Устройство для сварки с поперечными колебаниями сварочной горелки

 

Изобретение относится к сварке, в частности к механизмам, обеспечивающим поперечные перемещения сварочной горелки при дуговой наплавке. Цель изобретения - повышение качества наплавки путем стабилизации скорости поперечного перемещения горелки. В устройстве для дуговой сварки механизм колебаний выполнен с установленной на выходе приводного вала 2 подвижной планкой 4. На конце планки закреплена ось 5, один конец которой смонтирован в пазу 8 каретки 9, а другой, с закрепленным на нем роликом 6 установлен в пазу кулачка 1. Определены параметры траектории движения центра ролика относительно кулачка, обеспечивающие перемещение горелки 11 с постоянной скоростью при ее поперечном перемещении и постоянной длиной дуги. 6 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) Ol) (51)5 В 23 K 9/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СЙИДЕТЕЛВСТВУ

А.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4415839/23-27 (22) 26.04.88 (46) 30.06.90. Бюл. N- 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный инстИтут технологии химического и нефтяного аппаратостроения (72) И.Г.Кпадницкий, И.В.К тыркин, Н.А.Алпетьян, В. М.Лейбзон, И.В.Антипов и Н.E.Äîíåöêàÿ (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 755475, кл. В 23 К 9/30, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Н - 1273222, кл. В 23 К 9/30, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ С ПОПЕРЕЧНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к механизмам, обеспеА-А

2 чивающим поперечные перемещения сварочной горелки при дуговой наплавке.

Цель изобретения — повышение качества наплавки путем стабилизации скорости поперечного перемещения горелки. В устройстве для дуговой сварки механизм колебаний выполнен с установленной на выходе приводного вала 2 подвижной планкой 4. На конце планки закреплена ось 5, один конец которой смонтирован в пазу 8 каретки 9, а другой, с закрепленным на нем роликом 6 .установлен в пазу кулачка 1. Определены параметры траектории движения центра ролика относительно кулачка, обеспечивакнцие перемещение горелки 11 с постоянной скоростью при ее поперечном перемещении и постоянной длиной дуги.

6 ил.

1574396

Изобретение относится к сварке, в частности к механизмам, обеспечивающим поперечные перемещения сварочной горелки при дуговой наплавке.

Э

Цель изобретения — повышение качества наплавки путем стабилизации скорости поперечного перемещения гор елки.

На фиг. 1 показано устройство, 10 общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг. 1, на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — траектория движения центра ролика, перемещающегося в пазу кулачка, на фиг.6 — диаграмма, изображающая кривую скорости

V каретки в функции угла е(поворота приводного вала.

Устройство для колебаний горелки содержит неподвижный кулачок 1, в центре которого размещен приводной, вал 2, имеющий на выходе прямоугольное отверстие 3, перпендикулярное оси вращения вала 2. B отверстии 3 свободно вставлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения подвижная планка 4, несущая ось

5. На одном конце оси 5 закреплен копир, выполненный в виде ролика 6, 3р перемещающийся в пазу 7 неподвижного кулачка 1. Другой конец оси 5 шарнирно установлен в вертикальном пазу 8 каретки 9, установленной с возможностью возвратно-поступательно- 35 го перемещения на роликах 10, закрепленных на кулачке 1. На направляющих подвижной каретки 9 жестко закреплена сварочная горенка 11. Центр ролика 6 относительно кулачка 1 имеет 40 траекторию 12 движения, соответствующую форме средней линии паза 7 кулачка 1. Средняя линия паза кулачка описана двумя плавно сопряженными дугами радиуса R. 45

Параметры средней линии в прямоугольных координатах определяются по формулам:

2Н Т +4 Н -4

h= —;R=H;1=H— у 4Т 4 50 где h — высота средней линии паза от центра кулачка (начало координат) по оси ординат;

1 — расстояние от центра кулачка до центров, из которых радиусом R описаны дуги; .Н вЂ” половина длины хорды дуги, описанной радиусом R.

Устройство работает следующим образом.

При вращении приводного вана 2 планке 4 с осью 5 и роликом 6 сообщается вращательное движение с угловой скоростью, при этом ролик 6, перемещаясь по пазу 7 кулачка 1, сообщает планке 4 и оси 5 возвратно-поступательное движение в радиальном направлении. Ось 5, взаимодействуя с пазом

8 каретки 9, сообщает каретке и за.— крепленной на ней сварочной горелке

11 возвратно-поступательное движение, т.е. поперечные колебания сварочной горелки 11.

Закон изменения скорости перемещения ведомого звена (каретки с горелкой) задается пазом 7 кулачка 1, очерченным двумя эквидистантными кривыми, при этом паз 7 должен быть очерчен таким образом, чтобы при перемещениях (колебаниях) ведомого, звена на всех участках (за исключением тех, где формируются края) скорость ведомого звена была бы достаточно постоянной. Для определения основных размеров построения траектории

12 движения центра ролика 6, обеспечивающей достаточно постоянную скорость перемещения ведомому звену, и затем определения размеров построения паза 7 кулачка 1 по размерам ролика 6 и его траектории используется схема на фиг.5.

По условию данной задачи одинаковым угловым перемещениям приводного вала 2 в пределах координатного угла ХОУ, равного 90., должны соответствовать одинаковые линейные перемещения ведомого звена (каретки) в пределах заданной величины Н. На схеме — это перемещение точки ol являющейся проекцией центра А ролика на оси Х, вдоль оси Х при пер емещении А по траектории.

