверстии торца 15 кожуха 1 и закрепленная на упомянутом торце, при этом отверстия центральной и направляющей втулок 11, 13 совмещены с полым ходовым винтом 9. На торцовой поверхности призматического фланца 12 установлен узел продольной подачи, содержащий ось 16, закрепленную на упомянутой поверхности фланца 12, с шарнирно установленной на оси прижимной планкой 17, снабженной Г-образным рычагом 18, и закрепленной на ней разрезной гайкой 19, при этом головка рычага выведена в S-образный паз 20, выполненный в боковой поверхности кожуха 1, а прижимная планка 17 подпружинена пружиной 21, упирающейся в ограничительную планку 22, закрепленную на верхнем торце призматического фланца 12.
В качестве двигателя мотор-редуктора 6 целесообразно применить электродвигатель постоянного тока, например модели ZGX50RHH (ZGX50RHH // ALIExpress.ru URL: https://aliexpress.ru/popular/zgx50rhh.html (дата обращения: 17.09.2021). Многоступенчатый редуктор мотор-редуктора 6 целесообразно выполнить планетарным, при этом он может иметь разное число ступеней, в зависимости от диаметра обрабатываемых цилиндрических поверхностей. Так, например, при обработке малых цилиндров, имеющих диаметр от 40 до 200 мм, редуктор может иметь четыре ступени, а при обработке больших цилиндров, имеющих диаметр от 200 до 450 мм, редуктор может иметь пять ступеней.
Блок управления мотор-редуктора 6 может быть построен на основе шестиконтактного тумблера на два положения, обеспечивающего реверс двигателя, коммутирующего источник питания постоянного тока с электродвигателем мотор-редуктора, при этом для регулирования скорости вращения ротора электродвигателя в цепь питания может быть введен подстроечный резистор.
Другой возможный способ реализации блока управления заключается в применении известной мостовой Н-схемы включения двигателя на основе транзисторов, работающих в ключевом режиме, позволяющих приложить напряжение к нагрузке в разных направлениях, при этом управление транзисторами осуществляется подачей ШИМ-сигнала на их базы с управляющих выходов блока управления. В этом случае блок управления может быть реализован на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное системной шиной с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных и периферийными устройствами: универсальными двунаправленными GPIO-портами ввода-вывода, таймером-счетчиком для реализации аппаратного модулятора ШИМ-сигнала, многоканальным аналого-цифровым преобразователем, универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART и другими. При этом линии GPIO-портов ввода-вывода микроконтроллера могут использоваться как управляющие выходы блока управления, к ним также могут быть подключены блок ввода данных, выполненный, например, на основе кнопочной клавиатуры, и блок индикации, представляющий собой LCD-индикатор или линейку семисегментных индикаторов; к линиям аналого-цифрового преобразователя могут быть подключены концевые датчики положения ходового винта 9 и оптические или индуктивные датчики скорости, регистрирующие скорость его вращения, а к универсальным синхронно-асинхронному приемопередатчику USART может быть подключен блок беспроводной связи с удаленной системой управления станком, представляющий собой радиомодуль или Wi-Fi адаптер.
Мобильный наплавочный комплекс используют следующим образом.
Первоначально в ходовой винт 9 устанавливают наплавочную штангу 10 (фиг. 4), состоящую из внешней трубы 23 длиной L = 1046 мм и диаметром D = 30 мм, внутри которой на входе установлены изолятор втулки ввода 24 наплавочной проволоки, с установленной в нем в корпусе 25 втулкой ввода 26, зафиксированной фиксаторами 27, выполненными в виде шариков, установленных в полукруглых пазах втулки 26, а на выходе трубы установлены изолятор втулки 28 держателя сварочного мундштука, в котором установлена втулка держателя 29. Внутренний диаметр упомянутых втулок составляет d = 30 мм, а между ними внутри внешней трубы 23 закреплена направляющая трубка 30 для наплавочной проволоки.
Предварительно корпус 4 станка закрепляют, удерживая его за ручки 31, с помощью втулки 32 в отверстии проушины 33, закрепленной в двух шарнирно сочлененных планках 34, установленных на штативе 35 (фиг. 5), после чего штатив 35 монтируют на опоре (на фигурах условно не показана), предварительно закрепленной на ремонтируемом изделии.
Ходовой винт 9 с наплавочной штангой устанавливают в отверстия 7, 8 редуктора таким образом, чтобы втулка 29 держателя сварочного мундштука находилась со стороны корпуса 4, при этом внешнюю трубу 23 штанги фиксируют цанговой втулкой 36 и обжимают гайкой 37. Далее во втулке 29 закрепляют сварочный мундштук с углом наклона 35…40° к наплавляемой поверхности (на фигурах условно не показан), а со стороны втулки 26 вводят в направляющую трубку 30 наплавочную проволоку.
После выполнения указанных операций к втулке 26 подключают первый конец сварочного рукава и фиксируют его с помощью быстроразъемного соединения, второй конец сварочного рукава подключают к соответствующему разъему сварочного аппарату, затем к полуавтомату и ремонтируемому изделию подключают обратный провод (массу), далее сварочный аппарат подключают к электрической сети общего назначения и включают его.
С помощью органов управления блока управления мотор-редуктора 6 настраивают скорость вращения ходового винта 9 и направление его продольного хода, Г-образный рычаг 18 фиксируют в S-образном пазе 20 в нижнем положении, освобождая пружину 21, обеспечивающую надежный прижим разрезной гайки 19 к ходовому винту 9, включая тем самым продольную подачу, при этом во время хода винта втулки 11 и 13 выполняют для него функцию направляющих элементов. После выполнения всех описанных выше подготовительных операций на сварочном аппарате нажимают кнопку зажигания дуги и осуществляют операцию наплавки.