Конструирование малогабаритных вальцов

Введение

Глава 1. Теоретический аспект конструирования малогабаритных вальцов

1.1 Понятие, виды вальцов

1.2 Конструкция и принцип работы Глава 2. Анализ существующих конструкций Глава 3. Выбор и обоснование рационального варианта конструкции малогабаритных вальцов Заключение Список литературы

Современное общество предъявляет к человеку всё более высокие требования. В условиях роста социальной конкуренции молодому человеку необходимо уметь творчески применять те знания и навыки, которыми он обладает; уметь преобразовать деятельность таким образом, чтобы сделать её как можно более эффективной. Для того, чтобы быть востребованным в современном обществе необходимо привносить в него новое своей деятельностью, т. е. быть «незаменимым». А для этого, что очевидно, деятельность должна носить творческий характер.

Вальцы — важнейший прибор металлургических заводов применяется, подобно молоту, для обработки или придания однородности и формы всяким металлам. Особенно важно применение вальцов для обработки железа, стали, меди и цинка.

Применение вращающихся цилиндров к обработке железа впервые было сделано в Арденах на заводе Лорен, в середине XVII столетия, для получения пруткового железа, на так называемом резном стане (train fendeur, Spaltwerk, sliting-mill), a это, вероятно, и подало идею Генриху Корту приспособить вальцы к получению сортового железа; привилегия на изобретение вальцов взята им в 1783 г., т. е. за год до обнародования об изобретенном им способе пудлингования. Так как получение всякого фасонного (таврового, рельсового, бимсового, проволочного и всякого сортового) железа в большом количестве и дешево возможно только при посредстве вальцов, и так как вальцы не только облегчают и удешевляют всякую переделку железа в различные сорта, но и дают легкую возможность придавать полную однообразность большим железным (и стальным) массам, то до введения их в металлургическую практику человечество не могло дешево и точно строить ни железных дорог, ни железных мостов, ни железных судов.

Вальцы предназначены для гибки цилиндрических изделий из листового металла. Широко применяется при производстве желобов и труб водосточных систем, воздуховодов и других аналогичных изделий из листового металла. Отличаются высокой производительностью.

Цель работы: сконструировать малогабаритные вальцы.

Объект исследования: конструирование вальцов.

Предмет исследования: разработка конструкции малогабаритных вальцов.

Задачи работы:

1. Рассмотреть теоретический аспект конструирования малогабаритных вальцов.

2. Провести анализ существующих конструкций.

3. Описать выбор и обоснование рационального варианта конструкции малогабаритных вальцов.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ КОНСТРУИРОВАНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ВАЛЬЦОВ

1.1 Понятие, виды вальцов

Вальцы (от нем. Walze — валок, каток), рабочие органы дробильных, мукомольных, штамповальных и др. машин в виде гладких или рифлёных валков, цилиндров или конусов (вращающихся, как правило, в разных направлениях), обрабатывающих материал при прохождении его между ними, например вальцы ковочные, дробильные и др.

Рассмотрим виды вальцов

Вальцы листогибочные Такие станки являются универсальными ротационного типа, предназначены они для гибки листа в холодном состоянии.

Используется для гибки-вальцевания заготовок из листового проката черных, цветных металлов и сплавов, с пределом текучести не более 2500 кг/см. Применяется при выполнении следующих работ: подгибка кромок заготовок, гибка цилиндрических обечаек, гибка конических заготовок, гибка дугообразных элементов, правка плоских заготовок.

Станок СТД-518 предназначен для вальцевания цилиндрических обечаек, может использоваться на заготовительных участках и в цехах предприятий изготавливающие вентиляционные заготовки.

Вальцы листогибочные трехвалковые предназначены для производства цилиндрических изделий из оцинкованного кровельного железа с покрытием, толщиной от 0,5 до 0,7 мм, в том числе обечаек трубопроводов и водосточных труб.

Они имеют паз в валах для того, чтобы не замять замковое соединение, предварительно подготовленное на фальцепрокатном станке. Диаметры вальцов станка — разные (центральные имеют больше диаметр, чем боковые). За счет этого, при вращении трехвалковых вальцов, происходит свободный гиб заготовки из металла.

