УСТРОЙСТВО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЦИСТЕРНЫ С КРИВОЛИНЕЙНЫМ КОНТУРОМ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для производства резервуаров цистерн с переменным продольным профилем и криволинейным контуром в поперечном сечении.
Резервуар цистерны с криволинейными сегментами сечения корпуса резервуара получается в результате обжатия трубной заготовки клешневыми захватами на многосекционном устройстве формообразования, жесткой фиксации деформированной заготовки в этих захватах на весь период сборки корпуса резервуара свинчиванием, склеиванием или сваркой.
Устройство формообразования цистерны может быть изготовлено и применено в технологиях, где используются цифровые модели проектирования и управления изготовлением корпусов, резервуаров и цистерн с разнообразными продольными и поперечными сечениями.
Из уровня техники известно, что в зависимости от исполнения поперечный разрез цистерны принимает форму круга, овала, прямоугольника, реже другой геометрической фигуры. Наиболее совершенной и близкой потребителю по техническому замыслу является цистерна некруглого сечения типа чемодан. Выбор потребителя в пользу некруглого поперечного сечения обуславливается большей вместимостью цистерны и пониженным положением центра тяжести резервуара при его движении с заполненным грузом.
Вместе с тем у разработчиков и поставщиков такого оборудования есть проблемы: а) возрастает ответственность за выбор грузового шасси, совместимого по устойчивости с цистерной некруглого сечения; б) возникают сложности с геометрическим раскроем и деформированием заготовки до требуемого контура; в) в серьезную техническую задачу превращается жесткая фиксация и сохранность профиля достигнутой деформации при сварочных работах на корпусе резервуара.
Задачей полезной модели является повышение производительности и технологичности изготовления цистерны с любым технически обоснованным контуром корпуса резервуара.
Известно устройство для сборки и сварки цистерны из двух полуобечаек (А.с. SU 1250434 A1; B23K 37/04; 19.03.1985). Верхняя полуобечайка собирается и сваривается на одном стенде, нижняя полуобечайка и вся цистерна на другом. Формообразующая конструкция полуобечаек каждого из стендов включает основание, смонтированную на основании матрицу для укладки заготовок полуобечаек. Формообразование частей резервуара осуществляется подвижным порталом с прижимами в виде полуколец для выравнивания и поджима полуобечаек. Недостаток устройства заключается в низкой производительности, которая обусловлена раздельной формовкой верхней и нижней полуобечаек и последующей их сборки.
В патенте на изобретение (А.с. RU 2338670 С1; B65D 8/04; 26.01.2007) функции формообразователя выполняет внутренний каркас резервуара, на который наматывается композитный материал и склеивается в стенки баллонов высокого давления. Изменяя форму каркаса, можно обеспечить любой контур поперечного сечения резервуара. Недостаток метода его применимость только при работе с композитными пластмассами.
При изготовлении резервуаров по (А.с. RU 2117613 С1; B65D 88/12; 20.07.1997) осуществляют разметку листов на карты, вырезают их, стыкуют между собой прихватками и собирают под сварку, производят сварку замыкающего стыка. Затем на вальцах производят калибровку обечайки до нужного контура в поперечном сечении и выдавливают технологические желоба методом штамповки. Недостатком такого способа является большое количество технологических переходов, невысокая производительность технологического процесса и трудности контроля поперечного контура цистерны на вальцах.
Наиболее близкими к заявляемой модели являются стенды для формообразования резервуара цистерны из кольцевой обечайки.
Внутреннее формообразование резервуара цистерны по патенту (А.с. RU 2082529 С1; B21D 51/14; B23K 37/04; 14.04.1997) заключается в том, что устройство формообразования устанавливают внутри кольцевой обечайки, деформируют обечайку растягивающими усилиями, направленными от оси к внутренней поверхности формуемой обечайки до образования внутреннего поперечного контура, соответствующего наружному контуру кольца жесткости.
После чего кольцо жесткости устанавливают вовнутрь обечайки, уменьшают величину растягивающих усилий с целью охвата периметра кольца жесткости внутренней поверхностью деформированной обечайки.
Стенд для наружного формообразования резервуара цистерны, разработанный на Грабовском автозаводе (Производство автоцистерн - обзор процесса [Электронный документ]. URL: http://metallicheckiy-portal.ru/articles/emkosti/proizvodstvo_avtocistern - obzor processa. Дата обращения 15.01.2020), получил повсеместное распространение в транспортном машиностроении. Изготовление корпуса цистерны заключается в размещении кольцевой обечайки между верхним и нижним формующими элементами, ее формовки путем принудительного перемещения верхнего формующего элемента по направлению к нижнему до упора, последующей установки колец жесткости во внутреннюю полость и их приварки обечайки для закрепления полученной формы. Принудительное движение подвижного формообразующего элемента относительно неподвижного осуществляется гидроцилиндрами. Прямолинейность поступательного движения верхнего подвижного элемента относительно неподвижного элемента снизу и их строгое расположение относительно друг друга обеспечиваются направляющими.
Недостатки способа изготовления резервуаров цистерны из кольцевой обечайки на известных стендах заключаются в неудовлетворительной технологичности. Возникает потребность в дополнительных контурных кольцах и высокая трудоемкость монтажа контурных колец во внутрь деформированной обечайки. Без этих колец формообразование контура поперечного сечения и сварка резервуара цистерны невозможны.
