Установка для термической резки труб прямоугольного сечения

 

Использование изобретения: для воздушно-плазменной резки труб прямоугольного сечения. Сущность изобретения: резка осуществляется путем перемещения резака 6 вокруг трубы 14. Взаимодействие копирных роликов 7 и 8 с копирами 11 и 12 обеспечивает перпендикулярное положение резака к контуру трубы 14. Шестизвенный механизм 13 позволяет выбрать такое растояние от оси вращения барабана 4 до оси качания пневмоцилиндра 9, которое обеспечивает оптимальную скорость резки. 2 ил.

Изобретение относится к термической резке, а именно к установкам для воздушно-плазменной резки труб прямоугольного сечения.

Известна установка для термической резки труб прямоугольного сечения, взятая за прототип, в которой взаимодействие копирных роликов с копирами обеспечивает наклон резака во время его перемещения вокруг труб то в одну, то в другую сторону от нормали к трубе. Этим достигается выравнивание скорости перемещения сопла резака относительно поверхности трубы.

Недостатком этого устройства является то, что не обеспечивается перпендикулярное положение резака к контуру сечения трубы в процессе реза (за исключением 4-х точек). Это приводит к тому, что фактически увеличивается толщина разрезаемого в данный момент металла, что вынуждает увеличивать ток; во избежание чрезмерной близости края сопла и трубы вынужденно увеличивается расстояние по оси резака от центра сопла до металла, что ведет к увеличению напряжения; ухудшаются газодинамические условия формирования столба плазмы.

Так, при резке прямоугольной трубы 190 х х 120 х 12 (при косом резе сечения 210 х 120) угол наклона резака к поверхности уменьшается до 40^о, что ведет к увеличению толщины разрезаемого металла до 60% что в свою очередь ведет к снижению скорости резания на 38% или к необходимости увеличения мощности источника тока на 60% При этом около угла трубы надо отдалять резак от поверхности трубы, увеличивая длину дуги минимум на 3-5 мм, что дополнительно увеличивает потребляемую мощность не менее чем на 10% При изменении формы копира, обеспечивающем перпендикулярность положения резака к контуру трубы, известная установка не обеспечивает требуемое поддержание скоростей, так как не дает возможности устанавливать требуемое расстояние (R) от оси вращения барабана до оси качания корпуса пневмоцилиндра.

Если это расстояние R равно 325 мм, то для трубы 210 х 120 при перпендикулярном положении резака скорость резака при прохождении угла около 10% от скорости на прямолинейном участке. При уменьшении R до 160 мм средняя скорость резки при прохождении угла увеличивается до 30% При последующем уменьшении R эта скорость еще более растет и при R=115 достигает двукратной, что близко к оптимальному варианту.

При этом объемы вырезаемого из трубы металла в единицу времени при прохождении угла и при прямолинейном движении становятся равными.

Но снижение расстояния R до этой величины на известной установке невозможно, так как тогда ось качания корпуса пневмоцилиндра пересечет сечение трубы.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности и качества резки путем обеспечения перпендикулярного положения резака к контуру сечения в процессе резки с оптимальной скоростью.

На фиг. 1 изображена установка для резки труб; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Установка состоит из рамы 1, устройства для крепления трубы, состоящего из поддерживающих роликов 2 и зажимов 3, вращающегося барабана 4, обоймы 5 с резаком 6 и двумя копирными роликами 7 и 8, пневмоцилиндра 9 с подвижным штоком 10, копирного узла, состоящего из копиров 11 и 12, и шестизвенного шарнирного механизма 13. Каждый копир построен в соответствии с известными правилами и обеспечивает заданное (например, постоянное) расстояние от сопла резака 6 до поверхности трубы 14 и перпендикулярность оси резака относительно этой поверхности на прямолинейных участках резки. Копиры 11 и 12 закреплены на раме 1, имеют одинаковую форму, установлены параллельно плоскости вращения барабана 4 и зеркально друг к другу. Ролик 7 установлен в плоскости копира 11, а ролик 8 в плоскости копира 12. Шток 10 жестко соединен с обоймой 5.

