Способ изготовления пространственного каркаса

 

Изобретение относится к области производства металлических и железобетонных строительных конструкций и может быть использовано на специализированных предприятиях, а также в строительных организациях. Цель изобретения состоит в изготовлении новым способом новой конструкции пространственного каркаса неограниченной длины из узкой ленты, смотанной в рулоны, при обеспечении непрерывности процесса, резком увеличении его производительности, комплексной автоматизации и упрощении обслуживания технологической линии. Способ изготовления пространственного каркаса включает операции подачи ленты непрерывным движением - разматыванием из рулона, выполнения на исходной ленте ряда параллельных прерывистых по длине прямолинейных прорезей; соединения их концов между собой поперечными прорезями заданным конструкцией каркаса образом и придания заданной формы и размеров пространственного каркаса из нее по высоте и ширине путем раздвижки в вертикальном и горизонтальном направлениях. Новым в способе является то, что в процессе непрерывного движения ленты вначале в направлении длины ленты путем продольно-периодической резки выполняют прерывистые прорези заданной длины и ширины с определенным интервалом между ними, затем путем поперечно-периодической резки формируют в ленте прорези определенной формы и с определенным периодом. Эти прорези соединяют соответствующие по конструкции каркаса концы прямолинейных прорезей. Затем осуществляют вертикальную раздвижку прорезанной ленты в промежуточное состояние будущего пространственного каркаса, далее формируют каркас в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях путем осадки и поперечной раздвижки с одновременным изгибом сплошных продольных стержней относительно вертикальной плоскости симметрии под определенным углом к горизонтали в последовательно расположенных V-образных валковых калибрах, причем в каждом калибре текущие высота пространственного каркаса, угол изгиба продольного стержня, угол при вершине V-образного элемента и шаг (период) этих элементов в поперечном направлении определенным образом взаимосвязаны между собой. И, наконец, после достижения заданной формы и размеров пространственного каркаса в процессе его движения осуществляют операцию поперечной резки на мерные длины. 7 ил.

Изобретение относится к области производства металлических и железобетонных строительных конструкций и может быть использовано на специализированных предприятиях, а также в строительных организациях.

Известен способ изготовления пространственных каркасов [1] использования которых позволяет значительно сократить число типоразмеров и улучшить технологию изготовления арматурных изделий.

Известен способ изготовления пространственных каркасов, заключающийся в соединении элементов из стального проката дуговой и контактной сваркой или вязальной проволокой [2] Такая технология малопроизводительна, характеризуется повышенным расходом металла и основана на применении ручного труда, так как не поддается механизации, а тем более, автоматизации. Кроме того, такой способ соединения элементов каркаса не обеспечивает в соединительных узлах необходимых механических свойств, которые существенно отличаются в худшую сторону от основного металла, что снижает несущую способность изделия в целом.

Известен способ изготовления пространственного каркаса "J. K. Structure" [3] являющийся прототипом изобретения и включающий установку плоской металлической ленты, нанесение и резку параллельных и прерывистых по длине прямолинейных прорезей, соединение их концов с концами прорезей следующего ряда, смежного по ширине ленты, и придание заданной формы и размеров пространственного каркаса путем раздвижки прорезанной ленты в вертикальном и горизонтальном направлениях с образованием верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой раскосами. Этот способ имеет следующие недостатки: длина пространственного каркаса ограничена шириной ленты, поскольку прорезку и последующую формовку осуществляют в направлении ее ширины, т.е. в конечном счете, возможностями листопрокатных станов; технологический процесс имеет прерывистый характер, включает холостые (неперекрываемые) паузы и, как следствие, обеспечивает низкую производительность; реализация известного способа требует применение сложного оборудования, трудоемкого в эксплуатации.

В настоящем изобретении решается задача устранения недостатков прототипа, а именно, изготовление широких пространственных каркасов неограниченной длины из узкой ленты, смотанной в рулоны при обеспечении непрерывности процесса, резком увеличении его производительности, комплексной автоматизации и упрощении обслуживания технологической линии.

Непрерывное движение ленты при одновременном осуществлении всех операций по изготовлению каркаса является первым существенным отличительным признаком предлагаемого способа, позволяющим обеспечить его высокую производительность, комплексную механизацию и автоматизацию технологического процесса при сокращении обслуживающего персонала.

