Устройство для правки длинномерных цилиндрических изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ. ИЗДЕЛИЙ, содержащее соединенный с силовым гидроцилинаром боек, две крайние опоры для установки концов изделия, две промежуточные опоры, электродвигатель для перемещения силового гидроцилиндра вдоль Оси правки, электродвигатель для вращения выправляемого изделия, измерители прогиба изделия, узел управления силовым гидроцилиндром и блок определения кривизны, входы которого связаны с измерителями прогиба, а выходы . соединены с электродвигателем для перемещения силового гидроцилиндра, электродвигателем для вращения изделия и с узлом управления силовым гидроцнлиндром , отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса правки, . оно снабжено приводами для перемещения промежуточных опор и вычислителем координат точек, расположенных на границе сопряжения изогнутого и линейного участ ков выправляемого изделия, при этом входы вычислителя i Связаны с измерителями прогиба, один выход сбедщген с бло-ko ком определения кривизны, а два других с приводами .перемещения промежуточных опор. СО о 00

„„Я0„„1013018 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3 В 21ý 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ

ДЛИННОМЕ РНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ .

ИЗДЕЛИЙ, соцержащее соединенный с силовым гицроцилинцром боек, цве крайние опоры цля установки концов изделия, цве промежуточные опоры, электродвигатель цля перемещения силового гицроцилинцра вдоль оси правки, электродвигатель цля вращения выправляемого изцелия, измери

Фиг. f. (21) 3373640/25-27 (22) 31.12.81 (46) 23.04.83. Бюл. % 15 (72) N. С. Волковой, Л, К, Габов, Э. С. Заневский, Л.. Н. Киряков, H. М. Лицын, С. А. Пушок и В. А. Раков (7l ) Пермский политехнический институт (53) 621.982.5 (088.8) (56) 1. Патент США М 4154073, кл. 72/9, опублик. 1979 (прототип). тели прогиба изделия, узел управления силовым гицроцилинцром и блок определения кривизны, входы которого связаны с измерителями прогиба, а выхоцы . соецинены с электродвигателем для перемещения силового гидроцилинцра, электроцвигателем для вращения изцелия и с узлом управления силовым гицроцилинцром, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса правки, оно снабжено приводами цля перемещения промежуточных опор и вычислителем ко орцинат точек, расположенных на границе сопряжения изогнутого и линейного участков выправляемого изцелия, при этом входы вычислителя t связаны с измерите- Я лами прогиба, один выхоц соединен с бло ком опрецеления кривизны, а цва других с привоцами перемещения промежуточных опор.

1 1013018 2

Иэобратение относится к правке труб обработкой давлением.

Известна правильная машина, соцержашая соециненный с силовым гидроцилинцром боек, две опоры размещения концов изцелия, две промежуточные опоры, электродвигатель цля перемешения изцелия относительно гицроцилинцра, электроцвигатель цля врашения изделия, измерите:ли прогиба размещенные вдоль иэделия, узел управления гицроцилинцром и вычислитель кривизны, вхоцы которого связа» ны с измерителями прогиба, а выходы. соецинены с электродвигателем цля пере мешения изцелия, электродвигателем для вращения иэцелия и через узел управления гицроцилинцром с силовым гицроцилинцром 1 ),.

В известной правильной машине четыре датчика прогиба, расположенные вцоль иэцелия, измеряют прогибы в четырех точках в процессе вращения иэцелия.

Вычислитель кривизны опрецеляет кривизну участков, образованных каждыми тремя соседними точками. Участок, имеюший максимальную кривизну, превышаюшую цопустимый предел, продольным перемещением изделия подводится поц боек с гицроцилинцра. При помоши электродвигателя изцелие поворачивается таким образом, чтобы прогиб цанного участка оказался в направлении бойка. Затем при помоши гицроцилиндра,и бойка к изделию приклацывается серия воэцействий, норми« рованных по величине таким образом, 35 чтобы устранить кривизну на данном участке.

Управление величиной возцействия произвоцится блоком управления гидроцилинцром на основании вычисленной кри- 40 визны. После этого процедура повторя ется для слецуюшего участка. После roго, как кривизна всех участков будет в цопустимых прецелах повторяется эксцен триситет во всех точках, где расположе- 45 ны измерители прогиба. Ик тем точкам, эксцентриситет которых больше допустимого, приклацывается возцействие с целью его устранения.

