CN2038197U

CN2038197U - 圆柱斜截管展开曲线氧割机

Info

Publication number: CN2038197U
Application number: CN 88219022
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 刘明光
Original assignee: AGRICULTURE MACHINERY INST SICHUAN PROV
Current assignee: AGRICULTURE MACHINERY INST SICHUAN PROV
Priority date: 1988-11-22
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1989-05-24

Abstract

圆柱斜截管展开曲线氧割机主要是为圆柱管弯头和圆柱等径三通管中各组成斜截管展开下料加工所使用，它可根据需要的圆柱斜截管独立参数——管径Φ和最大升程h_max值(或倾角θ)直接氧割出展开曲线，并且可以氧割出两个相互垂直方向(H方向和S方向)上的直线，不需要计算、找点、画线及制样板，氧割的曲线精度和氧割的效率均比手工的高。本实施例适应的斜截管管径范围为(Φ60～Φ400)mm，最大升程范围为(40～400)mm。

Description

本发明属于板金工展开下料加工技术，特别是用于工厂在制作圆柱管弯头和圆柱等径三通管时，氧割组成它们的各斜截管的展开曲线。

在板金工展开下料加工技术中，遇到最多的是圆柱管弯头和圆柱等径三通管中各圆柱斜截管的展开，而传统的展开下料加工工艺是用在纸板上画平面展开图的方法，把展开图画在被制作的钢板上；或是将展开图放样做成1：1的样板，然后用样板在钢板上画线，再手工沿曲线氧割下来，这种传统的展开画线加工工艺有如下一些缺陷和不足：

a、作曲线要找点，而找点的计算十分麻烦、费时费工；

b、由于找点数量有限，以及用曲线板依次将点连接成曲线，致使曲线精度不高，卷板成管后焊缝宽窄不均匀，不美观；

c、放样制样板浪费人力、时间及样板材料；

d、手工氧割曲线，劳动强度大，并且不可能准确地沿曲线氧割下来，使本身精度不高的曲线再一次失真。

本发明的目的是为了克服传统的展开画线加工工艺以上缺陷和不足而设计的一种产品，它能在已知圆柱管弯头或圆柱等径三通管中各组成斜截管的独立参数（如图1及图2中的管径φ，倾角θ）的前提下，按照其展开曲线的数学函数规律直接连续或分段连续（图1中斜截管连续，图2中斜截管分段连续）氧割出展开曲线，同时它还能氧割出一平面内两个相互垂直方向上（沿展开方向及与展开方向垂直的方向，亦即图3中的S方向和H方向）的直线，也可取下割具而换用画针画线。

为了达到以上目的而构思形成的本发明的传动系统图如图3，当其用手柄驱动驱动轴〔9〕时，固定在驱动轴〔9〕上的驱动轮〔13〕在导轨〔8〕上沿被割钢板〔14〕的圆周展开方向（S方向）滚动，带动整个机架沿此方向移动，同时固定在驱动轴〔9〕上的变速主动轮〔11〕带动变速从动轮〔7〕及转臂〔5〕转动，转臂〔5〕上固定有一销轴〔4〕，销轴〔4〕伸入割具轴〔2〕尾部的导槽内，使转臂〔5〕的转动转变为割具轴〔2〕及固定在其上的割具〔1〕在H方向的移动，割具〔1〕在H方向上的移动和整个机架在S方向上的移动便合成了所需要的展开曲线－－余弦曲线。其数学关系推导如下：

a、根据图1（根据图2的推导与根据图1的推导是一致的，只是图2的圆柱等径三通管中的每一组成斜截管的相贯线是由两段曲线组成的）推导出任意直径φ（φ＝2R）任意倾角θ（θ为相贯面与制作管横截面间的夹角）的圆柱斜截管展开后h_X与S_X的关系，即h_X＝f（S_X）关系式。

如图1所示：h_X＝（R－Rcosα_X）tgθ——（1）

tgθ＝ (hmax)/(2R) ——（2）

S_X＝α_X·R——（3）

将（2）、（3）式代入（1）式有：h_X＝ (hmax)/2 〔1－COS（ 1/(R) ）·S_X〕

式中：α_X——任意转角（弧度）

h_X——任意转角α_X处所对应的升程（mm）

R——圆柱斜截管半径（mm），因有板厚因素，取R＝R_内＋（R_外－R_内）×0.4

R_内——圆柱斜截管内半径（mm）

R_外——圆柱斜截管外半径（mm）

θ——圆柱斜截管倾角（度）

hmax——最大升程（mm）

S_X——起点到任意转角α_X处所对应的展开弧长（mm）

b、为了氧割出h_X＝ (hmax)/2 〔1－COS（ 1/(R) ）·S_X〕曲线，用传动系统图如图3所示的圆柱斜截管展开曲线氧割机来实现，其割具（或画针）轨迹的数学关系式H＝f′（S）推导如下：

