СТЕНД ДЛЯ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДИСКОВЫХ НОЖЕЙ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к строительной отрасли промышленности и может быть использована для ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов.
Известен стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов [патент РФ №2318196, МПК G01М 19/00, E02F 5/18, опубл. 27.02.2008 г.], содержащий короб с имитируемым грунтом, узел подачи рабочего органа, включающий два гидродомкрата и швеллер, соединенный с динамометром растяжения и тягой, прижимной узел, включающий гидродомкраты и прижимные плиты, между которыми расположено устройство для измерения усилия прижатия плит, выполненное в виде динамометра сжатия. В грунте установлена труба, имитирующая старый трубопровод, через которую пропущена тяга, присоединенная к передней части рабочего органа, а к задней части рабочего органа присоединена труба, имитирующая новый трубопровод, к которой через фланец закреплен груз переменного веса.
Недостатками данного стенда являются сложность его конструкции, большая трудоемкость и низкая производительность при осуществлении испытаний рабочих органов и их ножей на ресурс.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стенд для ресурсных испытаний ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов [Шайхадинов, А.А. Совершенствование рабочих органов установок для бестраншейного ремонта трубопроводов с возможностью увеличения их диаметра: Дис…канд. техн. наук: 05.02.02. Красноярск, 2005. 178 с.], содержащий нож, установленный в подпружиненной вилке, и модель старого трубопровода, закрепленную в токарном станке. Вилка с ножом вставлена в корпус, который закреплен в резцедержателе токарного станка.
Недостатком этого стенда является то, что в нем нож осуществляет резание модели старого трубопровода за счет создания на ее наружной поверхности радиальной канавки, проходящей в плоскости поперечного сечения модели старого трубопровода. При этом пройденный ножом путь до полного разрезания модели старого трубопровода, выполненной в виде трубного образца, может быть мал. После того, как модель старого трубопровода полностью разрежется и произойдет ее разделение, испытания останавливаются. Для возобновления испытаний необходимо заменить модель старого трубопровода или переместить вилку с ножом в другое неразрезанное место модели, что снижает производительность испытаний. Кроме того, в процессе постоянных остановок и запусков стенда нож будет подвергаться разрушениям характерным преимущественно режиму приработки, а не нормальной эксплуатации, что уменьшает адекватность испытаний по сравнению с реальными условиями работы ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов. Это снижает точность испытаний. Так же в данном стенде не предусмотрен контроль постоянного значения усилия прижатия ножа к модели старого трубопровода. В процессе работы стенда с течением времени нож внедряется (углубляется) в модель старого трубопровода, при этом пружина вилки начинает разжиматься, расстояние от резцедержателя до ножа увеличивается, а усилие прижатия ослабевает. При этом для обеспечения требуемого усилие прижатия ножа к модели старого трубопровода и регулировки первоначального расстояния от резцедержателя до ножа, стенд необходимо выключать, останавливая испытания, что также снижает их производительность.
Техническим результатом полезной модели является увеличение производительности ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов в условиях, приближенных к реальным.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов, содержащем вилку с дисковым ножом и модель старого трубопровода, установленную в токарном станке, новым является то, что вилка с дисковым ножом размещена таким образом, что ось симметрии дискового ножа расположена под углом 15-75 градусов относительно оси симметрии модели старого трубопровода в горизонтальной плоскости и под углом 15-75 градусов относительно оси симметрии модели старого трубопровода в вертикальной плоскости, задней частью вилка соединена с гидроцилиндром, закрепленным на платформе, которая установлена на ползуне с возможностью поворота в горизонтальной плоскости с фиксацией, ползун установлен в направляющей с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль модели старого трубопровода.
Указанный технический результат достигается также тем, что модель старого трубопровода выполнена в виде цилиндрического прутка.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан стенд для ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов (вид сверху); на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1 (показаны дисковый нож и модель старого трубопровода).
a
a
Стенд для ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов содержит вилку 1 (фиг.1, 2) с дисковым ножом 2 и модель старого трубопровода 3, выполненную, например, в виде цилиндрического прутка. Модель старого трубопровода 3 установлена в токарном станке 4. Вилка 1 с дисковым ножом 2 размещена таким образом, что ось симметрии - дискового ножа 2 расположена под углом α=15-75 градусов относительно оси симметрии b-b модели старого трубопровода 3 в горизонтальной плоскости (фиг.1) и под углом β=15-75 градусов относительно оси симметрии 6-6 модели старого трубопровода 3 в вертикальной плоскости (фиг.3). Задней частью вилка 1 соединена зажимами 5 с гидроцилиндром 6, закрепленным на платформе 7. Платформа 7 установлена на ползуне 8 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и фиксацией фиксирующими винтами 9. Ползун 8 установлен в направляющей 10 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль модели старого трубопровода 3 с помощью, например, кривошипно-шатунного механизма 11.