Для обеспечения перпендикулярности резака к контуру детали поверхность каждого копира образована внутренней поверхностью огибающей поверхности ролика, положения центра которого заданы зависимостями X_c1,2= X_в+ · ± · · (1) Y_c1,2= Y_в+ · ∓ · · (2) где X_С1,2, Y_С1,2 текущие координаты центра С1 или С2 ролика в прямоугольной системе осей X и Y, причем начало координат совмещено с центром разрезаемого сечения трубы, а оси X и Y совмещены с осями симметрии сечения; верхний знак в формулах относится к центру С2, нижний КС1.

X_B, Y_B текущие координаты поверхности разрезаемого сечения трубы; а половина расстояния между осями роликов; b расстояние от сопла резака до прямой, соединяющей оси вращения роликов обоймы; δ расстояние от сопла резака до разрезаемой поверхности трубы, измеряемое вдоль оси сопла; K (3) j (4)
где X_pi, Y_pi координаты центров, вокруг которых происходит вращение резака при резке углов.

Установка работает следующим образом.

Трубу 14 прямоугольного сечения укладывают на поддерживающие ролики 2 и закрепляют зажимом 3 по упору (не показан), подают сжатый воздух к пневмоцилиндру 9, и шток 10 поджимает обойму 5 с роликами 7 и 8 к копирам 11 и 12 соответственно, при этом сопло резака 6 оказывается расположенным на заданном расстоянии от поверхности трубы 14.

Вращение с постоянной скоростью передается от привода 15 вращающемуся барабану 4 и через шестизвенный шарнирный механизм 13 резаку 6. При этом ролики 7 и 8 перекатываются по копирам 11 и 12 соответственно.

Резак 6 перемещается на заданном расстоянии вокруг трубы, оставаясь перпендикулярным ей, и осуществляет резку. Скорость резака при прохождении поворота приближается к оптимальной за счет выбранного значения R.

П р и м е р. Производилась воздушно-плазменная резка прямоугольной трубы 190 х 120 х 12 с внешним радиусом закругления 18 мм. Источник тока АПР-404, ток резки 300 А, расстояние от центра сопла до трубы по оси сопла δ10 мм. Линейная скорость резака в середине прямоугольного участка V=90 м/ч (25 мм/с), R=115 мм, угловая скорость вращения барабана 25:115=0,217 1/c, время резки 29 с.

При резке такой же трубы на установке, взятой за прототип, при токе 300 А; δ 10 мм; V=60 м/ч; время резки 35 с.

Предлагаемое устройство обеспечивает:
перпендикулярное положение резака к поверхности разрезаемой трубы на ее прямоугольных участках;
получение оптимальной скорости перемещения резака относительно периметра трубы;
возможность качественной резки труб с прямыми углами (сварной швеллер 19Т с полосой);
сохранение относительно простого узла вращения резака;
повышение экономичности процесса и долговечности плазмотрона;
сохранение достаточной жесткости узла, задающего необходимую разницу скоростей шестизвенного шарнирно механизма в процессе резки с реверсированием вращения.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ, содержащая смонтированные на раме устройство для крепления трубы, два соосно расположенных в параллельных плоскостях и одинаковых по форме копира, вращающийся барабан, пневмоцилиндр с копирными роликами на его штоке, каждый из которых установлен с возможностью взаимодействия с соответствующим копиром, и резак, отличающаяся тем, что она оснащена выполненным в виде шарнирно соединенных параллелограммов шестизвенным механизмом, при этом звено одного из параллелограммов закреплено на барабане, звено другого параллелограмма, непараллельное упомянутому звену первого параллелограмма и незакрепленное на общем шарнире, закреплено на корпусе пневмоцилиндра, а копиры расположены зеркально один относительно другого.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2