Способ транспортирования длинномерных тел вращения через зону нанесения покрытий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ..

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4878625/03 (22) 29.10.90 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) А,Д.Поворин (73) А.Д,Поворин (56) Заявка Японии 52-36782, 1974.

Патент США М 4130453, 1977.

Заявка Франции М 2502288, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 740648, кл, В 65 G 49/02, 1978, Патент ФРГ М 2900597, кл. В 29 С 27/30, 1980. (54) СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ

ДЛИННОМЕРНЫХ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ ЧЕРЕЗ ЗОНУ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к способам транспортирования тел вращения для нанесения покрытий и используется, преимущественно, при нанесении покрытий на длинномерные цилиндрические тела вращения. Известны способы транспортирования труб в процессе нанесения покрытий, при которых пластмассу экструдируют в виде пленочной ленты и спиралеобразно наматывают. на поверхность стальных труб. Пленка наматывается непрерывно бесконечной лентой на движущиеся с вращением относительно собственной оси одну за другой трубы. Вращательно поступательное движение труб осуществляется с помощью TpBHcflOpтировочного рольганга.

Однако указанные способы не устраняют вибрэционные колебания труб в процессе их перемещения в зоне нанесения. ЯЛ,, 1795955 АЗ (я)з В 65 G 49/02, B 05 С 13/02 (57) Изобретение относится к способам транспортирования тел вращения для нанесения покрытий и используется преимущественно при нанесении покрытий на цилиндрические длин номерные тела вращения и служит для повышения качества покрытия при одновременном снижении нормы его расхода. Это достигается тем, что каждое тело вращения при нанесении покрытия прижимают к приводным роликовым опорам транспортирующего рольганга с силой, большей 0,7 и меньшей 1 2 веса части тела вращения, приходящейся на соответствующую роликовую опору. 3 ил, покрытий, что приводит к увеличению расхода материала покрытия и снижению его качества.

Известна поточная линия для обработки длинномерных изделий, реализующая способ транспортирования изделий через одну зону обработки, при котором тело вращения в зоне обработки прижимают к приводным роликам определенной силой, создаваемой пневмоцилиндрами; Изделие закреплено на опорах, перемещается по транспортировочному рольгангу на очередную технологическую установку, на которой фиксируется на приводных роликах пневмоцилиндрами. обрабатывается, а затем транспортируется к следующей технологической установке. Недостатком данной линии является то, что она не позволяет вести обработку изделий в процес1795955 се их движения по транспортировочному рол ьгангу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому, эффекту к заяв. ляемому объекту является способ транспортирования труб в зоне нанесения покрытий.

Спиралеобразное нанесение покрытий осуществляется за счет вращательно-поступательного перемещения труб с помощью транспортировочного рольганга, создающего аксиальный и тангенциальный привод труб. В результате трубы, следующие одна за другой по рольгангу заключаются в непрерывное полимерное покрытие, которое раэрезается для разделки труб ножом. .!

К недостаткам этого способа следует отнести невысокое качество покрытия и увеличение расхода материала покрытия, из-за нарушения постоянства. скорости перемещения труб, вызываемое вибрационными колебаниями, обусловленными неодинаковой геометрической формой труб и конструктивно-технологическими параметрами транспортировочных устройств.

Целью предлагаемого способа является повышение качества покрытия при одновременном снижении нормы его расхода.Поставленная цель достигается тем, что, в известном способе нанесения покрытия на тело вращения, включающим вращательно-поступательное перемещение длинномерных тел вращения с помощью транспортировочйого рольганга с одновременным нанесением и формированием . покрытия, согласно предлагаемому техническому решению, каждое тело вращения при нанесении покрытия прижимают к приводным роликовым опорам транспортирующего рольтанга с силой большей 0,7 и меньшей 1,2 веса части тела вращения, приходящейся на соответствующую роликовую опору. .Способ поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 показаны: а — главный вид; б— вид справа, в — вид слева. Точка "К" начало неподвижной правой системы координат

OXYZ. Центр тяжести совпадает с точкой

".К". G — вес цилиндрического тела вращения, равномерно распределенный на G>, Gz, Оз, G4 по приводным роликовым опорам

1,2,3,4 (фиг.1а,á,в). "01-0>" — статическая ось вращения цилиндрического тела вращения, 5 — тело вращения. (0-0) —. линия центров масс поперечных сечений тел вращения.

На фиг.1,г показана схема расположе"ния осей тела вращения при различных условиях его работы, Линия "Π— О " — ось роликовых опор условно принята эа нейтральную ось. Линия "Oi — О>" — статическая ось тела вращения (геометрическое место точек, взятых в поперечных сечениях и остающихся неподвижными в пространстве при очень медленном проворачивании тела вращения). Линия Oz — Π— упругая линия (совокупность точек, принадлежащих сечениям тела вращения и смещающихся вместе с телом вращения при его колебаниях). Для

1О удобства анализа оси Π— О, О> — 01, Ог-Ог искусственно совмещены с осью роликовых опор Π— О .