Конструкция листогибочных вальцов, так же, позволяет производить конусные изделия.

Вальцы трехвалковые Эти вальцы предназначены для изготовления цилиндрических и конических заготовок для водосточных систем, вентиляции и жестяных работ. При незначительных затратах на покупку, оборудование имеет минимальный срок окупаемости. Высокая износостойкость даже при больших объемах производства. Точность при изготовлении, легкость в эксплуатации.

Вальцы ручные Ручные вальцы доступны всем. Процесс их изготовления относительно прост и не требует особых навыков.

До начала технологического процесса изготавливается специальное приспособление, в котором закрепляется цилиндр. Он одновременно должен быть связан с разделительной головкой (разделительная головка является неотъемлемой частью металлорежущих фрезерных станков), которая позволяет производить поворот поверхности цилиндра с высокой точностью.

По поверхности цилиндра производятся измерения, после которых просверливается поверхность по шаблону, а затем выполняются постепенные штамповочные работы ячеек. Негативные основания ячеек имеют такую форму, которая позволяет изготовить искусственную вощину с углом 1200 (максимум). Нижний гравировальный валец устанавливается стационарно на подшипниках, а верхний имеет возможность перемещаться в вертикальной плоскости вместе с подставкой. На корпус подставки сверху с помощью болтов прижимается листообразная пружина, которая помогает пропускать восковые листья через вальцы без толчков.

Вальцы в общем их значении применяются на металлургических заводах для обработки и придания определённой формы различным металлам. Вальцы особенно важны, когда обрабатываются такие металлы, как медь, сталь, железо и цинк. Рассмотрим, как работают вальцы, на примере железа. У вальцев есть два валька, которые вращаются в разные стороны. Через них и пропускается раскалённое железо. Вальки на вальцах выполнены в форме цилиндров, которые имеют либо гладкую поверхность, либо желообразную (на поверхность вальков вальцев есть желобы или ручьи). После каждого прохождения металла через вальцы поперечное сечение его становится меньше, а длина увеличивается. Этот результат связан не только с температурой нагрева и оказываемым давлением, но и зависит от качества материала, прокатываемого через вальцы. А потому если на каком-то заводе уже имеются шаблоны работы с вальцами, то при установке производства на другом заводе эти шаблоны зачастую приходится менять.

Заводские вальцы бывают разной величины: самые маленькие вальцы могут быть длиной всего 6−9 дюймов, а в диаметре — 5−7 дюймов. Такие вальцы имеют прокатный стан, который требует мощности двигателя в 40 сил. Есть вальцы и более крупных размеров. Например, бронепрокатные вальцы могут быть длиной до 15 футов с диаметром 3,5 фута. Такие вальцы требую мощности двигателя до 2000 паровых лошадей. Что касается скорости вращения вальцев, то она должна быть таковой, чтобы на выходе после прохождения через вальцы железо ещё обладало температурой красного каления. Большие вальцы имеют поверхностную скорость примерно 25 оборотов в минуту. Малые вальцы могут достигать скорости и до 600 оборотов в минуту.

Разделение вальцов по способу их работы

1) Первопрокатные вальцы. Данные вальцы имеют задачу придать куску металла форму, которая нужна для дальнейшей его обработки. То есть, в таком типе вальцев металл может быть вытянут в виде четырёхгранной заготовки, бруска или доски шириной 2−5 дюймов.

2) Сортовые вальцы. При прокатке через данные вальцы металл получает такое сечение на выходе, которое нужно для того, чтобы пропустить его через отделочные ручьи, после которых получается нужный профиль материала.

Компания «Ками-Металл» производит вальцы нескольких серий. Вальцы серии ESR

Данные вальцы предназначены для обработки цилиндрических обечаек. Также эти вальцы могут применяться в цехах предприятий, где производят вентиляционные заготовки, и на заготовительных участках. Вальцы этой серии применяются при необходимости выполнения таких работ, как гибка цилиндрических обечаек, подгибка кромок заготовок, правка плоских заготовок, гибка дугообразных элементов и конических заготовок и др.

