CN111390037A - 一种薄型铝合金爬梯及其梯框和梯蹬之间的连接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其通过涨压和铆接步骤将梯框和梯蹬连接在一起。使用本发明的连接工艺制成的薄型铝合金爬梯重量轻，强度高，设备成本低，可实现流水化作业，且防腐蚀性能好，尤其适用于安装在海上风力发电机的塔筒内。

Description

一种薄型铝合金爬梯及其梯框和梯蹬之间的连接工艺
技术领域
本发明属于爬梯加工技术领域，特别涉及一种薄型铝合金爬梯及其梯框和梯蹬之间的连接工艺。
背景技术
对于爬梯而言，不管是铝材还是钢材，为了保证强度，现有技术用于的梯框和梯蹬的连接都采用焊接的方式。焊接方式对梯框和梯蹬的厚度有一定的要求，通常较厚，一方面造成爬梯的材料成本较高且比较笨重，另一方面对加工设备的要求也较高，提高了生产成本，且难以实现流水化作业，生产周期较长。
此外，除了强度要求，对于风电行业而言，用于海上风力发电机塔筒内的爬梯还具有较高的防腐蚀性能要求，如果采用焊接的方式，对于焊缝的表面处理也是比较复杂的。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种全新的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其通过涨压和铆接步骤将梯框和梯蹬连接在一起。使用本发明的连接工艺制成的薄型铝合金爬梯重量轻，强度高，设备成本低，可实现流水化作业，且防腐蚀性能好，尤其适用于安装在海上风力发电机的塔筒内。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，包括以下步骤：
(1)在平行放置的两个梯框的侧面分别形成相对应的多个方形通孔，方形通孔的形状与梯蹬的方形截面通孔的形状和尺寸相匹配；
(2)将梯蹬的两端分别穿入两个梯框的相对应的方形通孔中，并相对于梯框的外侧面露出一定的距离；
(3)将涨压机的机头塞入梯蹬的方形截面通孔中进行涨压，使得梯蹬的两端在梯框的方形通孔中扩张膨胀从而固定在梯框上；
(4)将偏心铆接机的铆头塞入梯蹬的两端露出梯框的外侧面的部分进行铆压，使其向外翻铆出圆弧状。
进一步地，薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬由铝合金管形成，薄型铝合金是指铝合金管的管壁厚度在1.5～2.5mm之间。
进一步地，步骤(1)中的多个方形通孔是指两个或两个以上的方形通孔。
进一步地，步骤(1)中的方形通孔由冲孔机形成，相邻的方形通孔之间的距离相等。
进一步地，步骤(2)中梯蹬的两端相对于梯框的外侧面露出5～15mm。
进一步地，步骤(3)中的涨压机为液压涨压机，机头为四瓣涨压头。
进一步地，步骤(4)中的偏心铆接机的外齿轮绕内齿轮转动的角速度，即铆头的转速为500～1000r/min。
进一步地，步骤(4)中的偏心铆接机的外齿轮绕内齿轮转动的角速度，即铆头的转速是变动的，依次分为四个阶段分别持续5～20s：第一阶段转速为650～750r/min，第二阶段转速为800～1000r/min，第三阶段转速为500～600r/min，第四阶段转速为600～700r/min。
此外，本发明还提供了一种薄型铝合金爬梯，其梯框和梯蹬之间通过上述连接工艺连接。
进一步地，本发明的薄型铝合金爬梯适于安装在风力发电机的塔筒内，尤其是海上风力发电机的塔筒内。
本发明的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺以及使用该工艺制成的薄型铝合金爬梯至少具有以下有益技术效果：
(1)本发明的连接工艺使得爬梯可以在保证强度的前提下采用薄型铝合金材料制作而成，从而使得原材料的消耗大大降低，且在轻便性上有很大的提高。
(2)本发明的梯蹬和梯框的连接是纯粹的物理作用，没有焊接，没有表面处理，没有引入其他金属或非金属杂质，因此防腐蚀性能优异，且不会产生废气和工业污染。
(3)本发明的连接工艺由于使用涨压和铆接设备，可实现流水化作业，设备成本低，生产效率高。
(4)使用本发明的连接工艺制作的爬梯坚固耐用，能够完全达到欧标EN131-2铝梯强度的标准。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺的铆接步骤和铆接设备偏心铆接机示意图；
