CN103357727B - 无传动手摇滚边机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无传动手摇滚边机，包括上滚轮、上滚轮轴、上滚轮轴座、下滚轮、下滚轮轴、下滚轮轴座、滚轮转动摇手柄和调节部件，所述上滚轮设置在所述上滚轮轴上，所述上滚轮轴与所述上滚轮轴座连接；所述下滚轮设置在所述下滚轮轴上，所述下滚轮轴与所述下滚轮轴座连接，所述滚轮转动摇手柄也与所述下滚轮轴连接；所述上滚轮和下滚轮中的一个设置有凹槽，另一个上设置有与所述凹槽配合的凸起，滚压材料进入上滚轮和下滚轮后通过所述凹槽和凸起的配合进行滚边。本发明的无传动手摇滚边机因体积小，构造较为简单、轻便实用，无需临时电源，具有方便高效的优势，很适合在野外施工现场使用。

Description

无传动手摇滚边机

技术领域

本发明涉及建筑保温工程技术领域，具体涉及一种管道、槽、罐等保温项目的无传动手摇滚边机。

背景技术

在石化、发电、钢铁及城市供热等方面，必须有大量的蒸汽热力管网或各种介质的工艺管网等设施。这些设施很大部份都要进行外部的保温或保冷层施工，称保温工程。保温层的结构以常见的管道为例，如图5a、图5b、图5c所示的管道保温结构，其保温层主要由保温蒙皮（冷轧彩板）501、钢管管道502，蒙皮搭接头503、蒙皮咬接头504、保温砖（或矿棉）505、蒙皮滚压边506等构成。而外表防护所用的蒙皮，一般为彩色钢板，须根据防护外表的外形及尺寸而定，现有技术中预先在厂内进行总体分段、分片细化设计，并用专门机械进行裁剪和滚边加工，后在现场组合安装。在现场组合安装中，由于存在设计、计划、加工、施工或保温材料尺寸误差等，一般都要进行蒙皮彩板的局部修整，甚至少量重新加工。由于多数施工点距加工厂很远，并且随管道施工的延伸不断变动、以及化工塔类设施、以及高空作业等原因，将需要修整的保温材料（蒙皮彩板）返回工厂进行加工存在较大困难，因此，急切需要一种能够在施工现场进行滚边加工的设备。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种无传动手摇滚边机，用于解决施工现场滚边加工不方便的技术问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种手摇滚边机，包括上滚轮、上滚轮轴、上滚轮轴座、下滚轮、下滚轮轴、下滚轮轴座、滚轮转动摇手柄和调节部件，所述上滚轮设置在所述上滚轮轴上，所述上滚轮轴与所述上滚轮轴座连接；所述下滚轮设置在所述下滚轮轴上，所述下滚轮轴与所述下滚轮轴座连接，所述滚轮转动摇手柄也与所述下滚轮轴连接；

所述调节部件分别与所述上滚轮轴座和下滚轮轴座连接，用于调节上滚轮轴座和下滚轮轴座之间的距离；

所述上滚轮和下滚轮中的一个设置有凹槽，另一个上设置有与所述凹槽配合的凸起，滚压材料进入上滚轮和下滚轮后通过所述凹槽和凸起的配合进行滚边。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施例，所述调节部件包括螺栓、锁紧螺母和滚轮张开弹簧，所述上滚轮轴座上设置有一个竖向台阶孔，所述螺栓一端固定在所述下滚轮轴座上，所述螺栓另一端穿过台阶孔，所述锁紧螺母位于螺栓另一端；所述滚轮张开弹簧位于台阶孔内，并套在螺栓上。

根据本发明的一个实施例，所述调节部件包括上滚轮张开转臂、下滚轮张开转臂和滚轮张开臂销轴，所述上滚轮张开转臂与所述上滚轮轴座连接，所述下滚轮张开转臂与所述下滚轮轴座连接，所述上滚轮张开转臂、下滚轮张开转臂之间通过所述滚轮张开臂销轴连接。

