Стан локальной формовки для изготовления элементов панелей плоских теплообменников

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для локальной формовки каналов в плоских теплообменниках. Стан содержит станину, стол с приводом его горизонтального перемещения, закрепленную на столе матрицу с заданной рельефной поверхностью, траверсу, закрепленную на станине, два деформирующих вала с эластичной оболочкой, привод вертикального перемещения, установленный в центре траверсы деформирующий жесткий вал с рельефной боковой поверхностью. Упомянутые валы с эластичной оболочкой смонтированы по краям траверсы. При увеличении производительности снижается металлоемкость стана и уменьшаются энергозатраты. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к обработке давлением листового металлического материала и может быть использовано при разработке оборудования, осуществляющего локальную формовку каналов в элементах плоских теплообменников.

Перспективным направлением нанесения рельефа на большие поверхности (несколько квадратных метров) листовых заготовок является формовка деформирующим валом с эластичной оболочкой.

Известен стан локальной формовки для изготовления изделий с выпукло-вогнутой рельефной поверхностью из листового металла, выбранный в качестве аналога, который содержит станину с приводом горизонтального перемещения стола, стол, на котором закреплена матрица с заданной рельефной поверхностью, и траверсу со штоком, на котором установлен деформирующий вал с эластичной оболочкой. Заданный рельеф на поверхности листовой заготовки формируется при ее пропускании между матрицей и вращающимся валом с эластичной оболочкой (патент Российской Федерации №1699345, кл. В 21 D 22/10, 1991 г.).

К недостаткам устройства следует отнести ограниченные возможности при формовке рельефа на листовой заготовке по глубине, в том числе при формовке продольных каналов в элементах панелей плоских теплообменников, так как при использовании рабочего инструмента с эластичной оболочкой максимальные нормальные напряжения на контактной поверхности эластичной оболочки с заготовкой, как правило, не превышают 10 МПа.

Для устранения этого недостатка была предложена конструкция стана локальной формовки с дополнительным профилированным валом, который служит для доформовки каналов в листовой заготовке до требуемой глубины.

Это устройство выбрано в качестве прототипа, так как является наиболее близким к изобретению.

Заданный рельеф на поверхности листовой заготовки формируется при ее последовательном пропускании между матрицей и вращающимся валом с эластичной оболочкой и жестким валом с рельефной поверхностью (патент Российской Федерации №2074781, кл. В 21 D 22/10 5/14, 1994 г.).

Недостаток известного устройства заключается в потере производительности, связанной, во-первых, с потерей времени на совершение холостого хода, во-вторых, с малой скоростью перемещения стола (не более 1,5 м/мин), ограниченной тем, что стол имеет достаточно большую массу (примерно 700-800 кг), а следовательно, не может прекратить движение сразу после выключения привода его горизонтального перемещения в конце хода и еще некоторое время продолжает движение под действием сил инерции, что требует дополнительного расстояния, включаемого в длину стола во избежание биения жестко связанной со столом гайки о подшипник винта. Эта и другие конструктивные особенности стана определяют его достаточно большие габаритные размеры (длина станины должна быть больше двух длин стола), а следовательно, еще один недостаток - большую металлоемкость. Недостатком является также необходимость в дополнительных энергозатратах на совершение станом холостого хода.

Задачей изобретения является повышение производительности стана, уменьшение его габаритов и вследствие этого уменьшение его металлоемкости, а также уменьшение энергозатрат на изготовление единицы продукции.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности стана, снижение его металлоемкости и энергозатрат на выпуск единицы продукции.

Технический результат достигается тем, что изобретенный стан локальной формовки для изготовления элементов панелей плоских теплообменников содержит станину, привод горизонтального перемещения стола, стол с закрепленной на нем матрицей с заданной рельефной поверхностью, а также жестко связанную со станиной траверсу с установленным по ее центру профилированным жестким валом для окончательного деформирования листовой заготовки, который имеет привод вертикального перемещения, и двумя валами с эластичной оболочкой для предварительного деформирования листовой заготовки, смонтированными по краям траверсы на равном расстоянии L=D/2+d/2+(20...200 мм) от оси жесткого вала, что дает возможность исключить холостой ход в работе стана, где D - диаметр вала с эластичной оболочкой, d - диаметр жесткого вала. Траверса может быть закреплена на станине неподвижно, либо траверса может быть закреплена на станине подвижно и иметь привод горизонтального перемещения, а стол может быть закреплен на станине неподвижно.