"е" — эксцентриситет (смещение статической оси "01-О ", в результате пригиба

15 трубы, от оси роликовых ойор О -О или несовпадение центра тяжести с точкой "К") появляется в результате неточностей изготовления и неодинаковой плотности материала по объему тела вращения.

2О "r" — смещение упругой линии Ог-Oz c центром тяжести от статической оси 0>-0> при изгибных колебаниях тела вращения, На фиг.2. показаны поперечные сечения тел вращейия и силы, действующие на них.

На фиг,2а представлено поперечное сечение и силы, вызывающие изгибные колебания тела вращения без его отрыва от роликовых опор. На фиг.2б — поперечное сечение и силы, вызывающие изгибание ко3О лебания тела вращения при его отрыве от одной иэ роликовых опор. Рц — неуравновешенная центробежная сила (Рц = m иУе), появивщаяся за счет эксцентриситета (е);

m —; со — угловая скорость вращения цилиндрического тела вращения; Рц,v и Рч,z — составляющие центробежной силы (Рц) по двум взаимно перпендикулярйым направлениям; а с — угол

4О поворота; 1,3 — приводные роликовые опоры; 5 — поперечное сечение цилиндрического тела вращения, Π— точка смещения центра тяжести (эа счет эксцентриситета) и приложения Рц, Рцотр. Рцуотр. Растр. центробежная сила и ее составляющие в случае отрыва тела вращения от роликовых опор; где: аотр — неуравновешенная масса при отрыве тела вращения от опоры (например, 1), равная части массы тела вращения, при5О ходящейся на соответствующую опору до момента отрыва; r- дополнительное смещение центра масс из точки О> в точку 02 за счет отрыва от роликовых опор; Рст — компенсирующее усилие, с которым тело вра55 щения прижимаюr х роликовым опорам равное центробежной силе при отрыве тела вращения и противоположно к ней направлено; 6 — траектория центра тяжести тела вращения без его отрыва от роликовых опор (фиг,2а,б); 7 — траектория центра тяжести

1795955 тела вращения при его отрыве от роликовых опор (фиг.2,6).

На фиг.2,в показано движение поперечного сечения тела вращения при прямой угловой синхронной процессии упругой линии вращающегося тела, то есть показаны четыре последовательных положения поперечного сечения вращающегося тела 5. P— угловая скорость (фиг.2,в) движения тела вращения 5 вокруг оси роликовых опор

О -О (фиг.1,2) в — угловая скорость вращения цилиндрического тела 5 вокруг упругой линии 02 — 02 (фиг.1,2,2в). .На.фиг.З показан график изменения скорости продольного перемещения труб в зависимости от прикладываемой компенсирующей нагрузки Рс7. Кривые 1 и 2 характеризуют пределы изменения скоростей (колебания скорости) при заданных постоянных значениях Рс7 Кривая 3 — результирующая кривая, характеризующая изменение скорости от РС7.

В статическом положении (фиг.1) сила тяжести тела вращения 5, приложенная в центре масс на оси О-О, равномерно распределяется по приводным роликовым опорам зоны нанесения покрытий на составляющие Gi,6г,бз,G4. Это возможно для цилиндрических тел вращения с постоянной плотностью материала и без искажений геометрической формы, Для таких тел вращения оси 0-0, 01-Oi u Oz — 02 совпадают, что свидетельствует об идеально изготовленном теле вращения, которое практически невозможно получить.

При вращательно-поступательном движении реального тела вращения 5 за счет эксцентриситета (е) появляется неуравновешенная центробежнапя сила (Рц= m йРе), приложенная в точке 01(фиг.2а). Эта неуравновешенная центробежная сила (Рц) при заданной угловой скорости (в) постоянна по величине и переменна по направлению.

Составляющие Рц вызывают вынужденные гармонические колебания тел вращения (5) по соответствующим осям с одинаковой амплитудой (Рц= m иРе) и сдвиroM фазы на уголь/2, Совместные действия выявленных изгибных колебаний тела вращения и сил, возникающих под действием искаженной геометрической формы тела вращения и конструктивно-технологических параметров (например, роликовых опор) других транспортировочных устройств, приводят к его отрыву поочередно от приводных роликовых опор, что ведет к появлению различных крутящих моментов, передаваемых на цилиндрические тела от приводных роликовых опор, а следовательно, и к появлению переменной скорости поступательного движения цилиндрических тел. В результате снижается качество и увеличивается расход наносимого материала покрытия.

Но отрыв цилиндрического тела вращения (фиг.2,6) способствует одновременно смещению центра масс на расстояние r от

10 точки 01 до точки Oz и появлению новой неуравновешенной массы (mo7p), равной массе части тела вращения 5, приходящейся на опору 1 до момента ее отрыва. Это приводит к увеличению абсолютной величины центробежной силы по сравнению с пред15

ыдущим значением Рц (фиг.2а), которая е свою очередь будет увеличивать амплитуду изгибных колебаний, а, следовательно, и неравномерность продольного перемещения

20 тела вращения 5. Центробежная сила при отрыве, равная

Рц.o7p= mo7p OP(r+ e) (2) Рц= Рц.о7р

Однако это условие неустойчивого равновесия, так как любой случайный фактор может привести к резкому увеличению

Рц.о7р. Поэтому для получения устойчивого равновесия необходимо, чтобы выполни55 лось следующее условие вызовет незатухающие иэгибные колебания.