Преимушество известной машины со стоит в том, что правка производится на основании цанных о кривизне иэцелия, при этом исключается возможность ненужной деформации в процессе правки те .с5 участков, кривизна которых находится в пределах цопуока. В результате правки отклонение точек изцелия, в которых производится замер, прохоцяшей через концы изделия, буцет уменьшено цо цопустимой величины. Известное устройство эффективно при правке коленчатых валов, цля которых прецставляет интерес только соосность шеек вала.

Однако при правке цлинномерных изделий типа осей, валов и труб с соотношением циаметра к длине поряцка 1:30 прогиб изделия в промежутках между точками замера может оказаться нецопустимо большим. При увеличении числа промежуточных опор и цатчиков точность правки повысится, но послецовательная правка изцелия на коротких участках, заключенных между тремя сосецними опорами, снизит произвоцигельность ycr ройства, поскольку таких участков окажется слишком много, т.е. необкодимо будет много раз повторять процедуру правки. Кроме того, ввецение большого числа промежуточных опор, которые цолжны опускаться в нерабочем состоянии и подниматься, когца они участвуют в правке, значительно усложнит конструкцию пресса.

Таким . образом, основными недостатками известного устройства являются низкая проиэвоцительность при правке длинномерных изделий и сложность конст« рукции.

Цель изобретения — ускорение процесса правки.

Поставленная цель цостигаегся тем, что устройство цля правки цлинномерных " цилиндрических иэцелий, соцержашее соединенный с силовым гицроцилинцром боек, две крайние опоры цля установки концов изцелия, две промежугочные опоры, электроцвигатель цля перемещения силового гицроцилинцра вцоль оси правки> электроцвигатель цля ьрашения выправляемого изцелия, измерители прогиба изцелия, узел управления силовым гицроцилинцром и блок опрецеления кривизны, вхоцы которого связаны с измерителями прогиба, а выходы соединены с электроцвигателем для перемешения силового гицроцилинцра, электроцвигателем цля врашения изцелия и с узлом управления силовым гицроцилинцром, снабжено приводами цля перемещения промежуточных опор и вычислителем коорцинат точек, расположенных на границе сопряжения изогнутого и линейного участков выпрямляемого изделия, при этом входы вычислителя связаны с измерителями прогиба, оцин выход соединен с блоком опрецеления кривизны, а цва других - с привоцами перемещения промежуточных опор.

1013018

Ввецение в устройство вычислителя координат указанных точек позволяет существенно уменьшить число участков правки, а следовательно, и количество циклов правки за счет гого, что в качестве участка правки выбирается не огрезок, образованный тремя сосецними цагчиками, а участок межцу .точками, - которыми являются точки перегиба и границы линейных участков. Злектроцвигаге- 1о ли цля перемещения промежуточных опор позволяют установить промежуточные опоры на границах участка правки.

На фиг. 1 представлена структурная схема усгройства; на фиг. 2 — структурная схема вычислителя координат особых точек; на фиг. 3 — вычисление кривизны; на фиг. 4 - структурная схема блока определения кривизны.

Устройство цля правки цлинномерных 20 цилиндрических иэцелий соцержиг правильный пресс 1 со столом и с силовым гицроцилинцром 2 и бойком 3, опоры 4, промежуточные опоры 5, элекгроцвигатель 6 цля перемещения силового гицро- 25 цилинцра, электродвигатель 7 цля вращения иэцелия, измеригели прогиба 8, узел 9 управления гицроцилинцром, блок 10 опрецеления кривизны, вычислитель 11 коорп: наг точек перегиба и 30 границ линейных участков, электроцвигатели 12 цля перемещения, промежуточных опор. Позицией 13 обозначено исправляемое изцелие.

Устройство реализовано на базе- правильного пресса 1. На станине пресса расположены цве непоцвижные опоры 4 и цве промежуточные опоры 5; которые могут перемещаться вдоль стола при помоши электроцвигателей. 12.

Силовой гицроцилинцр 2 с бойком 3 размещены на суппорте 14, перемещаемом вцбйь стола пресса при помощи электроцвигателя 6.