Схема предложенной конструкции стана представлена на фиг.1-3. Стан состоит из станины 1, привода горизонтального перемещения с редуктором 2, двигателем 3, винтовой парой в виде вала-винта 4 и гайки 5, жестко связанной со столом 6, который имеет возможность двигаться по станине с помощью роликов 7, расположенных снизу стола 6. Траверса 8 жестко закреплена на станине 1. На траверсе 8 установлен деформирующий жесткий вал 9 с рельефной поверхностью, который имеет привод вертикального перемещения 10, причем привод может быть выполнен механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным из приводов перечисленных выше. Также в траверсе 8 по ее краям на равном расстоянии от оси жесткого вала 9 с рельефной поверхностью установлены два вала 11 с эластичной оболочкой 12 для предварительного деформирования листовой заготовки 13. На столе 6 установлена матрица 14, на которую размещают листовую заготовку 13, фиксируя ее положение поперек стола с помощью поперечных прижимов 15 и вдоль стола при помощи продольных прижимных планок 16, которые в свою очередь фиксируются при помощи демпфирующих прижимных роликов 17, установленных на жестком валу 9 с рельефной поверхностью. Вертикальное перемещение валов 11 регулируется нажимными винтами 18.

Стан работает следующим образом. В исходном положении стол 6 находится в крайнем (левом или правом) положении. На матрицу 14 устанавливают заготовку 13, фиксируют ее при помощи поперечных прижимов 15 и продольных прижимных планок 16, затем включают двигатель 3, который через редуктор 2 приводит в движение вал-винт 4, и стол 6, жестко связанный с гайкой 5, начинает горизонтальное перемещение по роликам 7 из крайнего левого положения направо. Заготовка 13 проходит последовательно вместе со столом 6 и матрицей 14 между левым валом 11 с эластичной оболочкой 12, жестким валом 9 с рельефной боковой поверхностью и правым валом 11 с эластичной оболочкой 12. При этом левый вал 11 с эластичной оболочкой 12 осуществляет предварительную формовку каналов в листовой заготовке.

Жесткий вал 9 с рельефной боковой поверхностью опускается при помощи привода вертикального перемещения 10 в предварительно отформованные углубления рельефа и осуществляет окончательное деформирование, обеспечивая необходимую степень деформации материала заготовки 13. Правый вал 11 с эластичной оболочкой 12 прижимает заготовку 13, создавая натяжение материала заготовки, что исключает образование продольных складок. По ходу движения стола 6 продольные прижимные планки 16 фиксируют листовую заготовку 13 при помощи катящихся по ним демпфирующих прижимных роликов 17, установленных на жестком валу 9 с рельефной поверхностью, прижимая края заготовки 13 к матрице 14. В конце рабочего хода, когда правый вал 11 с эластичной оболочкой 12 полностью скатывается с матрицы 14, стол 6 останавливается в крайнем правом положении и полученное изделие удаляется из матрицы. Далее цикл обработки последующей заготовки повторяется при перемещении стола из крайнего правого положения в крайнее левое положение. При этом правый вал 11 с эластичной оболочкой 12 осуществляет предварительное деформирование листовой заготовки 13, а левый вал 11с эластичной оболочкой 12 создает натяжение заготовки 13.

Предложенная конструкция стана с подвижной траверсой представлена на фиг.4. Стан изготавливается таким образом, что стол неподвижно закреплен на станине, а траверса соединена с приводом горизонтального перемещения и установлена на спаренных роликах, которые расположены сверху и снизу неподвижного стола, что дает ей возможность горизонтального перемещения.

Стан состоит из станины 1, привода горизонтального перемещения с редуктором 2, двигателем 3, винтовой пары в виде вала-винта 4 и гайки 5, жестко связанной с траверсой 6, которая таким образом имеет возможность двигаться по неподвижному столу 7 с помощью спаренных роликов 8, расположенных сверху и снизу стола 7. В траверсе 8 установлен деформирующий жесткий вал 9 с рельефной поверхностью, который имеет привод вертикального перемещения 10. Также в траверсе по ее краям на равном расстоянии от оси жесткого вала 9 и на одном уровне с ним установлены два вала 11 с эластичной оболочкой 12.