根据本发明的一个实施例，所述下滚轮轴与所述滚轮转动摇手柄固定连接，所述下滚轮轴与该滚轮转动摇手柄连接的一端相对于下滚轮轴座延伸出了一段。

根据本发明的一个实施例，所述下滚轮轴与所述滚轮转动摇手柄连接的一端相对于下滚轮轴座延伸出的部位上设置有下滚轮轴延伸定位套。

根据本发明的一个实施例，所述凹槽为半圆凹槽，所述凸起为半圆凸起。

根据本发明的一个实施例，所述半圆凹槽和半圆凸起中的一个的剖面半径为3～4mm，另一个剖面半径为在此基础上增加或减去被滚边材料的板厚。

根据本发明的一个实施例，所述半圆凸起上设置有微齿滚花。

本发明还可以是：

根据本发明的一个实施例，所述凸起设置在所述下滚轮上，所述凹槽设置在所述上滚轮上。

根据本发明的一个实施例，所述上滚轮通过滚动球轴承与所述上滚轮轴连接，所述下滚轮与所述下滚轮轴固定连接，所述下滚轮轴通过滑动轴承套与下滚轮轴座连接，其中滑动轴承套采用低摩擦材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的无传动手摇滚边机，使得现场具备了有剪彩板铁皮和进行铁皮滚压边加工的能力，可在施工现场进行滚边，解决了被加工材料（如蒙皮彩板）不便于返回工厂修整、加工的技术问题；

特别在野外不好解决临时电源的情况下，本发明的手摇滚边机因体积小，构造较为简单、轻便实用，且高效的优势可很好的在野外被应用。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的无传动手摇滚边机的主视结构示意图。

图2示出了参见图1所示一种无传动手摇滚边机的侧面结构示意图。

图3a示出了根据本发明一个实施例的无传动手摇滚边机的工作原理示意图。

图3b示出了图3a的E-E剖面示意图。

图4a示出了根据本发明一个实施例的无传动手摇滚边机的材料滚压变形力分析示意图。

图4b示出了图4a的F-F剖面示意图。

图5a示出了管道保温结构的示意图。

图5b示出了图5a所示管道保温结构的B-B剖面示意图。

图5c示出了图5a所示管道保温结构的A处放大示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1示出了根据本发明一个实施例的无传动手摇滚边机的结构示意图。参见图1所示的一种无传动手摇滚边机，包括上滚轮101、上滚轮轴102、上滚轮轴座103、下滚轮104、下滚轮轴105、下滚轮轴座106、滚轮转动摇手柄107，所述上滚轮101设置在所述上滚轮轴102上，所述上滚轮轴102与所述上滚轮轴座103连接；所述下滚轮104设置在所述下滚轮轴105上，所述下滚轮轴105与所述下滚轮轴座106连接，所述滚轮转动摇手柄107也与所述下滚轮轴105作固定连接，或者说下滚轮104设置在下滚轮轴105一端，下滚轮轴105的另一端穿过下滚轮轴座106以及下滚轮轴座106中的滑动轴承套125后，再与滚轮转动摇手柄107作固定连接；，通过滚轮转动摇手柄107可带动下滚轮轴105旋转，下滚轮轴105再带动下滚轮104旋转。

对于上滚轮101和下滚轮104中的一个设置有凹槽，那么另一个上设置有与所述凹槽配合的凸起，即凹槽设置在上滚轮101上时，则凸起设置在下滚轮104上；反之凹槽设置在下滚轮104上时，凸起则设置在上滚轮101上。被滚压材料进入上滚轮101和下滚轮104后通过所述凹槽和凸起的配合进行滚边。

如在管道保温蒙皮滚压边中，所述凹槽设置为半圆凹槽126，所述凸起设置为半圆凸起108，所述半圆凹槽126和半圆凸起108中的一个的剖面半径为3～4mm，另一个剖面半径为在此基础上增加或减去被滚边材料的板厚。

具体地，可以是所述半圆凸起108设置在所述下滚轮104上，半圆凹槽126设置在上滚轮101上，其中，下滚轮104与下滚轮轴105固定连接，所述下滚轮轴105通过滑动轴承套125与下滚轮轴座106连接，滑动轴承套125可采用低摩擦材料，所述上滚轮101与所述上滚轮轴102通过滚动球轴承109转动连接，上滚轮轴102与上滚轮101连接的端部设置有用于固定滚动球轴承109的上滚轮轴承盖118。所述半圆凸起108上设置有微齿滚花110，微齿滚花110或者说滚花有利于铁皮材料的咬合。

为了调节上滚轮101和下滚轮104之间的距离，或者说是为了调压、锁紧、间隙调节等，可通过调节上滚轮轴座103和下滚轮轴座106之间的距离实现，具体可以包括一个调节部件，所述调节部件分别与所述上滚轮轴座103和下滚轮轴座106连接，用于调节上滚轮轴座103和下滚轮轴座106之间的距离。如图1所示的一种调节部件可以是：