2. Вальцы серии BP

Вальцы данной серии так же, как и предыдущие, предназначены для обработки цилиндрических обечаек. Также эти вальцы могут использоваться на заготовительных участках и на участках, где производят вентиляционные заготовки. Вальцы этой серии применяются при необходимости выполнения таких работ, как гибка цилиндрических обечаек, подгибка кромок заготовок, правка плоских заготовок, гибка дугообразных элементов и конических заготовок и др.

3. Вальцы листогибочные ММЗ-3401, СТД-518

Вальцы ММЗ-3401 представляет собой универсальный станок ротационного типа и имеет задачу гибки металлического листа в холодном виде. Данные вальцы применяются для гибки заготовок, выполненных из листового проката цветных или чёрных металлов, а также сплавов, предел текучести которых — не более 2500 кг/см. Вальцы данного типа применяются при необходимости выполнения таких работ, как гибка цилиндрических обечаек, подгибка кромок заготовок, правка плоских заготовок, гибка дугообразных элементов и конических заготовок и др.

Вальцы СТД-518 представляют собой станок для вальцевания цилиндрических обечаек. Данные вальцы могут использоваться в цехах, где изготавливаются вентиляционные заготовки, и также на заготовительных участках.

4. Вальцы серии ES

Вальцы данной серии используются для вальцевания цилиндрических обечаек, Так же, как и вальцы предыдущих серий, данный тип может применяться для изготовления вентиляционных заготовок и на заготовительных участках.

Вальцы данной серии используются при необходимости осуществления следующих видов работ: гибка цилиндрических обечаек, подгибка кромок заготовок, правка плоских заготовок, гибка дугообразных элементов и конических заготовок и др.

Вальцы на любом производстве тяжёлой промышленности представляют собой неотъемлемый элемент для протекании эффективного и беспрерывного процесса. Компания «Ками-Металл» занимается производством и доставкой вальцев, выполненных с учётом всех необходимых требований и норм. При изготовлении вальцев мы используем только новейшие технологии, позволяющие осуществлять вам на производстве все требуемые вам операции. Выбирая наши вальцы, вы делаете выбор в сторону надёжности и качества.

1.2 Конструкция и принцип работы

В переводе немецкого «walze» означает «валок-каток». Это слово отражает принцип работы станка — вращение валов в противоположных направлениях, что обеспечивает захват и обработку материала. Вальцы оснащены асимметрично расположенными валками, с помощью которых и осуществляется гибка заготовок из листового металла по радиусу. Именно валки являются основными рабочими элементами, с помощь которых материал принимает заданную форму. Толщина листового металла может достигать нескольких десятков мм.

Валки состоят из 3-х частей: бочки, приводного конца и шейки. От качества и надежности этих элементов зависит производительность станка, срок его эксплуатации и общая эффективность производства. Высококлассные вальцы оснащены надежными валками, позволяющими повысить скорость рабочего процесса и сократить процент брака до минимума. Сегодня выпускаются валки как традиционные чугунные и стальные, так и выполненные из современных материалов — керамических твердых сплавов, обладающих повышенным ресурсом.

Валки производятся двух типов:

· листовые — цилиндрической формы, применяются для обработки листового материала;

· сортовые — в форме бочки с углублениями, используются при работе с фасонным материалом для изготовления рельс, уголков, брусков и др. изделий.

Число валков в станке может варьироваться от 3 до 5, что позволяет сгибать заготовку 3-мя, 4-мя и 5-ю валками соответственно. На сегодня наиболее распространенными являются 3-х и 4-х валковые вальцы.

Области применения вальцов Вальцы наши применение во многих отраслях промышленности. Так в металлургии и машиностроении прокатные и листогибочные вальцы являются незаменимым элементом производства. С их помощью изготавливаются трубы самого разного диаметра: от целых вентиляционных систем до водопроводных труб с маленьким сечением и различных кожухов. При этом листогибочные вальцы позволяют создавать предварительные и конические изгибы, повороты, подгибки, и другие подобные операции. Большое количество разнообразных станков для вальцевания применяется в химической и резинотехнической промышленности. Для переработки полимерных материалов и изготовления большой номенклатуры изделий используются листогибочные вальцы, рафинирующие, дробильные вальцы. Последние получили распространение и в мукомольной и пищевой отраслях.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