На неподвижном столе 7 установлена матрица 13, на которую размещают листовую заготовку 14, фиксируя ее положение с помощью поперечных прижимов 15 и продольных прижимных планок 16, которые в свою очередь фиксируются при помощи демпфирующих прижимных роликов 17 установленных на жестком валу 9 с рельефной поверхностью. Вертикальное перемещение валов 11 регулируется нажимными винтами 18.

Стан локальной формовки для изготовления элементов панелей плоских теплообменников работает следующим образом.

В исходном положении траверса 6 находится в крайнем (левом или правом) положении. На матрицу 13 устанавливают заготовку 14, фиксируют ее при помощи поперечных прижимов 15 и продольных прижимных планок 16, затем включают двигатель 3, который через редуктор 2 приводит в движение вал-винт 4. Траверса 6 через жестко связанную с ней гайку 5 начинает горизонтальное перемещение по роликам 7 из крайнего левого положения направо. При движении траверсы 6 правый вал 11 с эластичной оболочкой 12 осуществляет предварительную формовку каналов в листовой заготовке 14. Жесткий вал 9 с рельефной боковой поверхностью опускается при помощи привода вертикального перемещения 10 в предварительно отформованные углубления рельефа и осуществляет окончательное деформирование, обеспечивая необходимую степень деформации материала заготовки 14. При этом левый вал 11 с эластичной оболочкой 12 прижимает заготовку 14, создавая натяжение материала заготовки, что исключает образование продольных складок. По ходу движения траверсы 6 продольные прижимные планки 16 фиксируют листовую заготовку 14 при помощи катящихся по ним демпфирующих прижимных роликов 17, установленных на жестком валу 9 с рельефной поверхностью, прижимая края заготовки 13 к матрице 14. Процесс заканчивается остановкой траверсы 6 в крайнем правом положении в конце рабочего хода, когда левый вал 11 с эластичной оболочкой 12 полностью скатывается с матрицы 14. Полученное изделие удаляется из матрицы 13. Далее цикл обработки последующей заготовки повторяется при перемещении траверсы из крайнего правого положения в крайнее левое положение. При этом левый вал 11 с эластичной оболочкой 12 осуществляет предварительное деформирование листовой заготовки 13, а правый вал 11 с эластичной оболочкой 12 создает натяжение заготовки 13.

Предложенная конструкция стана, в которой горизонтальное перемещение совершает траверса с двумя валами с эластичной оболочкой, а стол, матрица и заготовка остаются неподвижными, обеспечивает достижение необходимого технического результата. А именно: увеличивает производительность стана, во-первых, за счет увеличения скорости перемещения подвижной части конструкции (траверсы) из-за меньшей ее инерционности, во-вторых, благодаря использованию возвратного хода в качестве рабочего. Обеспечивается также уменьшение энергозатрат на единицу выпускаемой продукции. Снижается металлоемкость стана, уменьшаются его габаритные размеры за счет уменьшения длины станины.

1. Стан локальной формовки для изготовления элементов панелей плоских теплообменников, содержащий станину, стол с закрепленной на нем матрицей с заданной рельефной поверхностью, привод горизонтального перемещения стола, траверсу, закрепленную на станине, один деформирующий вал с эластичной оболочкой с приводом вертикального перемещения, и один деформирующий жесткий вал с рельефной боковой поверхностью, отличающийся тем, что он снабжен вторым деформирующим валом с эластичной оболочкой, упомянутые валы с эластичной оболочкой смонтированы по краям траверсы на расстоянии L=D/2+d/2+(20...200 мм) от оси деформирующего жесткого вала, который установлен в центре траверсы, где

D - диаметр вала с эластичной оболочной;

d - диаметр жесткого вала.

2. Стан по п.1, отличающийся тем, что траверса закреплена на станине неподвижно.

3. Стан по п.1, отличающийся тем, что траверса закреплена на станине подвижно и имеет привод горизонтального перемещения, а стол закреплен на станине неподвижно.