Устранить возникшие незатухающие изгибные колебания тела вращения 5 и обеспечить тем самым их равномерное пеЗ0 .ремещение можно путем устранения экс. центриситета (е), что практически не представляется возможным; совмещения упругой и статической линий с осью опор (фиг.1,г) за счет увеличения жесткости циЗ5 линдрического тела вращения (фиг.1,6) между приводными роликовыми опорами 1 и 2 за счет их сближения, что частично осуществимо; а также путем компенсации неуравнов е ш е н н о и силы Рц, Q7p (ф и г . 2, 6), ч т о осуществимо, если приложить к цилиндрическому телу вращения 5 силу Р 7, равную

Рц.о7р пРотивоположно напРавленнУю и синхронно изменяющуюся с той же частотой в, что и Рц.»р. Практически это выполнимо, если цилиндрическое тело вращения

5 (фиг.26) в процессе его вращательно-поступательногого движения в интересующей зоне (например, зоне покрытия) прижать к

РОЛИКОВЫМ ОПОРаМ СИЛОЙ РС7 РаВНОй Рц,o7p, 50 т.е. выполнить условие

1795955 (3) Рст Рц.отр

Без больших погрешностей для практических целей можно Рст приравнять к G).

Но так как G> определялось с большим запасом устойчивости, то можно установить для Рс такой интервал значений в районе

G1, при котором значения Рс> в заданном интервале были бы больше Рц.астр. Так как G1 можно определить зная вес трубы и количество роликовых опор (количество роликовых опор всегда 4, т.к. они образуют соедйнением попарно две опоры в зоне нанесения покрытий, т.е. образуют 2-опорную балку), то интервал. значений Рст можно определить только экспериментально, путем определения колебаний скорости продольного перемещения трубы от действия постоянно прикладываемых нагрузок в интервале значенйй G>, больших Рц.отр. Изобретение иллюстрируется следующим примером конкретного выполнения.

На Харцызском трубном заводе покрытию подвергались цилиндрические трубы диаметром 1430 мм. Трубы покрывались полиэтиленом. 8 процессе вращательнопоступательного движения от приводных роликовых опор цилиндрическая труба прижималась к четырем приводным роликовым опорам в зоне покрытия усилием Р = 1500 кг при общем весе трубы

:в 6000 кг, При этом расстояние между приводными роликовыми опорами вдоль оси вращения было равно диаметру цилиндрической трубы, то есть P =. 1420 мм.

В ходе эксперимента было установлено, что в интервале значений 0,7 G«P<>< 1,261

Формула изобретения

Способ транспортирования длинномерных тел вращения через зону н а не сен ия покрытий, включающий вращательно-поступательное перемещение длинномерных тел вращения с помощью транспортировочного рольганга с одновременным нанесением и формированием по(т.е, при Рст= 6 = 1500 кг имело место нера. венство 1050 кг< 1500 кг< 1800 кг) скорость продольного перемещения труб постоянна . и равна 1 м !мин; что наглядно представлено

5 на графике (фиг.3) в виде вертикальной прямой, и соответствует увеличению качества покрытия на 10 —.15% и .снижению расхода материала покрытия на 3-4 кг на тонну трубы.

10 Эффективность предлагаемого способа оценивали по качеству покрытия (адгезии и сплошности покрытий и экономии его материала, по расходу полиэтиленового материала покрытия).

15 Адгезия определялась по методике, изложенной в ТУ 14-3-1050-81, в Н/см.

Сплошность покрытия оценивали по отсутствию пробоя путем приложения высокого напряжения в 20 кВ от установки

20 "Poroscop" с пределами измерений от 0—

30 кВ, Расход покрываемого материала определяли весовым методом в килограммах на тонну трубы.

Результаты сравнительных испытаний показали, что предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет повысить адгезию покрытия на 10-157, а расход

30 материала покрытия снизить на 3-4 кг на тонну трубы.

Предлагаемый способ предлагается внедрить на Харцызском трубном заводе, при этом ожидаемый экономический эффект

35 составит 160 тыс.рублей за счет улучшения качества продукции и снижения расхода материала покрытия. крытия, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия при одновременном снижении нормы его расхо45 да, каждое тело вращения при нанесении покрытия прижимают. к приводным роликовым опорам транспортирующего рольганга с силой большей 0,7 и меньшей 1,2 веса части тела вращения, приходящейся на со50 ответствующую роликовую опору.

1795955

1795955 губ

/Об

ОЛб

Фиг. 3.

Редактор В,Трубченко

Заказ 441 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Рса, кгс

0Tg

085 о,z о,» o,þ oa o кг х» ы r.в P «»

Составитель А,Поворин

Техред М,Моргентал Корректор Н.Король