Сущность полезной модели заключается в создании устройства для изготовления резервуаров цистерн с любым технически обоснованным профилем и контуром резервуара цистерны.
Технический результат достигается путем проектирования корпуса резервуара цистерны в единой цифровой среде с производственными процессами раскроя, деформирования и скрепления заготовок на специально подготовленном устройстве.
Ключевым элементом новизны полезной модели, отличающем ее от других способов формования цистерны, является многосекционное устройство с клешневыми формообразующими захватами. На фиг. 1 представлена схема устройства многосекционного формообразования, где: 1 - рама устройства; 2, 3 - левая и правая клешни с замковым устройством «шип-паз»; 4 - одна типовая обжимная секция в сборе; 5 - гидростанция; 6 - система опорных матриц одной типовой обжимной секции; 7 - сварочная станция; а - шаг установки обжимных секций; N - количество обжимных секций; L-длина резервуара цистерны.
Рабочими органами устройства являются клешневые захваты, состоящие из правой и левой клешни, установленных попарно на общей раме устройства 1. Захват, включающий правую 2 и левую 3 клешни, образует обжимную секцию 4 с индивидуальным приводом каждой клешни от автономной гидростанции 5.
Перенос цифрового контура поперечного сечения цистерны на сборку обечаек трубной заготовки осуществляется через съемные опорные матрицы 6 путем обжатия ими трубной заготовки при смыкании клешневых захватов.
Для фиксации обечаек в деформированном состоянии и скрепления резервуара устройство формообразования комплектуется автономной сварочной станцией 7.
Изменяя профиль опорной матрицы, форму клешневых захватов обжимной секции, а также количество обжимных секций (N) и расстояние между секциями (а), можно изготавливать резервуары для цистерн различной длины (L), с контуром поперечного сечения любой формы.
На фиг. 2 изображена схема работы устройства на примере одной рабочей секции формообразования, где: 8 - загрузка трубной заготовки; 9 - выгрузка деформированного и скрепленного резервуара; 10 - гидроцилиндры управления клешневыми захватами; 11 - рычаги привода клешневых захватов; 12 - клешневой захват в замкнутом положении, соответствующем обжиму заготовки до финишного контура корпуса резервуара; 13 - клешневой захват в разомкнутом положении, соответствующем режиму загрузки трубной заготовки и выгрузки отформованного и скрепленного резервуара; 14 - крановая установка.
Устройство на фиг. 2 работает следующим образом: а) загрузка трубной заготовки 8 и выгрузка изготовленного резервуара 9 осуществляются крановой установкой при максимальном раскрытии клешней обжимной секции 4; б) после загрузки заготовки включается гидропривод управления гидроцилиндрами 10, изменяется длина вылета штоков гидроцилиндров и клешни 2 и 3 с помощью рычагов 11 перемещаются до упора на смыкание в положении 12; в) при движении клешней на смыкание трубная заготовка обжимается клешнями, повторяя контур системы опорных матриц на клешнях каждой обжимной секции; г) при упоре клешней 2,3 в замок соединение «шип-паз» закрывается, причем одинаково на всех секциях устройства. Для чего в гидроприводе клешней обжимных секций предусмотрена возможность управления каждым гидроцилиндром секции в отдельности. Такое решение позволяет вносить отдельные корректировки в контур продольного и поперечного сечения резервуара цистерны, когда возникает такая производственная необходимость, например, при настройке технологии.
После смыкания клешней: а) взаимное положение секций выравнивается, благодаря чему достигается геометрическая точность контура резервуара и сопряжение поверхностей под сварку; б) выполняются контрольные операции по проверке соответствия профиля конструкторской документации; в) обечайки заготовок свариваются сплошными сварочными швами или склеиваются; г) внутри резервуара закрепляются перегородки и волнорезы, с торцов крепятся днища, сверху - горловины, по бокам - монтажные петли, фланцы крепятся на днищах; д) по окончании сборочно-укрепительных работ клешневые захваты размыкаются и отводятся в положение 13 для выгрузки готового изделия и загрузки заготовок; е) готовый резервуар цистерны извлекается крановой установкой 14 из устройства формообразования (см. фиг. 2) и передается на комплектацию и монтаж другими устройствами и системами.
Один образец устройства многосекционного формообразования с клешневыми захватами был изготовлен предприятием-заявителем. На фиг. 3. показан общий вид этого устройства.
Работоспособность и эффективность формообразования были проверены при изготовлении автоцистерны некруглого сечения. На фиг. 4 приведена фотография автоцистерны, сформованной и изготовленной при помощи сварки в клешневых захватах.
Подтверждено, что раскрой и деформирование заготовок по цифровым алгоритмам конструкторских моделей, их фиксация и сварка в замкнутых клешневых захватах обеспечивают требуемую геометрическую точность и высокое качество эстетического исполнения цистерны не круглого сечения, как, например, показано на фиг. 5.
Устройство формообразования может быть изготовлено и использовано в технологиях, где применяются цифровые модели проектирования и управления изготовлением цистерн с разнообразным продольным и поперечным сечениями корпусов и резервуаров.