图2是本发明一个较佳实施例的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺中步骤(1)、(2)、(4)中梯框侧面示意图；
图3是图1的偏心铆接机的机头结构示意图；
图4是图3的偏心铆接机的机头的外齿轮与内齿轮之间的啮合运动示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1-2所示，在一个较佳实施例中，本发明的薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬由壁厚为2mm的铝合金管制成，梯框和梯蹬之间的连接工艺包括以下步骤：
(1)在平行放置的两个梯框1的侧面分别用冲孔机冲出相对应的多个方形通孔11，如图2(1)所示，方形通孔11的形状与梯蹬2的方形截面通孔21的形状和尺寸相匹配；
(2)将梯蹬2的两端分别穿入两个梯框1的相对应的方形通孔11中，并相对于梯框1的外侧面露出10mm，如图2(2)所示；
(3)将两台涨压机的机头同时塞入梯蹬2两端的方形截面通孔21中进行涨压，使得梯蹬2的两端在梯框1的方形通孔11中扩张膨胀从而固定在梯框1上；
(4)将两台偏心铆接机3的铆头38同时塞入梯蹬2的两端露出梯框1的外侧面的部分进行铆压，使其向外翻铆出圆弧状，如图2(4)所示。该步骤中，铆头38转速是变动的，分为四个阶段：分别为650r/min，第二转速为800r/min，第三转速为500r/min，第四转速为600r/min，各阶段分别持续10s。
偏心铆接机的机头部分(图1中虚线圈中部分)的结构如图3所示，外齿轮31与内齿轮32啮合，外齿轮31的轴心线为O1，内齿轮32的轴心线为O2，轴心线O1与轴心线O2之间的距离为e。外齿轮31与偏心轴33为一体，偏心轴33的轴心线与外齿轮31的轴心线之间的距离也为e。偏心轴33的轴心线与铆压轴36的轴心线之间的交点为M。偏心铆接机工作时，外齿轮31除绕内齿轮32的轴心公转外，自身也在自转。铆压轴36在凹球面块34的圆弧面上滑动，凸球面块35在弹簧37的作用下紧贴凹球面块34。气压或油压产生的轴向力通过活塞推动凹球面块34作用在凸球面块35上，再传递到铆压轴36上，从而使铆头38作用在铆接工件上，即梯蹬2的两端露出梯框1的外侧面的部分，使其向外翻铆出圆弧状。
外齿轮31与内齿轮32之间的啮合运动可以简化成如图4所示，外齿轮31的节圆半径为r，内齿轮32的节圆半径为R，轴心线O1与轴心线O2之间的距离为e，即R-r＝e。偏心轴33的轴心线与铆压轴36的轴心线之间的交点M的运动轨迹满足方程：
X＝e cos(ωt)+e cos(eωt/r)
Y＝e sin(ωt)-e sin(eωt/r)
其中，ω为外齿轮31绕内齿轮32转动的角速度，t为运动时间。
交点M的运动轨迹通常为11瓣梅花叶片形，这要求e和r具有特定的合适的比值，这是在偏心铆接机设计时就设定好的。此外，偏心铆接机在工作时，根据工件的厚度和材料选取合适的角速度ω，即铆头的转速是至关重要的。对于圆孔而言，一般选取合适的、固定的铆头转速即可达到理想的铆接效果。然而，由于本发明是方孔，固定的铆头转速会造成方孔的边和角的翻铆程度有所不同，从而影响铆接效果和爬梯的强度。有鉴于此，本发明创新地提出了可变的铆头转速，并通过大量实验找到了特别适用于本发明的优化的铆头转速设置方式。
实施例2～12
实施例2～12的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺与实施例1基本相同，不同之处仅在于铝合金管的壁厚、偏心铆接机的铆头转速和铆接时间，具体如下：
实施例 铝合金管壁厚(mm) 铆头转速(r/min) 铆接时间(s)
实施例2 1.5 650、800、500、600 10、10、10、10
实施例3 2.5 650、800、500、600 10、10、10、10
实施例4 2.0 650 40
实施例5 1.5 650 40
实施例6 2.5 650 40
实施例7 2.0 750、1000、600、700 5、5、5、5
实施例8 1.5 750、1000、600、700 5、5、5、5
实施例9 2.5 750、1000、600、700 5、5、5、5
实施例10 2.0 750 20