如图3所示：H＝Rb－RbCOSα2＝Rb（1－COSα2）——（4）

α2＝ (α1)/(K) ——（5）

α1＝ (S)/(Rc) ——（6）

将（6）式代入（5）式有α2＝ (S)/(KRc) ——（7）

将（7）式代入（4）式有H＝Rb〔1－COS（ 1/(KRc) ）·S〕——（8）

式中：α1——驱动轮转角（弧度）

H——与驱动轮转角α1对应的割具轨迹升程（mm）

Rb——可调转臂半径（mm）

α2——与驱动轮转角α1对应的转臂转角（弧度）

K——无级变速机构传动比（无量纲）；K＝ (Ra)/(r)

Ra——变速从动轮作用半径（mm）

r——变速主动轮作用半径（mm）

Rc——驱动轮作用半径（mm）

S——起点到驱动轮转角为α1时，驱动轮沿展开方向所走的距离；在氧割曲线时S与（3）式中的S_X是一个量。

由（8）式可见，使用时只要调节参数Rb＝ (hmax)/2 ，K＝ (R)/(Rc) ，并用驱动轴带动驱动轮在导轨上沿展开方向上作纯滚动时，割具轨迹H＝Rb〔1－COS（ 1/(KRc) ）·S〕就与所需要的圆柱斜截管展开曲线h_X＝ (hmax)/2 〔1－COS（ 1/(R) ）·S_X〕完全一致了。

c、本实施例设计参数：

Rc＝50（mm）

Rb＝（20～200）（mm）连续可调

K＝（ 3/5 ～4）连续可调

d、讨论：因Rb＝ (hmax)/2 所以有：

hmax＝2Rb＝2×（20～200）＝（40～400）（mm），也即可氧割圆柱斜截管hmax的范围。

因为K＝ (R)/(Rc) ＝ (R)/50 所以有

φ＝2R＝2×50K＝2×50×（ 3/5 ～4）＝（60～400）（mm），也即可氧割展开前圆柱斜截管直径φ的范围。

θ＝tg－1 (hmax)/(φ) ＝tg－1（ 40/400 ～ 400/60 ）＝6°～81°，也即能氧割圆柱斜截管的倾角范围。

针对传统的圆柱斜截管展开画线加工工艺的缺陷和不足，圆柱斜截管展开曲线氧割机有如下优点：

a、不找点、不画线、不制样板，因而克服了找点计算的繁琐工作，节约了时间，提高了劳动生产率，节约了样板材料。

b、由于使用了导轨，而且是按照数学规律连续氧割，因而曲线精度大大提高，卷板成管后焊缝小，节约了焊条和用电（因找点连线下料及手工氧割曲线，曲线精度极低，卷板成管后大都要在某些局部焊缝宽处贴一块辅助板才能焊接，这样焊缝增多增大，而焊机功率又很大，大都在（10～50）KW范围内，多用几分钟就会浪费很多电）；而且焊缝均匀、美观。

c、因避免了手工氧割曲线，因而减轻了操作者的劳动强度（因手工氧割曲线，人的精力要高度集中）；又因氧割速度比手工氧割快，因而节约了氧割燃料。（因手工氧割时，操作者中途可能有短暂的休息，而短暂的休息，操作者并未关掉割枪）

d、为不会找点计算的工人解除了烦恼。

附图的图面说明如下：

图1为圆柱管弯头中的组成斜截管及其展开图；

图2为圆柱等径三通管中的组成斜截管及其展开图；

图3为圆柱斜截管展开曲线氧割机的传动系统图；

图4是根据图3所示的传动系统图设计出的圆柱斜截管展开曲线氧割机的结构示意图。

1、割具、2、割具轴、3、销轴锁紧螺母、4、销轴、5、转臂、6、最大升程hmax（或θ）标尺、7、变速从动轮、8、导轨、9、驱动轴、10、弹簧、11、变速主动轮、12、圆管直径φ标尺、13、驱动轮、14、被割钢板、15、展开长S标尺、16、导轨高度调节螺钉、17、被割钢板锁紧螺钉、18、变速螺杆锁紧螺钉。