На сегодняшний день в промышленности используется несколько разновидностей вальцов. В основном это вальцы трехвалковые ручные или электромеханические. Судя по названиям, отличаются они друг от друга способом приведения в движение валков, а также различными функциональными возможностями. Вальцы трехвалковые — наиболее популярные и распространенные в наши дни. Они могут отличатся между собой длиной гиба и толщиной гибки. Некоторые станки предназначены для гибки более толстого проката, другие — для гибки более тонкого. Длина гиба также имеет определенное значение. Вальцы производства ООО «Металлица» очень компакты, удобны и легки в эксплуатации.

Ручные вальцы — это механические листогибочные станки, они предназначены для вальцевания цилиндрических заготовок из мягких сортов листовой стали, мягкого пластика. Обычно они более массивные и отличаются длиной сгиба и толщиной гибки. Ручные вальцы чаще всего применяются в небольших производствах, где гибка листа не поставлена на промышленный поток, где необходим штучная, ручная работа.

Машина гибочная МГ с ручным прижимом и съёмным верхним валом

В случае, если необходимо производство круглых прямошовных водостоков, вентиляций и воздуховодов, то как нельзя лучше подойдут вальцы электромеханические. Сочетание механических и электрических возможностей значительно расширяют эксплуатационные характеристики станка. Обычно, вальцы могут комплектоваться и всевозможным инструментом, который позволяет гнуть уголки, квадраты, трубы. Таким образом, можно сказать, что вальцы — это довольно универсальный инструмент, который, при помощи дополнительных инструментов позволяет изготовлять различные детали.

Машина гибочная (вальцы электромеханические) предназначена для вальцевания цилиндрических заготовок из мягких сортов листовой стали, мягкого пластика.

Это может быть все, что угодно. Такие изделия необходимы для строительства, в машиностроении, в станкостроении и во многих отраслях народного хозяйства. Трудно себе представить нашу жизнь без всевозможных изделий, выполненных из листового проката. И для того, чтобы такие изделия были в нашей жизни, существует специальное устройство, которое называется вальцы. Само слово, которое, в принципе понятно русскому человеку, произошло от немецкого слова walzen, что обозначает крутить или катать. И само название этого прибора говорит само за себя. Вальцы предназначены для гибки тонколистового проката. Такой прокат еще называют обечайки. При помощи валков крутят конические и круглые обечайки. А далее из них могут производиться всевозможные детали кожухов, кровельных и вентиляционных систем, различных емкостей. Любой современный строитель прекрасно понимает, что без подобных деталей невозможна нормальная работа очень многих предприятий.

Ручные вальцы производства ООО " Металлица"

Несмотря на внешнюю кажущуюся простоту, на самом деле вальцы — это довольно сложный технологический инструмент. Чтобы грамотно изготовить вальцы требуется высокоточное оборудование и специальные материалы. И работать на таких машинах должны только специалисты. Люди, которые хорошо чувствуют и понимают станок и материал. Принцип действия этого аппарата с одной стороны прост и понятен, а с другой стороны, технологически он не так уж и легок. Подготовленный листовой прокат протягивается через валки и сгибается. На выходе получаются или круглые или цилиндрические замкнутые обечайки или из элементы. Сгибание прокат листа осуществляется при помощи специальным образом расположенных валков, которые могут вращаться в прямом и обратном положении, подниматься или опускаться. И в результате этого, казалось бы хаотического, а на самом деле выверенного до миллиметров, движения валков и производятся всевозможные обечайки.

Вальцы электромеханические производства ООО " Металлица"

На сегодняшний день вальцы трехвалковые получили большое распространение в различных отраслях промышленности. И сегодня ни одно производство, на котором используется прокатный лист, не обходится без неприметного с вида, но очень важного и нужного в производстве, станка, который называется трехвалковые вальцы. В зависимости от задач, которые решает данное производство, и приобретаются эти вальцы. Это могут быть электромеханические или ручные вальцы. Но какие бы вальцы предприятие не приобрело, оно в любом случае не прогадает. Ведь этот листогибочный станок — настоящий труженик, который, как муравей, незаметно и очень надежно выполняет свою работу. А все вокруг пользуются результатами этого труда. Для того, чтобы ваше предприятие было всегда на высоте, приобретайте листогибочные станки — трехвалковые вальцы нашего производства и пусть ваша работа всегда будет только на самом высоком уровне.