Стенд для ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов работает следующим образом.
a
a
a
a
a
a
Исследуемый дисковый нож 2 рабочего органа для бестраншейной замены трубопроводов с заданными геометрическими (диаметр, толщина, угол заточки лезвия, вид профиля режущей кромки) и физическими (твердость, шероховатость) параметрами устанавливают на ось вилки 1. Затем вилку 1 с дисковым ножом 2 закрепляют в зажимы 5 гидроцилиндра 6, разместив под углом между осями симметрии дискового ножа 2 - и модели старого трубопровода 3 b-b в вертикальной плоскости β=15-75 градусов. Платформу 7 поворачивают на угол между осями симметрии дискового ножа 2 - и модели старого трубопровода 3 b-b в горизонтальной плоскости α=15-75 градусов и фиксируют ее в этом положении фиксирующими винтами 9. Модель старого трубопровода 3 устанавливают в патрон токарного станка 4 с возможностью свободного (не вынужденного) осевого вращения. Включают гидроцилиндр 6 и задают требуемое усилие прижатия дискового ножа 2 к модели старого трубопровода 3. После чего включают кривошипно-шатунный механизм 11. Он обеспечивает возвратно-поступательное осевое движение дискового ножа 2 относительно модели старого трубопровода 3. При этом осуществляется качение дискового ножа 2 по наружной поверхности модели старого трубопровода 3 за счет размещения оси симметрии - дискового ножа 2 под углом к оси симметрии b-b модели старого трубопровода 3 в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Причем дисковый нож 2, контактируя с моделью старого трубопровода 3, вращает ее тоже. Такое перемещение дискового ножа 2 обеспечивает резание модели старого трубопровода 3 путем создания на ее наружной поверхности винтовой канавки. Это увеличивает пройденный дисковым ножом 2 путь до полного его внедрения (углубления) в модель старого трубопровода 3 или ее полного разрезания.
Определение ресурса дискового ножа 2 осуществляется путем вычисления пройденного им пути от начала испытаний до наступления предельного состояния (критического затупления или появления первых следов разрушения дискового ножа).
a
a
Размещение вилки 1 с дисковым ножом 2 таким образом, что ось симметрии - дискового ножа 2 расположена под углом 15-75 градусов относительно оси симметрии b-b модели старого трубопровода 3 в горизонтальной плоскости и под углом 15-75 градусов относительно оси симметрии b-b модели старого трубопровода 3 в вертикальной плоскости позволяет осуществлять резание модели старого трубопровода 3 за счет создания на ее наружной поверхности винтовой, а не радиальной канавки. Это увеличивает пройденный дисковым ножом 2 путь до полного его внедрения (углубления) в модель старого трубопровода 3 или ее полного разрезания, увеличивая время между остановками стенда и, тем самым, повышая производительность испытаний. При этом в случае значений углов α и β больше или меньше указанного диапазона затрудняется или становится невозможным качение дискового ножа 2 и вращение модели старого трубопровода 3.
Соединение задней части вилки 1 с гидроцилиндром 6, закрепленным на платформе 7, позволяет обеспечить постоянное значение усилия прижатия дискового ножа 2 к модели старого трубопровода 3. Это повышает точность испытаний и их адекватность по сравнению с реальными условиями работы ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов.
Размещение гидроцилиндра 6 с вилкой 1 и дисковым ножом 2 на платформе 7, которая установлена на ползуне 8 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости с фиксацией, позволяет обеспечить требуемое значение угла между осью симметрии дискового ножа 2 и осью симметрии модели старого трубопровода 3 в горизонтальной плоскости для осуществления его резания по спирали с максимально возможным значением пути от начала испытания до полного его внедрения (углубления) в модель старого трубопровода 3 или ее полного разрезания. Это увеличивает время между остановками стенда и, тем самым, повышает производительность испытаний.
Размещение ползуна 8 в направляющей 10 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль модели старого трубопровода 3 позволяет обеспечить возвратно-поступательно перемещение дискового ножа 2 вдоль модели старого трубопровода 3, осуществляя его резание по спирали. Это также увеличивает производительность испытаний дисковых ножей 2 на ресурс.
Выполнение модели старого трубопровода 3 в виде цилиндрического прутка по сравнению с трубным образцом увеличивает проходимый дисковым ножом 2 путь до полного разрезания модели старого трубопровода. Это также увеличивает производительность испытаний дисковых ножей 2.
Заявляемый стенд для ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов позволяет повысить производительность ресурсных испытаний дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов в условиях, приближенных к реальным.