松开销轴锁紧螺母〔3〕，用销轴〔4〕在转臂〔5〕的长孔内移动来实现调节Rb，当调节好Rb后，利用销轴锁紧螺母〔3〕把销轴〔4〕锁死在转臂〔5〕上。

松开变速螺杆锁紧螺钉〔18〕，转动手柄，使装在空心驱动轴〔9〕内的螺杆相对驱动轴〔9〕转动，从而带动固定在变速主动轮〔11〕上的螺母移动，实现调节变速比K值，调好后锁紧变速螺杆锁紧螺钉〔18〕，从而把手柄和变速螺杆固定在驱动轴〔9〕上。

如图4所示的结构示意图，其主机和导轨作成分离的，主机外形尺寸为560×420×230mm³，重量为14Kg，导轨外形尺寸为1400×410×70mm³，重量为5Kg。使用时将导轨〔8〕沿展开方向放在被割钢板〔14〕上，并定好位，旋紧被割钢板锁紧螺钉〔17〕，然后放上主机，根据被割管径φ在φ标尺〔12〕上调好K值，根据最大升程hmax（即倾角θ）在hmax标尺〔6〕上调好Rb值，再转动固定在驱动轴〔9〕上的手柄，使驱动轮〔13〕在导轨〔8〕上作纯滚动，带动主机沿展开方向移动，驱动轴〔9〕同时带动变速主动轮〔11〕旋转，固定在驱动轴〔9〕上的变速主动轮〔11〕带动变速从动轮〔7〕旋转，从而带动转臂〔5〕旋转，固定在转臂〔5〕上的销轴〔4〕带动割具轴〔2〕及固定在其上的割具〔1〕沿升程方向移动，割具（或画针）〔1〕在升程方向的移动和主机在展开方向上的移动两个运动的合成便氧割出了所需要的圆柱斜截管的展开曲线。圆管弯头中的组成斜截管的展开曲线（如图1）可在一次调节参数的情况下连续割出，圆柱等径三通管中的组成斜截管的展开曲线（如图2）要根据各段曲线的hmax值在两次调节参数的情况下分段连续割出。

Claims

1、一种由割具轴[2]、销轴[4]、转臂[5]构成余弦机构来实现任意转角所对应的升程值，而原点到任一转角处所对应的展开弧长由驱动轮[13]的位移来实现的圆柱斜截管展开曲线氧割机，其特征是根据圆柱斜截管的独立参数-管径Φ和最大升程h_max(或斜截倾角θ)按照展开曲线的数学规律h_x=h (h_max)/2 [1-COS( 1/(R) )·S_x]连续割制出圆柱斜截管的展开曲线。

2、根据权利要求1规定的圆柱斜截管展开曲线氧割机其特征是由变速主动轮〔11〕和变速从动轮〔7〕构成的无级变速机构来实现氧割多种管径的展开曲线。

3、根据权利要求1规定的圆柱斜截管展开曲线氧割机其特征是转臂〔5〕的作用半径Rb做成连续可调来实现氧割多种斜截倾角（也即多种最大升程hmax）的圆柱斜截管的展开曲线。

4、根据权利要求1规定的圆柱斜截管展开曲线氧割机其特征是装有三把刻度标尺。

a、标尺〔12〕为圆柱斜截管直径φ标尺，根据标尺〔12〕可把圆柱斜截管展开曲线氧割机调到需要的管径φ值。

b、标尺〔6〕为圆柱斜截管最大升程hmax标尺，根据标尺〔6〕可把圆柱斜截管展开曲线氧割机调到所需要的最大升程hmax值。

c、标尺〔15〕为圆柱斜截管展开长度S标尺，在氧割时，它可指示出已经氧割过的展开长度。

5、根据权利要求1规定的圆柱斜截管展开曲线氧割机其特征是松开弹簧〔10〕可脱开变速传动系统来氧割沿展开方向上的直线、悬空驱动轮〔13〕来氧割与展开方向垂直的直线。

6、根据权利要求1规定的圆柱斜截管展开曲线氧割机其特征是变速主动轮〔11〕与驱动轮〔13〕固装在一个驱动轴〔9〕上，以便把升程值（h_X）与展开长（S_X）相互联系起来，而且转动手柄直接驱动驱动轴〔9〕及固装在其上的驱动轮〔13〕以便保证驱动轮〔13〕在导轨〔8〕上作纯滚动。