Вторым существенным отличительным признаком предлагаемого способа является то, что продольно-периодическую резку ленты и формовку пространственного каркаса осуществляют в направлении длины, а не ширины ленты, как это делается согласно прототипу. Благодаря этому признаку длина пространственного каркаса, в отличие от прототипа, неограниченна.

Существо предлагаемого способа изготовления пространственного каркаса поясняется на фиг. 1 7, где представлена последовательность операций при изготовлении пространственного каркаса; на фиг. 2 показано взаимное расположение продольных и радиусных прорезей на ленте, с помощью которых формируют пространственный каркас. на фиг. 3 изображена ситуация при задаче плоской ленты с прорезями для осуществления операции вертикальной раздвижки пространственного каркаса в секции дисков; на фиг. 4 схема осуществления операции вертикальной раздвижки ленты до промежуточного состояния пространственного каркаса; на фиг. 5 вид промежуточного состояния пространственного каркаса после вертикальной раздвижки; на фиг. 6 операция формовки пространственного каркаса в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях; на фиг. 7 вид пространственного каркаса в процессе осуществления операции его формовки в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях.

Для изготовления каркаса ленту заданной ширины B_o и толщины h подают непрерывным движением разматыванием из рулона, продольные прорези (поз. 1, 2 на фиг. 1), имеющие длину l, выполняют с интервалом l₁ (b₁ + 2b₂), где b₁ ширина сплошных продольных участков, образующих пояса каркаса, b₂ ширина сплошных продольных участков, образующих раскосы (фиг. 2). При этом, начиная от края ленты ширины продольных участком b₁ и b₂, образуемых прорезями, чередуются между собой. После этого осуществляют операцию поперечно -периодической резки в ленте прорезей (поз. 3, 4 на фиг. 1), соединяющих соответствующие концы прямолинейных прорезей через период T_l l + l₁, на валках, одним из которых прорезают дуги радиусом а другим обеспечивают вход упомянутых выступов в его впадины аналогичных размеров в момент их встречи. Раздвижку ленты в вертикальном направлении (поз. 5 на фиг. 1) осуществляют вначале в промежуточное состояние до высоты H_o=H₁/cosα₁ при ширине b₀, где H₁ высота готового каркаса, α₁ угол отклонения отогнутых стержней от вертикали. Для этого передний конец ленты длиной не менее l₂=(4l₁/cosβ+2l), где β угол наклона отогнутых стержней от горизонтали, размещают по меньшей мере в три последовательно расположенные секции (фиг. 3), каждая из которых содержит две вертикальные группы дисков, а между дисками средней секции заранее установлен зазор по высоте не менее (H₀ + h), после чего в средней секции верхнюю группу дисков перемещают вниз до соприкосновения с нижними дисками через ленту (фиг. 4). При этом, в процессе движения ленты сплошные продольные стержни каркаса шириной b₁ перемещают между дисками первой секции, сплошные продольные стержни нижнего пояса каркаса перемещают между дисками второй секции, а стержни раскосной решетки шириной b₂ отгибают под углом ±β формируют с шагом в поперечном направлении b₁ в промежутках между боковыми плоскостями соседних дисков (фиг. 5). Далее осуществляют операцию формовки пространственного каркаса в вертикальном и горизонтальном направлениях путем осадки и поперечной раздвижки с одновременным изгибом сплошных продольных стержней относительно вертикальной плоскости симметрии под углом a_i к горизонтали в последовательно расположенных V-образных валковых калибрах (фиг. 6), причем в каждом калибре высота пространственного каркаса H_i, угол изгиба продольного стержня α_i и угол α_i при вершине V-образного элемента и период T_bi этих элементов в поперечном направлении связан соотношением T_bi= 2[H_i·tgα_i+(b₁+b₂)·cosα_i] После достижения каркасом заданной формы и размеров (фиг. 7) осуществляют операцию его поперечной резки на мерные длины.

Для осуществления нового способа спроектировано и изготовлено опытное устройство, обеспечивающее выполнение следующих операций: продольно-периодическая резка; поперечно-периодическая (радиусная) резка; вертикальная раздвижка ленты до промежуточного состояния пространственного каркаса; формовка пространственного каркаса в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях до заданных размеров.

В качестве исходной использовали ленту, смотанную в рулон, толщиной h 1,5 мм и шириной B₀ 50 мм из стали 08 кп.