Иэцелие 13, представляющее собой тело вращения с отношением диаметра к длине порядка 1:30, помещается на опо- . ры 4. Причем в свобоцном состоянии (без нагрузки) изделия 13 не к асается опор 4, находясь на подпружиненных роликах (н е

IIoK8раны), которыми снабжены опоры 4.

В процессе обмера изделия ролики приводятся во вращение электродвигателем 7, при этом изделие 13 врашаегся.

При правке иэцелие 13 не вращается, оно цолжно быть усгановлено таким образом, чтобы максимальный прогиб на участке был направлен в сторону бойка 3.

Правка проиэвоцится путем приложения поперечного усилия в точке максимальной кривизны на участке правки. При нагружении ролики опускаются на пружинах, и изцелие 13 ложится на опоры 4 и промежуточные опоры 5. Происхоциг qeформация изцелия 13 на участке правки (межцу промежуточными опорами 5) с целью устранения кривизны на данном участке.

Измеригели прогиба 8 измеряют в процессе вращения текущее значение вели-. чины прогиба иэделия 13 в точках, равномерно распределенных вдоль изделия 13.

Текущие значения прогиба поступают в вычислитель ll координат положения точек.

Вычислитель 11 коорцинаг точек вычисляет орцинаты кривой распрецеления прогиба как половину разности максималь ного и минимального значения текущего прогиба в кажцой точке. Полученная кривая распределения прогиба анализируется с целью опрецеления координат точек, расположенных на границе сопряжения изог» нугого и линейного участков. В дальнейшем найденные точки рассматриваются как границы участков правки. Такой выбор участков правки обусловлен стремлением уменьшить количество учао гков правки при условии, что в процессе прав ки не должно вноситься дополнительной кривизны. При этом прямолинейные участки полностью исключаются из правки.

Участки между соседними точками перегиба отличаются постоянством знака второй произвоцной функции распределения прогиба. С учетом того, что кривая пла стической деформации, вносимой в процессе правки, также характеризуется постоянством знака второй произвоцной, могут быть цостигнугы наилучшие результаты правки на выбранных участках.

Вычислитель 11 коорцинат упомянутых точек может иметь, например, структуру, изображенную на фиг. 2, и соцержагь узел 15 выявления границ прямолинейных участков, узел 16 выявления точек перегиба и узел 17 управления привоцом опор, Узел 15 выявления границ прямолинейных участков определяет приращения кодов кривизны, поступающих or соседних измерителей 18 кривизны и, сравнивает полученные значения приращений. Участок, на котором значения приращений равны между собой, очевицно является прямолинейным. Признаком границы прямолинейного участка является отличающееся

5 1013 прирашение кривизны, На выхоц узла 15 выпаются номера точек, соответствующие границам прямолинейных участков. Узел 15 может быть реализован, например, на базе микропроцессора или как автомат, 5 содержаший коммутатор, .схему вычитания, схему сравнения кодов и .схему управления.

Узел 16 выявления точек перегиба определяет разность прирашений кодов кривизны. Признаком точки перегиба явля«1О ется изменение знака разности прирашений.

На выход узла 16 выдаются номера точек перегиба. Узел 16 может бйть реализован, например, на базе микропроцессора или как автомат, сопержаший коммутатор, схему вычитания, память, схему анализа знака разности и схему управления.

Узел 17 управления приводом опор управляет электродвигателями 12, устанавливает промежуточные опоры в точки, выбранные в качестве границ участка правки, Блок 10 опрецеления.кривизны служит для вычисления кривизны изделия на участ ке между двумя соседними точками, номера которых выдаются вычислителем .11.

Величина кривизны определяется как максимальное из значений разностей прогибов на рассматриваемом участке и ординат, отсекаемых прямой, соециняюшей крайней ЗО точки.

На фиг. 3 изображена кривая, иллюстрируюшая прогиб изделия на участке между .сосецними особыми точками (точками перегиба) Й; и N>. Прогибы в особых точ- 35 . ках равны Д„. и Д соответственно. Максимальное на рассматриваемом участке значение кривизны будет в некоторой точке Mgc прогибомgg, оно определяется выражением 40

С= иох pd (Д"„. +a))

Иэ подобия треугольников видно, что

018 6 выражениям. Величина кривизны сравнивается в узле 19 с допуском, и в случае превышения допуска выдается сигнал в узел 21, который управляет электроцвигателем 6, устанавливая суппорт 14 в точку максимальной кривизны на выбранном участке. Если кривизна в цопуске, анализируется слецуюший участок.