Вальцы имеют возможность работать с большим количеством металлов, что позволяет производить большое количество самых разных деталей цилиндрической, конической или элепсовидной формы. Вальцовый станок применяет принцип обкатки металлического листа вокруг верхнего вальца. Диаметр получаемого изделия регулируется перемещением валков. Технология вальцевания применяется при производстве самых разных металлических изделий, что позволяет решить многие технические и функциональные решения. Благодаря этому в листогибочной продукции нуждаются самые разные отрасли и производства, например такие, как машиностроение, строительство, производство мебели и многое другое. Более сложные и дорогие танки могут производить детали переменного радиуса, что делает их очень удобными и практичными в производстве, но такие вальцы (четырехвалковые с гидравлическим приводом) встречаются обычно на крупных промышленных комплексах и являются весьма дорогими. Чаше всего в производстве мы можем встретить трехвалковые вальцы. Трехвалковые вальцы могут работать с металлами средней толщины (до 10 мм), что делает их очень практичными. Среди этих станков наиболее популярные вальцы ручные электромеханические. Оба этих вида привода имеют свои преимущества и недостатки.

Вальцы ручные трехвалковые. Конструкция с ручным приводом наиболее простая, и поэтому она дешевле, хотя при этом станок сохраняет свои основные свойства. Этот станок предназначен для круговой гибки металла толщиной до 3 мм, и с его помощью производят водостоки, карницы, компоненты систем вентиляции. Трехвалковые вальцы с ручным приводом весьма популярны, благодаря относительно простой и недорогой конструкции, но они уступают в производительности электромеханическому приводу.

Вальцы трехвалковые электромеханические. Этот станок выигрывает за счет своей мощности и производительности. Его используют для производства различных деталей при гибке металлических листов разной толщины (до 10 мм). Он более удобен и практичен по сравнению с ручным приводом. Хотя он стоит дороже, он обладает лучшей функциональностью удобством использования. Такие станки более популярны хотя и стоят дороже.

Также существуют трехвалковые вальцы с гидравлическим приводом. Эти станки намного габаритнее и могут совершать более сложные работы. Стоимость такого станка тоже достаточно высока, но она оправдывается большой мощностью и возможностью обработки более толстого металла.

В современной промышленности используются несколько видов вальцов. Станки отличаются между собой по способу приведения в движение валков. Наиболее распространены вальцы трехвалковые с ручным или электромеханическим приводом. Основное назначение машины — гибка тонколистового проката.

Заготовки протягиваются через валки и сгибаются. В результате, получаются цилиндрические или круглые обечайки и их элементы. Валки могут подниматься и опускаться, выполнять прямое и обратное вращение. Перед началом работы необходима точная установка валок. От этого зависит радиус изготовляемых труб, обечаек. Действия станка, с одной стороны, легки и понятны. С другой стороны, гибка металла — сложный технологический процесс. Работать на вальцах могут только подготовленные специалисты.

В зависимости от модели, меняются функциональные возможности машины. Основные параметры — толщина гибки металла и длина обрабатываемых листов. Одни станки предназначены для обработки толстого проката. Другие вальцы применяются для гибки тонкого материала.

Хорошие вальцы удобны, компактны и легки в эксплуатации. Ручные модели представляют собой механические листогибочные станки. Сфера их применения — небольшое производство, где нужна штучная, ручная работа. В таких цехах гибка металла не поставлена на поток. Данные машины вальцуют заготовки цилиндрической формы. Основной обрабатываемый материал — мягкая листовая сталь и мягкий пластик.

Электромеханические вальцы используют для изготовления воздуховодов, вентиляций, круглых водостоков. В этих станках сочетаются механические и электрические свойства. В результате, технические и эксплуатационные возможности машин значительно расширяются. В дополнительную комплектацию к вальцам входят различные приспособления и инструмент. Это позволяет гнуть трубы, уголки, квадраты, изготавливать новые детали. Готовые изделия из листового проката необходимы для машиностроения, промышленности, станкостроения.

