ТЕХНОЛОГИЧЕСКЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК С ПОПЕРЕЧНО-ГОФРИРОВАННЫМИ СТЕНКАМИ

Полезная модель относится к производству штучных или погонажных профильных элементов с двутавровой формой поперечного сечения, изготовляемых из металла, и может быть использована для производства балок, колонн, рам, ферм.
Известны и широко применяются устройства для изготовления сварных конструкций с первоначальным формообразованием - гибкой деталей, набора и последующей сваркой, как правило, в стендах и постелях с соответствующей криволинейной поверхностью. После операции сварки для таких конструкций требуется устранение полученных сварочных деформаций изгибом на прессах или местными нагревами (см. Куклин О.С., Михайлов B.C., Ширшов И.Г. Проблемы повышения качества изготовления корпусных конструкций. Л., Судостроение, 1988 г.).
Эти традиционные методы изготовления сварных конструкций требуют большого объема пригоночных работ вручную с высоким уровнем трудоемкости.
Известны также линии и устройства для них описанные в следующих источниках информации: «Производство гнутых профилей (оборудование и технология) / под редакцией И.С.Тришевского. М.: Металлургия, 1982, с.249», «Тришевский И.С. и др. Оборудование для производства холодногнутых профилей проката за рубежом (ЦИНТИАМ). М.: Металлургия, 1964». Известные линии не предназначены для изготовления профилей двутаврового поперечного сечения, используемых для изготовления балок и ферм.
Известно устройство «Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных профилей», (Авторское свидетельство СССР 1796311, В 21 D 5/06, опубл. 23.02.1993). Известная линия содержит установленные в технологической последовательности рулонницу подающую в виде разматывателя рулонов и подающего устройства, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, устройство измерительное, электрический привод с пультом управления и приемный стол.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является «Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей, содержащая разматыватель рулонов, подающее устройство, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, пульт управления и приемный стол» (Патент РФ №2184634, МПК В 21 D 5/06, опубл. 10.07.2002).
Известные линии также непригодны для изготовления двутавровых балок, так как не содержат устройств для сборки и сварки основных элементов балки: стенки и полок.
В основу полезной модели положена задача создать технологический комплекс для изготовления двутавровых балок с тонкостенным профильным элементом, который за счет образования в стенке поперечных гофров с задаваемыми параметрами в соотношении друг с другом, с высотой стенки профильного элемента и прочностными характеристиками материала снизит расход материала при сохранении требуемой несущей способности. При этом технологическая последовательность, в которой расположено оборудование комплекса, такова, что позволяет автоматизировать изготовление двутавровых балок, при этом обеспечить возможность переналадки отдельных агрегатов для изготовления балок разной длины и высоты.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в том, что за счет предлагаемого взаимного расположения агрегатов комплекса и их описанных ниже функциональных возможностей обеспечивается получение высококачественного профиля двутавровой балки из полосовой заготовки.
Поставленная задача достигается тем, что технологический комплекс для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками, содержащий установленные в технологической последовательности разматыватель рулонов, правильное устройство, профилегибочный агрегат, устройство для поперечной резки, пульт управления и приемный стол, оснащен последовательно размещенными участком для производства полос и линией для изготовления полок, при этом перед профилегибочном агрегатом размещено устройство для продольной резки полосы, а по ходу подачи профилированной стенки последовательно размещены связанные между собой выходной стол с кассетными стеллажами-накопителями полок и участок сборки и сварки балок.
Кроме того, участок для производства полос включает машину термической резки и отделение зачистки заготовок полос.
Кроме того, линия для изготовления полок включает связанные между собой машину для разделки кромок, сварочный пост, устройство для зачистки полос, ленточнопильный станок и транспортную систему.
Кроме того, устройство для поперечной резки выполнено в виде гильотинных ножниц с гидравлическим приводом.
Кроме того, устройство для продольной резки полосы выполнено в виде двух пар валов с дисковыми ножами.
Гибкая схема технологического комплекса позволяет повысить плотность использования производственной площади за счет компактного размещения оборудования.
Выполнение устройства для продольной резки в виде двух пар валов с дисковыми ножами обеспечивает направленную подачу заготовки в формующие роликовые пары.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображен технологический комплекс для производства двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками.