Узел цоворота 20 через узел 21 выключает электродвигатель 7 в момент, когца текушее значение прогиба в точке правки станет равно максимальному. Этим достигается установка изделия максимальным прогибом в направлении бойка 3 гидроцилиндра 2, llo opor выполняется по сигналу or узла 19, r.е. в случае, если кривизна превышает допуск, и необхоцима правка на данном участке.

Узел 9 управления гицроцилиндром на основании сигнала о величине кривизны изделия 1 3 на выбранном участке правки нормирует усилие, прикладываемое к изцелию от гицроцилинцра 2 через боек 3 таким образом, чтобы устранить кривизну на цанном участке. Для этого, например, при помоши одного из измерителей цро» гиба 8, находяшегося в точке приложения усилия, измеряется пластическая пеформация изделия в данной точке. Усилие правки увеличивается до тех пор, пока величина пластической деформации не сганет равна начальной кривизне изделия 13 на данном участке.

Устройство цля правки длинномерных цилиндрических изделий работает следующим образом.

Изпелие 13 устанавливается на опоры 4 и приводится во врашение при по моши электродвигателя 7. Информация о кривизне изделия от измерителей прогиба 8 поступает в вычислитель 11 координат, гце вычисляются координаты границ прямолинейных участков и точек перегиба. Координаты точек направляются в блок 10 определения кривизны, который тогда

G=tnav3dк- д „.-(d>-б"„.) я. 13

Блок 10 определения кривизны может

50 иметь, например, структуру, изображен ную на фиг. 4, и содержать узел 18 вычисления кривизны, узел 19 сравнения с допустимой величиной кривизны, узел доворота 20, узел 21 управления приводами. Измеритель 18 вычисляет кри виану на участке межпу двумя соседними особыми точками согласно привеценным анализирует кривизну участков межцу соседними точками. В случае, если кривизна участка превышает допустимый предел, гидроцилиндр 2 при помоши электродвигателя 6 устанавливается в точку, обладаюшую максимальным прогибом на цанном участке. Промежуто ные опоры 5 при помоши электродвигателей 12 устанавливаются в точки, являюшиеся в цанном случае границами участкам правки. При помощи электродвигателя 7 иэцелие 13 цоворачивается таким образом, чтобы максимальный прогиб участка правки был

Следовательно, правка длинноме ейных изделий на известном устройстве занима

er много времени иэ.юа большого числа участков правки. Известное устройство имеет сложную конструкцию иэ-эа боль шого количества опор с изменяемой вы» сотой. Для крупных изделий, имеюших значительный вес и большое усилие правки, конструкция становится нереализуе», мой.

Описанное устройство содержит лишь цве промежуточные опоры постоянной высоты. Правка проиэвоцится на участке между особыми точками, при этом число участков, а следовательно, и время прав ки существенно сокрашается по сравнению с известным устройством.

7. 10130 направлен в сторону бойка 3 гицроцилинд ра 2. К изделию 13 приклацывается поперечное-усилие. Величина усилия нормирует ся узлом 9 управления гидроцилинцром таким образом, чтобы устранить кривизну на участке правки.

После етого цикл работы устройства повторяется, производится правка следуюшего участка,. имеюшего кривизну, .превышаюшую допустимый прецел. Правка заканчивается, когда кривизна изделия становится меньше допустимой величины.

Основной технико-экономический эффект предлагаемого устройства по срав нению с известным устройством заклю чается в повышении произвоцительности . и упрошении конструкции устройства. Зля длинномерных изделий с отношением диаметра к длине порядка 1:30 имеет место сложное распределение прогиба ,вдоль оси иэделия. Для обеспечения достаточной точности устройство должно иметь большое. количество измерителей прогиба. В известном устройстве правка

18 8 производится последовательно на участках, обьединяюших три соседних измерителя прогиба. Каждому измерителю со ответствует промежуточная опора. В ие рабочем состоянии опора опушена, в рабочем состоянии - поднята. к 10

К У

1013018 от 8 кб

Составитель И. Капитонов

Редактор P. Цицика Техред К.Мьшьо Корректор А. Тяско

Заказ 2856/11 Тираж 814 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4