包括螺栓111、锁紧螺母112和滚轮张开弹簧113，所述上滚轮轴座103上设置有一个竖向的台阶孔114（此处的竖向为参照图1的竖直方向），所述螺栓111一端固定在所述下滚轮轴座106上，所述螺栓111另一端穿过竖向的台阶孔114，所述锁紧螺母112位于螺栓111另一端；所述滚轮张开弹簧113位于竖向的台阶孔114内，并套在螺栓111上；滚轮张开弹簧113一端顶在下滚轮轴座106上，滚轮张开弹簧113另一端顶在台阶孔114的台阶上。通过螺栓111可起滚轮间隙调节/调压/锁紧等作用。图1中还包括调节部件的另一结构滚轮张开转臂115，具体将在以下实施例中进一步说明。

继续如图1所示，下滚轮轴105与滚轮转动摇手柄107连接的一端相对于下滚轮轴座106延伸了一段116（下滚轮轴105或者说长轴），即下滚轮轴105的一端穿过下滚轮轴座106后延伸出了一段116，即转动摇手柄107与下滚轮轴座106存在间隔。其中，所述下滚轮轴105与所述滚轮转动摇手柄107连接的一端相对于下滚轮轴座106延伸出的部位上设置有下滚轮轴延伸定位套117。

通过以上实施例的手摇滚边机，解决了蒙皮不可能往返回工厂修整、加工的问题，使得现场具备了有剪彩板铁皮和进行铁皮滚压边加工的工具。特别在野外不好解决临时电源的情况下，本实施例的手摇滚边机具有体积小，构造较为简单、轻便实用，且高效。

图2示出了参见图1所示一种无传动手摇滚边机的侧面结构示意图。如图2所示的一种无传动手摇滚边机，所述调节部件包括上滚轮张开转臂219、下滚轮张开转臂220和滚轮张开臂销轴221，所述上滚轮张开转臂219与所述上滚轮轴座203连接，所述下滚轮张开转臂220与所述下滚轮轴座206连接，所述上滚轮张开转臂219、下滚轮张开转臂220之间通过所述滚轮张开臂销轴221连接，上滚轮张开转臂219、下滚轮张开转臂220可绕连接轴线旋转。

为了固定手摇滚边机，还包括位于地面的圆角三角形底座板222，以及与该圆角三角形底座板222连接的底座结构支撑223，底座结构支撑223可再与下滚轮轴座206连接。被滚压材料224进入上滚轮201和下滚轮204后通过所述凹槽和凸起的配合进行滚边。

图3a示出了根据本发明一个实施例的手摇滚边机的工作原理示意图。图3b示出了图3a的E-E剖面示意图。如图3a、3b所示，要滚制边，首先在滚轮圆柱面上、应具有轴剖面为半圆形r的一凸、一凹的两个滚压轮，其半圆形r一般为3～4mm，其中一个须加上或减去蒙皮的板厚。在两凸、凹形压轮之间，定位材料边距送入蒙皮铁皮后，如不断减小上、下滚压轮间的距离，对铁皮材料施以轮压力N，并采用一定的传动机构使两滚压轮在手摇力矩M作用下等速旋转，M主要作用是克服因轮压力（N=2P）产生的转动摩擦等阻力f，同时作用于铁皮的上下面，不断带动铁皮作直线运动，就会连续滚压出蒙皮边缘的条状半圆r的凸起滚边。其滚压深度为h，并产生下滚轮凸起顶径R1圆周凸起在滚动方向上压入材料成形的弦宽C。而在滚边过程中如对条状滚边两端施以适当的人为压力，就可滚压出蒙皮边缘与保温材料表面接近或略小的大弯曲边，使蒙皮板搭接头在保温材料外圆面上更加密合。

在结构上，由于无一般常见的转动传动机构，仅设置一与下滚轮7的轴作固定联接、长度为R的摇手柄。下滚轮的旋转直接靠手柄转动带动，并利用滚轮凸起上的微滚花对铁皮材料的微咬入齿合，对材料进行直线运行传动。同时通过下滚轮凸起顶径R1及圆柱面R0（上、下轮圆柱面R0相等）对材料接触面间的摩擦和微齿咬入的水平剪力作用，带动材料移动及上滚轮旋转。因此，称为无转动手摇滚边机。

材料滚压变形力分析及计算：

图4a示出了根据本发明一个实施例的手摇滚边机的材料滚压变形力分析示意图。图4b示出了图4a的F-F剖面示意图。如图4a、4b所示，为了达到滚边机仅用手摇工作的效果，必须对材料加工变形力的大小进行分析计算，并与人工手摇力（一般单手为4～5Kgf）的大小作比较，以确定其是否可行或进一步设计。