На фиг.1 изображен вид сверху технологического комплекса для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками, где:
1 - участок для производства полос;
2 - линия для изготовления полок;
3 - поточная линия для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками;
4 - машина термической резки;
5 - отделение зачистки заготовок полос;
6 - машина для разделки кромок;
7 - сварочный пост;
8 - устройство для зачистки полос;
9 - ленточнопильный станок;
10 - кассетные стеллажи-накопители;
11 - рольганг;
12 - рольганг;
13 - таль;
14 - разматыватель рулонов;
15 - правильное устройство;
16 - устройство для поперечной резки;
17 - устройство для продольной резки;
18 - профилегибочный агрегат;
19 - пульт управления;
20 - приемный стол;
21 - участок сборки и сварки балок;
22 - станция сварки;
23 - сварочный робот;
24 - валковый конвейер продольной передачи;
25 - цепной конвейер для поперечной передачи готовых балок;
26 - зона съема.
На фиг.2 - поперечное сечение двутавровой балки, где:
27 - гофрированная стенка балки;
28 - полка балки;
29 - стыковой сварочный шов.
На фиг.3 - разрез А-А фиг.1, где:
15 - правильное устройство;
16 - устройство для поперечной резки полосы;
17 - устройство для продольной резки полосы;
18 - профилегибочный агрегат;
27 - стенка балки;
30 - тянущий ролик;
31 - правильный валок;
32 - гидроцилиндр;
33 - нож гильотинных ножниц;
34 - стол;
35 - вал дисковых ножей;
36 - вал профилегибочного агрегата.
На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3, где:
35 - вал дисковых ножей;
37 - дисковый нож.
Технологический комплекс для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками содержит участок 1 для производства
полос, линию 2 для изготовления полок, поточную линию 3 для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками.
Участок 1 для производства полос включает машину 4 термической резки и отделение 5 зачистки заготовок полос.
Линия 2 для изготовления полок включает связанные между собой машину 6 для разделки кромок, сварочный пост 7, устройство 8 для зачистки полос, ленточнопильный станок 9, кассетные стеллажи-накопители 10 и транспортную систему, содержащую рольганги 11 и 12 и таль 13.
Поточная линия 3 для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками включает установленные в технологической последовательности разматыватель 14 рулонов, правильное устройство 15, устройство 16 для поперечной резки, устройство 17 для продольной резки, профилегибочный агрегат 18, пульт управления 19. По ходу подачи профилированной стенки за профилегибочном агрегатом 18 последовательно размещены связанные между собой приемный стол 20 с кассетными стеллажами-накопителями 10 полок и участок 21 сборки и сварки балок, содержащий две станции сварки 22 со сварочными роботами 23 и продольный конвейер (на чертеже не показано), валковый конвейер 24 для продольной передачи и цепной конвейер 25 для поперечной передачи готовых балок.
Изготовление сварной конструкции - двутавровой балки с поперечно-гофрированными стенками осуществляют в три этапа производства: подготовка и накопление полок, производство гофрированной стенки, сборка и сварка двутавровой балки.
Процесс подготовки и накопления полок начинается с нарезки на машине 4 термической резки необходимого количеств полос равной толщины и длины из листов черного металлопроката. Нарезанные полосы очищают в отделении 5 зачистки заготовок и накапливают в контейнере для полос (на чертеже не показано). Заполненный контейнер перемещают на линию 2 для изготовления полок к ее входному рольгангу 11. Полосы с помощью тали 13 перемещают на входной рольганг 11. С рольганга 11 полосу, если она первая из партии, последовательно перемещают через машину 6 для разделки кромок, сварочный пост 7, устройство 8 для зачистки полос и ленточнопильный станок 9 так, чтобы задняя кромка полосы оказалась под первой горелкой машины 6 для разделки кромок. Все последующие полосы подводят передней кромкой под вторую горелку машины 6 для разделки кромок. После операции подготовки
кромок полосы подают на сварочный пост 7 и осуществляют сварку стыка. Далее полосы пропускают через устройство 8 для зачистки полос, где механически очищают от шлака, грязи, грата и других загрязнений. Таким образом наращивают «бесконечную» полосу, которую при достижении необходимой длины отрезают на и ленточнопильном станке 9. Отрезанную полосу сталкивают с рольганга 12 в кассетные стеллажи-накопители 10 поточной линии 3 для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками.