При изготовлении инструмента для осуществления перечисленных выше операций задали следующие параметры: длина продольных прорезей l 100 мм; радиус дуги поперечной прорези R 8 мм;
ширина продольных сплошных стержней b₁ 6 мм;
ширина отогнутых стержней b₂ 5 мм;
угол α₁=30°
На опытной установке получили пространственный каркас со следующими основными размерами:
ширина готового каркаса B₁ 200 мм;
высота готового каркаса H₁ 70 мм;
шаг (период) V-образных элементов каркаса в поперечном направлении T_b 100 мм;
шаг (период) узлов связи в продольном направлении каркаса T_l 116 мм.

Таким образом, на опытной установке подтверждена техническая обоснованность и возможность успешной реализации предложенного способа изготовления пространственного каркаса. При этом, по сравнению с исходной лентой ширина пространственного каркаса B₁ больше B₀ в 4 раза, а его высота H₁ превышает толщину ленты более чем в 40 раз. На конкретном примере показано, что для изготовления стандартного промышленного пространственного каркаса высотой 70 мм и шириной 1200 мм достаточно использовать узкую ленту шириной 300 мм, производимую на простых станах метизно-металлургических заводов с длиной бочки валка 400 мм. Это подтверждает практическое удобство использования нового способа с точки зрения наличия весьма распространенной заготовки (ленты), а также его высокую эффективность. Так, например, изготовление стандартных промышленных пространственных каркасов шириной 1200 мм при скорости движения ленты 0,5 м/с обеспечивает при односменной работе линии (- 2000 2500 час/год) их производство в количестве 3,5 4 млн. пог. метров, а при их длине 6000 мм в количестве примерно 6 млн. штук в год.

Формула изобретения

Способ изготовления пространственного каркаса, включающий установку плоской металлической ленты, нанесение и резку параллельных и прерывистых по длине прямолинейных прорезей, соединение их концов с концами прорезей следующего ряда, смежного по ширине ленты, и придание заданной формы и размеров пространственного каркаса путем раздвижки прорезанной ленты в вертикальном и горизонтальном направлениях с образованием верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой раскосами, отличающийся тем, что для изготовления каркаса ленту заданной ширины В_о и толщины h подают непрерывным движением разматыванием из рулона, продольные прорези, имеющие длину l, выполняют с интервалом l₁ (b₁ + 2b₂), где b₁ ширина сплошных продольных участков, образующих пояса каркаса, b₂ ширина сплошных продольных участков, образующих раскосы, причем, начиная от края ленты ширины продольных участков b₁ и b₂, образуемых прорезями, чередуются между собой, после чего осуществляют операцию поперечно-периодической резки в ленте прорезей, соединяющих соответствующие концы прямолинейных прорезей через период T_l l + l₁ на валках, одним из которых прорезают дуги радиусом а другим обеспечивают вход упомянутых выступов в его впадины аналогичных размеров в момент их встречи, а раздвижку ленты в вертикальном направлении осуществляют вначале в промежуточное состояние до высоты H_o= H₁/cosα₁ при ширине B_о, где Н₁ - высота готового каркаса, α₁ - угол отклонения отогнутых стержней от вертикали, для чего передний конец ленты длиной не менее l₂= (4l₁/cosβ+2l), где β - угол наклона отогнутых стержней к горизонтали, размещают по меньшей мере в три последовательно расположенные секции, каждая из которых содержит две вертикальные группы дисков, а между дисками средней секции заранее установлен зазор по высоте не менее (Н_о + h), после чего в средней секции верхнюю группу дисков перемещают вниз до соприкосновения с нижними дисками через ленту, причем в процессе движения ленты сплошные продольные стержни каркаса шириной b₁ перемещают между дисками первой секции, сплошные продольные стержни нижнего пояса каркаса перемещают между дисками второй секции, а стержни раскосной решетки шириной b₂ отгибают под углом ± β, формируют с шагом в поперечном направлении в промежутках между боковыми плоскостями соседних дисков, после чего осуществляют операцию формовки пространственного каркаса в вертикальном и горизонтальном направлениях путем осадки и поперечной раздвижки с одновременным изгибом сплошных продольных стержней относительно вертикальной плоскости симметрии под углом α_i к горизонтали в последовательно расположенных V-образных валковых калибрах, причем в каждом калибре высота пространственного каркаса H_i, угол изгиба продольного стержня α_i и угол α_i при вершине V-образного элемента и период T_bi этих элементов в поперечном направлении связан соотношением T_bi= 2[H_i·tgα_i+(b₁+b₂)·cosα_i], после достижения каркасом заданной формы и размеров осуществляют операцию его поперечной резки на мерные длины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7