Сегодня вальцы ручные электромеханические — универсальный инструмент, используемый на многих предприятиях.

электромеханический ручной гибочный вальцы

ГЛАВА 3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОНСТРУКЦИИ МАЛОГАБАРИТНЫХ ВАЛЬЦОВ

Вальцы трехвалковые с ручным приводом серии ZS

· Применяются для изготовления цилиндрических обечаек, конических заготовок, дугообразных элементов, правки плоских заготовок

· Простота и надежность конструкции обеспечат длительный срок работы станка

· Вальцы произведены из высококачественной стали

· Простая регулировка нижнего и заднего валов

· Верхний вал снимается

· Лучшее соотношение цена-качество

· Станок поставляется как с подставкой так и отдельно.

Внешний вид моделей ZS — 8/1000 (выше фото с подставкой) и ZS — 15/1300

Внешний вид моделей ZS — 15/1250

Технические характеристики

Простые и надежные трехвалковые вальцы для гибки листового металла произведены из высококачественной стали. Применяются для изготовления цилиндрических обечаек, конических заготовок, дугообразных элементов, правки плоских заготовок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сегодня, в век научно-технического прогресса, имеется огромное количество различных приспособлений, которые призваны облегчить человеку некоторые технологические операции. Так, для гибки металла имеется целое семейство приспособлений, которые называются валки. Причем, встречаются как вальцы ручные, так и электромеханические. Обычно вальцы трехвалковые ручные используются для ручной гибки металла, толщина которого может быть до 3 миллиметров. А длина металлических листов, подлежащих сгибанию, может быть до 2550 мм. Необходимо учесть, что вальцы трехвалковые смогут сгибать не только круглые обечайки, но и конусные.

Таким образом, при помощи подобного станка, который называется вальцы трехвалковые, в домашних мастерских можно сгибать тонколистовой прокат. А так как подобные детали в домашнем хозяйстве могут пригодиться, то такой станок является одним из наиболее популярных. Приобрести его можно в специализированном магазине. Но помимо ручного станка, сегодня выпускаются и вальцы ручные электромеханические. Подобный прибор предназначен для гибки металлического проката более высокой толщины и длины. Обычно, вальцы ручные, электромеханические используются уже в профессиональных мастерских или в заводских цехах. Такое оборудование требует от работника определенных знаний и трудовых навыков, а также строгих соблюдений правил техники безопасности.

В промышленных масштабах сегодня используют вальцы для гибки различных диаметров и длины гиба. Трехвалковые станки позволяют производить гибку цилиндрических и конических обечаек. Причем, электромеханические приспособления сгибают более толстый металл, а ручные — более мягкий и даже пластик. И даже на предприятиях, на которых не требуется гибка металлопроката в промышленных масштабах, используют ручные валки, ну, а там, где гибка поставлена на промышленный поток, требуются вальцы ручные электромеханические. И по внешнему виду эти станки отличаются друг от друга. Ручные вальцы более массивные и имеют различную длину сгиба. А электромеханические вальцы не так массивны, но требуют определенных знаний для работы на них.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дерябин С. И. Сопротивление материалов. — М.: Высшая школа, 2003.

Колесов И. М. Основы технологии конструирования. — М.: Высшая школа, 1999.

Кашкаев И.Я., Шейнман Е. Ш. Конструирование вальцов. Изд. 2-е, испр. и доп. М., Высшая школа", 1994.288 с.

Копнов В. А. Сопротивление материалов. Руководство для решения задач и выполнение лабораторных и расчетно-графических работ. — М.: Высшая школа, 2003.

Орлов П. И. Основы конструирования. М., 2008.

Справочник конструктора. Общие принципы конструирования / под ред. А. С. Михайлова. 2000.

Тихомиров М. С. Основы конструирования. — СПб: Питер, 2007.

Ударов М. С. Сопротивление материалов. — М., 2001.

Хохорев С. А. Конструирование. — М.: Техническая литература, 1999.