Технологическая последовательность, в которой расположены элементы поточной линии 3 для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками, реализует следующие операции автоматического изготовления двутавровой балки с поперечно-гофрированными стенками.
После установки рулона полосы в разматыватель 14 рулонов до автоматического включения передний конец полосы вручную заправляют в тянущие ролики 30 правильного устройства 15.
Процесс производства гофрированной стенки заключается в том, что рулонная заготовка после размотки, выпрямления на правильных валках 31, обрезки переднего конца поступает в устройство 17 для продольной резки, после чего заготовку профилируют на профилегибочном агрегате 18 и отрезают устройством 16 для поперечной резки. При этом формирование гофрированной стенки, например синусоидальной формы, осуществляют посредством прохода листом двух перекрестных инструментов звездочного типа, расположенных на вершине друг друга, каждая из «звезд» обеспечена семью валками. Поверхность профилирующих валков обеспечивает непрерывную холодную гибку листа синусоидального профиля по технологической схеме. По достижении гофрированной стенкой 27 необходимой длины происходит рез в поперечном направлении устройством 16 для поперечной резки. После этого транспортирование гофрированной стенки 27 продолжается валами 36 профилегибочного агрегата 18 и цепными конвейерами подачи полок (на чертеже не показано) приемного стола 20. Часть поточной линии 3 до поперечной резки, а именно, правильное устройство 15 и разматыватель рулонов 14, блокируются до полного прохождения заготовкой (гофрированной стенкой 27), профилегибочного агрегата 18 и выхода готовой гофрированной стенки на исходную позицию для сборки и сварки.
Отрезанную заготовку перемещают на приемный стол 20.
Процесс сборки и сварки двутавровой балки состоит в следующем. Из кассетных стеллажей-накопителей 10, установленных параллельно приемному столу 20, полки 28 сталкивают на цепные конвейеры подачи полок (на чертеже не показано). Далее стенку 27 и полки 28 одновременно подают на участок 21 сборки и сварки балок. Сварочные станции 22 с зажатыми в них полками 28 обжимают гофрированную стенку 27 так, чтобы минимизировать зазор между стенкой и полками. После достижения необходимой мощности сжатия сварочные роботы 23, размещенные своими передними сторонами на линейных рельсах сварочных станций (на чертеже не показано), сканируют поверхность гофрированной стенки 27 в месте ее касания с полками. После этого сварочные роботы 23, независимо друг от друга, опускаются на гофрированную стенку и осуществляют сварку. После завершения сварочного процесса сварочные роботы 23 автоматически поднимаются и переносятся в их стартовое положение на начало балки.
Готовую балку подают на выходной конвейер 24, затем цепным транспортером 25 выводят в зону съема 26.
Заявленный технологический комплекс для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками без изменения режима работы и замены механизмов может быть использован для выпуска двутавровых балок с профилированными стенками, преимущественно синусоидальной формы. Изменение параметров гофр профильного листа осуществляют заменой инструментальной наладки.
Полностью изготовленная сварная конструкция (Фиг.2) состоит из гофрированной стенки 27 полок 28, соединенных между собой по длине стыковым сварочным швом 29.
Экспериментальная отработка технологического комплекса производилась на имеющейся производственной базе с использованием машины термической резки «Кристалл 1,5», сварочного поста в совокупности с проволокоподающим устройством и сварочными автоматами фирмы «ESAB» (Швеция), ленточнопильным станком фирмы «Bomar» (Чехия) и агрегатов линии производства ZIN-балок фирмы «Zeman Bauelemente» (Австрия).
Предлагаемая полезная модель «Технологический комплекс для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками» представляет интерес для строительства при производстве балок, колонн, рам и ферм на основе тонкостенных профильных элементов с синусоидальной
формой поперечного сечения, так как позволит изготовлять в холодном состоянии гнутые профили из широкой номенклатуры листовых материалов, длиной до 12000 мм, высотой до 1250 мм, толщиной стенки 2,0÷3,0 мм при глубине формования 40÷43 мм и толщиной полок 6÷30 мм соответствии с техническими условиями ТУ 5261-001-43892121-2005. При этом изготовленные на технологическом комплексе двутавровые балки с поперечно-гофрированными стенками обеспечивают достижение положительного эффекта в виде снижения материалоемкости на 5-12% при одновременном сохранении таких основных эксплуатационных качеств как несущая способность, устойчивость.