Число равных линейных перемеще- . ний точки а, укладывающееся в величине Н, обозначим через z, тогда

Н одно перемещение равно —,а саответствуz ющее ему угловое перемещение равно

90 о H

Допустим что — = аО = AD

У

90 о . Из ДОАП находим:

AD Н

0D =

tg 4 900

z tg

1574396 б определим угол р . Из дO,ОА находим: О,ОА = (180 — ск" );

Предположим, что число z -о, тогда OD - Oв = h. Найдем предел

90 выражения г ° t g

z стоящего н знаменателе формулы (1), при z - о:

tg(— - n)

II

1im пЕ

1im г ° tg г

К(2 п)

7 П

Г

sin(— и)

II

ho .n

= 1im п о

sin 1

az- tg — -+ г имеем

81п ) = Л. 81п о( (8) (2) Предположим, что точки траектории центра ролика, обеспечивающие достаточную равномерность перемещения недомового звена, лежат на дуге радиуса O,В = О,А = О С = R центр которого лежит на оги V, тогда: (9) 1 = R — h = К вЂ” —.2Н

Из,Д О ОА находим:

Р2 Я2 12 °

R2 Н2.,{Я, . )

-2

4Н2

Б ."." - -КН вЂ” +

* г % а1 — -= Н- + —

4 4Н2

7 Т

Р2 +4

R = Н

4 6 напишем уравнение движения точки а

,каретки) от среднего положения вдоль

Х = Б siIlts (6) 1 Я 1 к — ° 1

Г 2 . 1 2 . cos(— и)

Так как при г- о, OD h, — wo no формуле (I) й

Подставляя выражение (4) в формулу и г-л;Тчи, б к

8 +4 2Н f -4

i =.Б - — =Н.. {5)

4 Т 1I" 4%

L OAO ; 00 А = . з = 180 -(180 — о/)

1 = -т (7) Аз дО ОА определим угол у, для чего носпользуемся теоремой синусов:

R 1 R l вап7180 -а() sin I sins sin ts

O,S=R, sin(180 -Ы)81по(;

1 — 81П ck

У

1 обозначим — = 3, тогда

Напишем уравнение движения точки е. используя формулы (7,) и (8)

Х = R s i n (a - -) „ д

X = R(sing созе-sos a s-in.у):

К R(sin st Ч- ° sin si

Л вЂ” sin 2а{) .

Определим скорость движения точки а (как первую производную по времени t) от функции, выраженной уравнением {9), учитывая, что

< о( — — угловая скорость приводного

dX

7 = = Б.,(соз-о -б:.32-,81n2.{—

Я 81п 2ы ""-1пм

Л ° со8 2 а ). (10) 2 I — Д Б1п2 Ы

Подставляя различные значения (угла поворота приводного вала) в формулу (10), получим значения скорости Ъ ведомого звена (каретки),по которым построим диаграмму (фиг.б), изображающую кривую скорости каретки н функции угля о{ поворота приводного наля от среднего (нулевого) положения до 90 .

Из диаграммы видно, что при постоянной угловой скорости щ принодного вала 2 ведомое звено (каретка 9) перемещается с достаточно постоянной линейной скоростью V на всех участ1574396 ках от 0 до 75 о. Расчеты показы-. вают, что на участках от 0 до 75 изменения скорости не превышают 2,57 от средней скорости Ч, что обеспечивает хорошее формирование наплавля емого шва и стабильное горение дуги.

На участке от 70 до 90 скорость Ч непостоянна и изменяется от Ч = Ч до Ч = О. На этом участке происхо- щ дит формирование края наплавляемого шва.

В момент изменения направления движения каретки 9 скорость не равна нулю, поэтому для смягчения ударов, вредно действующих н механизм, учас-ток траектории от 70 до 90 о, соответствующий углу g (фиг.5), очерчивают дугой окружности радиуса r.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным пОзволяет, применяя кулачок с профилем, очерченным дугами окружностей, вести наплавку с более равномерным поперечным движением горелки и постоянной длиной дуги, что ведет к повышению качества наплавки.

Формула из о брет ения 30

Устройство для сварки с поперечными колебаниями сварочной горелки, содержащее механизм колебаний с приводным валом и кулачком, выполненным с криволинейным пазом, в котором размещен копирный ролик, о т л и ч а:ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества наплавки путем стабили— зации скорости поперечного перемещения горелки, оно снабжено выполненной с прямолинейным пазом кареткой, установленной на выходном конце приводйого вала с возможностью возвратнопоступательного перемещения планкой и закрепленной на одном из ее концов осью, средняя линия паза кулачка описана двумя плавно сопряженными дугами радиуса R с параметрами в прямоугольных координатах:

2Н ((+4 Г2 4

Ь= —;К=Н4, 1=Н где h — высота средней линии паза от центра кулачка (начало координат) по оси ординат;

1 — расстояние от центра кулачка до центров, из которых радиусом К описаны дуги;

Н вЂ” половина длины хорды дуги описанной радиусом R, при этом сварочная горелка закреплена на тележке, копирный ролик смон— тирован на одном конце оси, а другой конец оси размещен в пазу каретки.

1574396

Фцг. 5

Фиг. Ф иг.

Фиг.б

Составитель Г. Квартальнова

Редактор М.Петрова Техред М.Ходанич Корректор N.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 1746 Тираж 656 Подписное

ВНИЫПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101