此类滚压边成半圆r的凸起变形，基本为材料在双向复杂应力下的拉伸塑性变形。为了简化计算，只选择主拉应力σ1沿r的圆周对材料进行圆弧拉伸考虑，如图4b所示，设在半圆r顶点材料中取一微单元体，其受对称拉伸力+dP、-dP的作用，且dP沿r圆弧向下进行传递，当拉应力σ1大于材料的倔服强度σs，即dP≥dσs时，材料便发生拉伸变形。而滚压边在其长方向的总变形力，应为所有dP在长方向上的总和，并以剖面上a、b两点的总压力P、P来表示。P、P力实为上滚轮的R0圆柱面对下滚轮的滚动压力所产生。

上述微单元体拉伸力dP，在材料沿滚轮顶径R1圆周的轮缘变形弧线上，也体现为弧线一微段或微面积上的拉力，图中以dP标注，其方向与纸面垂直。而其沿上述r圆弧向下的传递力，如忽略r圆弧面上的摩擦，应与dP大小相等，图中用等于最大滚压深度h的最长向下箭头线表示。其余R1弧线上各点的受力，可近似根据虎克定律，按该点拉伸变形量、即不同的滚压深度来确定，并用相应长短的箭头线来表示。因此，滚压材料拉伸变形的总拉伸力，可按密集箭头线组成的半面弓形面积来计算。但半面弓形面积的拉力只相当a或b点的单面拉力P。要计算a、b双面的拉力2P，须按全弓形面积进行计算，该弓形的玄宽为C。

即计算

（1）

其中：R1为下滚轮凸缘半径；

h为半圆凸起高（h=r）；

C为弓形玄宽

α为弓形弧长所对的圆心角（参见图4a）

为弓形弧长=0.0175

进一步计算：

由于弓形图中的箭头线长既是几何长度，也是力的大小。因此必须将上述弓形几何面积、折算成弓形面积力。即将弓形最高点处微段的最大拉力、与其代表的最长箭头线长之比，换算为单位拉力或弓形微面积拉力，其大小为

dP′=（2）

此处ι的单位弧长b及材料板厚δ的单位均取mm

因而实际材料总变形拉伸力应为：

（3）

此处k=1.5，是总变形力增补系数。用以对上述计算中忽略摩擦力和变形线长取得不够精确，以及压轮凸起滚花对材料微咬入的很小压入力未计等，进行一综合补充。

滚边机手摇柄力的计算：

如图3a、3b所示，图中对两滚轮施加的压力N必须≥以上计算的变形力N_总，才能产生材料的滚压变形。

该滚压力N=N_总，主要通过两轮等径R0圆柱面接触的作用与反作用力，分别等量加载于下轮轴半径r1和上轮轴半径r2的轴承上。产生两相应的转动摩擦负载力矩m₁和m₂。设下、上滚轮轴承的摩擦系数分别为f₁和f₂。则两轮的负载力矩为：

m₁=r₁·2N_总·f₁此处取2N_总，由于下滚轮为长轴联接，其轴套两端有力矩平衡作用，有共两点摩擦力

m₂=r₂·N_总·f₂

设人工手摇动力矩为M=R·T

由总轮系ΣMi=0

M+m₁+m₂=0

则M=-（m₁+m₂）

R·T=-（m₁+m₂）

T=-（m₁+m₂）/R

代入上m₁、m₂后

T=-（r₁·2N_总·f₁+r₂·N_总·f₂）/R

T=-（2r₁·f₁+r₂·f₂）N_总/R（4）

计算值为负，说明手动力与负载力方向相反。

在本发明另一个实施例中：

如图1或图2所示的一种手摇滚边机，其滚轮下压力N_总，由（滚轮间隙/调压/锁紧）螺栓111、通过螺栓搬手进行人工施加及调整。滚轮旋转力由滚轮转动摇手柄107通过人工手摇力T提供。

1、构造参数代号见图3，基本数据为：

R₁=24（mm）h=r=3（为减少根部a、b点对材料的夹持摩擦，在实际加工中，下滚轮凸起应按h=0.8r）

r₁=10（滑动轴套内半径）r₂=11（滚动轴承作用半径）

f₁=0.01（黄铜与钢）f₂=0.002（滚动轴承）

R=150

材料：δ=0.5σs=300Mpa(300N/mm²)