实施例11 1.5 750 20
实施例12 2.5 750 20
根据欧标EN131-2第5.6和5.7节关于爬梯梯蹬垂直载荷试验和扭转试验的规定，对上述各实施例制得的薄型铝合金爬梯进行强度测试。其中，垂直载荷试验规定，预加载荷200N，持续作用1min，以去除该预加载荷后梯蹬的位置为测量基准。然后将2600N的试验载荷垂直地施加到梯蹬的中心部位，持续作用1min，该载荷均匀地分布于100mm的宽度上。试验载荷去除后，永久形变应小于或等于在梯蹬的下面测量的内侧宽度的0.5％。扭转试验规定，借助于100mm宽的夹紧装置对梯蹬中心部位施加50Nm的转矩，顺时针和逆时针方向各10次，每次作用10s。在该试验中，梯框与梯蹬应没有相对运动，最大永久形变应为±1°，允许公差±0.2°。
本发明的上述各实施例制得的薄型铝合金爬梯进行强度测试结果如下：
Figure BDA0002425645270000041
Figure BDA0002425645270000051
由上述测试结果可见，本发明的上述各实施例制得的薄型铝合金爬梯的强度完全符合欧标EN131-2的规定，尤其是在设置了可变的铆头转速时，能够明显地减小梯蹬在垂直载荷试验和扭转试验中的永久形变，特别是扭转试验的永久形变，这是由于方孔的四角处的翻铆效果得到了改善。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，所述连接工艺包括以下步骤：
(1)在平行放置的两个梯框的侧面分别形成相对应的多个方形通孔，所述方形通孔的形状与所述梯蹬的方形截面通孔的形状和尺寸相匹配；
(2)将所述梯蹬的两端分别穿入所述两个梯框的相对应的方形通孔中，并相对于所述梯框的外侧面露出一定的距离；
(3)将涨压机的机头塞入所述梯蹬的所述方形截面通孔中进行涨压，使得所述梯蹬的两端在所述梯框的所述方形通孔中扩张膨胀从而固定在所述梯框上；
(4)将偏心铆接机的铆头塞入所述梯蹬的两端露出所述梯框的外侧面的部分进行铆压，使其向外翻铆出圆弧状。
2.如权利要求1所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，所述薄型铝合金爬梯的所述梯框和所述梯蹬由铝合金管形成，所述薄型铝合金是指所述铝合金管的管壁厚度在1.5～2.5mm之间。
3.如权利要求1所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的多个方形通孔是指两个或两个以上的方形通孔。
4.如权利要求1所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，步骤(1)中的所述方形通孔由冲孔机形成，相邻的所述方形通孔之间的距离相等。
5.如权利要求1所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，步骤(2)中所述梯蹬的两端相对于所述梯框的外侧面露出5～15mm。
6.如权利要求1所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，步骤(3)中的所述涨压机为液压涨压机，所述机头为四瓣涨压头。
7.如权利要求1所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，步骤(4)中的所述偏心铆接机的外齿轮绕内齿轮转动的角速度，即所述铆头的转速为500～1000r/min。
8.如权利要求7所述的用于薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间的连接工艺，其特征在于，步骤(4)中的所述偏心铆接机的外齿轮绕内齿轮转动的角速度，即所述铆头的转速是变动的，依次分为四个阶段分别持续5～20s：第一阶段转速为650～750r/min，第二阶段转速为800～1000r/min，第三阶段转速为500～600r/min，第四阶段转速为600～700r/min。
9.一种薄型铝合金爬梯，其特征在于，所述薄型铝合金爬梯的梯框和梯蹬之间通过权利要求1-8中任一项所述的连接工艺连接。
10.如权利要求9所述的薄型铝合金爬梯，其特征在于，所述薄型铝合金爬梯安装在海上风力发电机的塔筒内。
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