УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОРЕБРЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для механической обработки деталей, а именно обработке оребрения теплообменников двигателя автомобиля.
Известно устройство для изготовления оребрения теплообменников, содержащее, по крайней мере, один режущий элемент с подрезающей кромкой, плоскостью подрезания и поверхностью отгибания, образующая поверхности отгибания которого наклонена к плоскости подрезания под углом, изменяющимся от начальной точки подрезающей кромки к конечной согласно следующему соотношению:
n
x
где γ - угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в точке на подрезающей кромке, находящейся на расстоянии L от начальной точки, подрезающей кромки;
к
γ - угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в конечной точке подрезающей кромки;
L - длина ребра в продольном направлении, соответствующая ширине режущего элемента;
x
L - текущая длина ребра, отсчитываемая от начального момента подрезания, соответствующая текущей длине подрезающей кромки режущего элемента;
p
5
R - радиус кривизны подрезающей кромки режущего элемента (а.с. №1680419, МПК B21D 53/02, опубл. 30.09.1991).
Данное устройство не обеспечивает получения угла отгиба ребер оребрения достаточной величины, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах теплообменника.
Решение проблемы увеличением угла наклона образующей поверхности отгибания невозможно, так как это значительно ухудшит режущие свойства режущего элемента и приведет к его неработоспособности.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение эксплуатационных свойств теплообменников за счет увеличения угла отгиба ребер оребрения.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для изготовления оребрения теплообменников, содержащем, по крайней мере, один режущий элемент с подрезающей кромкой, плоскостью подрезания и поверхностью отгибания, образующая поверхности отгибания которого наклонена к плоскости подрезания под углом, изменяющимся от начальной точки подрезающей кромки к конечной согласно следующему соотношению:
n
x
где γ - угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в точке на подрезающей кромке, находящейся на расстоянии L от начальной точки, подрезающей кромки;
к
γ - угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в конечной точке подрезающей кромки;
L - длина ребра в продольном направлении, соответствующая ширине режущего элемента;
x
L - текущая длина ребра, отсчитываемая от начального момента подрезания, соответствующая текущей длине подрезающей кромки режущего элемента;
p
o
R - радиус кривизны подрезающей кромки режущего элемента, режущий элемент содержит дополнительный отгибающий участок, имеющий угол наклона γ постоянной величины, определяющийся зависимостью:
o
к
γ=90°-δ-γ,
где δ - угол наклона плоскости подрезания, при этом ширина дополнительного отгибающего участка выполнена переменной, увеличивающейся от нуля до некоторого значения, достаточного для отгиба ребра.
o
к
Выполнение режущего элемента устройства для обработки оребрения теплообменников с дополнительным отгибающим участком, имеющим угол наклона постоянной величины, определяемый зависимостью γ=90°-δ-γ, и переменную ширину, увеличивающуюся от нуля, позволяет добиться увеличения угла отгиба ребер оребрения, а также обеспечить стабильный
отгиб предварительно подрезанных и отогнутых ребер на необходимый угол и исключить их упругую деформацию в обратном направлении, что в совокупности положительно влияет на эксплуатационные свойства теплообменника. Плавное изменение ширины дополнительного отгибающего участка также обеспечивает плавность нарастания отгибающего усилия и исключает удар при входе этого участка в работу и заклинивание режущего элемента, которые могли бы привести к не работоспособности устройства в целом.
Заявителю не известны устройства для обработки оребрения теплообменников с указанной совокупностью существенных признаков и заявляемая совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - устройство для обработки оребрения теплообменников;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.3 - выносной элемент Б на фиг.2;
фиг.4 - схема обработки оребрения;
фиг.5 - выносной элемент В на фиг.4;
фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.5;
фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.5.
Устройство для обработки оребрения теплообменников содержит, по крайней мере, один режущий элемент 1 с подрезающей кромкой 2, плоскостью подрезания 3 и поверхностью отгибания 4. Образующая поверхности отгибания 4 режущего элемента 1 наклонена к плоскости подрезания 3 под углом, изменяющимся от начальной точки подрезающей кромки к конечной согласно следующему соотношению:
n
x
где γ - угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в точке на подрезающей кромке, находящейся на расстоянии L от начальной точки, подрезающей кромки;
к
γ - угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в конечной точке подрезающей кромки;
L - длина ребра в продольном направлении, соответствующая ширине режущего элемента;
x
L - текущая длина ребра, отсчитываемая от начального момента подрезания, соответствующая текущей длине подрезающей кромки режущего элемента;
p
R - радиус кривизны подрезающей кромки режущего элемента.
o
Режущий элемент 1 содержит дополнительный отгибающий участок 5, имеющий угол наклона γ постоянной величины, определяющийся зависимостью:
o
к
γ=90°-δ-γ,
где δ - угол наклона плоскости подрезания.
Ширина дополнительного отгибающего участка 5 выполнена переменной, увеличивающейся от нуля до некоторого значения, достаточного для отгиба ребра.
Наибольшая ширина дополнительного отгибающего участка 5 зависит от толщины ребер и обрабатываемого материала, определяется эмпирически.
Определение угла наклона дополнительного отгибающего участка рассмотрим на примере устройства для обработки оребрения с перпендикулярным положением ребер, толщиной 0,3 мм, шагом 1 мм и высотой 5 мм.
Исходными данными являются:
t=0,3 мм - толщина ребра;
S=1 мм - шаг ребер;
В=5 мм - высота ребер.
Для получения ребер с заданными параметрами плоскость подрезания 3 располагается под углом δ, который определяется из следующего соотношения:
sin δ=t/S,
δ=arcsin(t/S)=arcsin(0,3/1)=17,458°.
к
Подрезка ребер и их предварительная отгибка зависят от угла наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания, уменьшение которого снижает усилие подреза, но в свою очередь уменьшает и предварительный отгиб. Оптимальным с точки зрения усилия подрезания и предварительного отгиба является значение угла наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в конечной точке γ в диапазоне 15…25°.
Для рассматриваемого случая принимаем:
к
γ=20°.
Угол наклона дополнительного отгибающего участка:
o
к
γ=90°-δ-γ=90°-17,458°-20°=52,542°.
о
Таким образом, для обеспечения перпендикулярности ребер к поверхности теплообменника дополнительный отгибающий участок на режущем элементе выполняют под углом γ=52,542°.
к
ο
Процесс работы устройства для обработки оребрения теплообменников выглядит следующим образом. Режущий элемент 1 своей плоскостью подрезания 3 устанавливается под углом δ к поверхности теплообменника. При движении режущего элемента вдоль формируемого ребра происходит отделение подрезающей кромкой 2 слоя материала, который скользит по поверхности отгибания 4. Переменный угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания, минимальный в начальной точке, обеспечивает минимум искривления ребра, которое практически сохраняет прямолинейность. После подреза ребра на полную глубину и предварительного отгиба его на угол γ в работу входит дополнительный отгибающий участок 5, имеющий увеличенный угол наклона γ постоянной величины и переменную ширину. В начальный момент времени ширина участка 5 равна нулю и по мере движения режущего элемента плавно увеличивается, позволяя добиться увеличения угла отгиба ребер оребрения. Соответственно также плавно нарастает и усилие отгиба, что исключает заклинивание режущего элемента. Приблизительно на середине дополнительного отгибающего участка 5 ребро отгибается на полную величину и принимает положение близкое к нормальному к поверхности теплообменника. Оставшаяся часть участка 5 выполняет функцию фиксации ребра в данном положении и исключает его упругую деформацию в обратном направлении.
Устройство для обработки оребрения теплообменников может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».