2、实施例计算：

由公式（1）

A弓形

其中：C=

==23

α=

==57.3°

=0.0175

=0.0175·24·57.3=24.1

则：A_弓形=[24·24.1-23(24-3)]=95.4（mm²）

由公式（2）

dP′=

代入已知：

dP′=300·1·0.5/3=50(N/mm²)此处微段或线宽b取为1

由公式（3）

N总=k·dP′·A_弓形

=1.5·50·95.4取变形力增补系数k=1.5

=7155(N)

由公式（4）

T=-（2r₁·f₁+r₂·f₂）N_总/R

=-（2·10·0.01+11·0.002）7155/150

=-10.6(N)负值为手动力与负载力方向相反

可见：人工单手摇动力（4～5Kgf）40～50N与设计力T=10.6N比较，可以轻松进行无传动手摇滚边机的滚边工作。

另外，滚边机滚压轮的轮缘构造，可根据不同的滚边形状要求，设计成“L”形或“V”形等不同类形，以满足工程施工对蒙皮安装联接的需要。

综上所述，通过以上实施例的手摇滚边机可对管道保温蒙皮滚压边，其滚压边的蒙皮如下：

蒙皮滚压边基本设置于两片蒙皮边沿的搭接位置处，蒙皮厚度多在0.3～0.5mm之间，上层蒙皮滚边的断面r一般为3～4mm，滚边的作用一是使蒙皮边沿顺着保温材料即下层蒙皮表面弧度产生大的定形弯曲，便于与之吻合。二是蒙皮边沿的滚压凸起，增加了蒙皮的压接刚度和压力，便于贴合并加强密封。三是蒙皮的凸起边沿可对雨水进行分段和导流以防止保温层进水。当然，蒙皮的总体安装组合，还须用咬合边等进行圆周联接，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种无传动手摇滚边机，其特征在于，包括上滚轮、上滚轮轴、上滚轮轴座、下滚轮、下滚轮轴、下滚轮轴座、滚轮转动摇手柄和调节部件，所述上滚轮设置在所述上滚轮轴上，所述上滚轮轴与所述上滚轮轴座连接；所述下滚轮设置在所述下滚轮轴上，所述下滚轮轴与所述下滚轮轴座连接，所述滚轮转动摇手柄也与所述下滚轮轴连接；

调节部件分别与所述上滚轮轴座和下滚轮轴座连接，用于调节上滚轮轴座和下滚轮轴座之间的距离；

所述上滚轮和下滚轮中的一个设置有凹槽，另一个上设置有与所述凹槽配合的凸起，滚压材料进入上滚轮和下滚轮后通过所述凹槽和凸起的配合进行滚边；

所述调节部件包括螺栓、锁紧螺母和滚轮张开弹簧，所述上滚轮轴座上设置有一个台阶孔，所述螺栓一端固定在所述下滚轮轴座上，所述螺栓另一端穿过台阶孔，所述锁紧螺母位于螺栓另一端；所述滚轮张开弹簧位于台阶孔内，并套在螺栓上；

所述下滚轮轴与所述滚轮转动摇手柄固定连接，下滚轮轴与滚轮转动摇手柄连接的一端相对于下滚轮轴座延伸出了一段。

2.根据权利要求1所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述调节部件包括上滚轮张开转臂、下滚轮张开转臂和滚轮张开臂销轴，所述上滚轮张开转臂与所述上滚轮轴座连接，所述下滚轮张开转臂与所述下滚轮轴座连接，所述上滚轮张开转臂、下滚轮张开转臂之间通过所述滚轮张开臂销轴连接。

3.根据权利要求1所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述下滚轮轴与所述滚轮转动摇手柄连接的一端相对于下滚轮轴座延伸出的部位上设置有下滚轮轴延伸定位套。

4.根据权利要求1所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述凹槽为半圆凹槽，所述凸起为半圆凸起。

5.根据权利要求4所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述半圆凹槽和半圆凸起中的一个的剖面半径为3～4mm，另一个剖面半径为在此基础上增加或减去被滚边材料的板厚。

6.根据权利要求1所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述凸起上设置有微齿滚花。

7.根据权利要求1所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述凸起设置在所述下滚轮上，所述凹槽设置在所述上滚轮上。

8.根据权利要求3至7任意一项所述的无传动手摇滚边机，其特征在于，所述上滚轮通过滚动球轴承与所述上滚轮轴连接，所述下滚轮与所述下滚轮轴固定连接，所述下滚轮轴通过滑动轴承套与下滚轮轴座连接。