ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЕ МАШИНЫ: ОБЗОР ПАТЕНТОВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Обзорная статья

УДК 691.7 : 347.771

DOI 10.51608/26867818_2021_6_57

ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЕ МАШИНЫ: ОБЗОР ПАТЕНТОВ

Ерышев Валерий Алексеевич

Тольяттинский государственный университет, Тольятти, Россия, gsx@tltsu.ru

Аннотация. В данном обзоре рассматриваются результаты научно-исследовательских работ по внедрению инновационных импортозамещающих высокотехнологичных технологий в реальный сектор экономики строительной отрасли страны, относящиеся к обработке металлов давлением, в частности к профилегибочным станкам и станам, и которые могут быть использованы для изготовления профиля из рулонного материала.

Научная новизна исследуемых технических решений, профилегибочных станков, автоматических линий и станов с ЧИП по обработке, изготовлению из рулонного оцинкованного металла элементов легких стальных тонкостенных металлических строительных конструкций (ЛСТК), защищена патентами РФ.

Ключевые слова: автоматические линии с ЧИП, внедрение технологий, гнутый профиль, ЛСТК, про-филегибочный станок, многоклетьевой профилегибочный стан, патент, строительные конструкции, строительные материалы

Для цитирования: Ерышев В.А. Профилегибочные машины: обзор патентов // Эксперт: теория и практика. 2021. № 6 (15). С. 57-64. doi:10.51608/26867818_2021_6_57.

Общепризнанно, что ЛСТК дают большую экономию металла при производстве изделий для строительных конструкций, при этом снижается общий вес каркаса здания, значительно сокращаются трудозатраты при сборке конструкций и монтаже объекта.

С другой стороны, обозначены и основные недостатки известных профилегибочных машин для производства тонкостенных профилей -большие габариты, металлоемкость, трудоемкость изготовления узлов и переналадки при смене выпускаемых изделий.

Рядом авторов отмечаются: повышенная трудоемкость изготовления узлов подшипниковых опор, конструктивные особенности установки и демонтажа клетей, большой расход металла на изготовление щек, узлов подшипниковых опор, валов. Большие габариты машины в продольном

направлении часто являются следствием невозможности уменьшения расстояний между клетями, которые ограничены необходимой шириной подшипниковых опор и прочностью остающихся между окнами участками щек [см., например, 1].

Данное противоречие и сподвигло автора к проведению анализа запатентованных профилегибочных станков и станов, которые могут быть использованы для изготовления ЛСТК из гнутого профиля из рулонного материала.

Профилегибочный станок по патенту Российской Федерации №2028847 [2] содержит установленные в технологической последовательности приводные формующие клети для предварительного и окончательного формообразования с роликовыми парами, имеющими замкнутый профилирующий зазор. Он снабжен устройством для

© Ерышев В.А., 2021 © АНО "Институт судебной строительно-технической экспертизы", 2021

правки, установленным с возможностью прямолинейного продольного перемещения, клеть предварительного формообразования снабжена обгонной муфтой и установлена с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях (рис. 1 и 2).

Станок позволяет получать профили определенной номенклатуры с хорошим качеством, имеет малый расход электроэнергии и требует небольшой производственной площадки.

Небольшое количество профилировочных клетей в данной конструкции ограничивает выпуск профилей только простыми по конфигурации вариантами.

Профилегибочный станок по патенту Российской Федерации №2254193 [3], содержащий установленные в технологической последовательности клеть для предварительного формообразования и приводные профилирующие клети с консольно закрепленными валами, свободные концы которых замкнуты серьгой и установленными

Рис. 1. Профилегибочный станок [2]:

1 - станина, 2 - клеть, 3 - автономный привод, 4 - обгонная муфта, 5 и 6 - профилирующие клети,

7 - устройство для правки профиля с возможностью его перемещения по пазу станины

Рис. 2. Профилегибочный станок [2]:

2 - клеть, 5 и 6 - профилирующие клети, 7 - устройство для правки профиля с возможностью его перемещения по пазу станины,8 - привод

на валах роликовыми парами, имеющими замкнутый профилирующий зазор с базированием по вертикальным и горизонтальным установочным поверхностям роликов. Каждый рабочий вал имеет базовый бурт и все они расположены в одной плоскости друг с другом, на каждом нижнем валу установлены две втулки рассчитываемого размера, между которыми установлен нижний ролик, каждая серьга шарнирно закреплена на станине с возможностью перемещения и фиксации в горизонтальной плоскости и поворота на 180° и снабжена двумя ползунами, удерживающими валы и позволяющими перемещать и фиксировать их в вертикальной плоскости, каждая роликовая пара имеет в каждой клети базовую плоскость, упирающуюся во втулку (рис. 3 и 4).

Недостатками станка являются продолжительное время переналадки из-за необходимости вручную контролировать положение оси профилирования и стабильность ее сохранения во время работы, невозможность высокоточной установки пар роликов в различных клетях относительно друг друга. Все это значительно снижает технологические возможности станка и уменьшает стабильность процесса профилирования, ухудшает качество полученных профилей.

Рис. 3. Профилегибочный станок [3]:

1 - станина, 3 - профилирующие клети, 6 - серьга, 8 - привод; А-А - сечение

Рис. 4. Профилегибочный станок, сечение А-А [3]:

4 - верхний рабочий вал, 5 - нижний рабочий вал, 6 - серьга, 7 - крышка для стопорения оснастки, 9 - верхний формирующий ролик, 10 - нижний формирующий ролик, 11 - втулки, 12 - базовый бурт, 13 -шарнир, 14 - ползуны

Устройство для профилирования и гибки полосы металла по патенту Российской Федерации №86121 [4] включает: прокатный стан с электроприводом и с устрой-

Рис. 5. Устройство для профилирования и гибки полосы металла [4]:

1 - рама, 2 - винтовые опоры, 3 - размотчик рулонов, 4 - прокатный стан, 5 и 32 - электропривод в виде мотор-редуктора, 8 - дисковая электропила, 9 - поддерживающее устройство, 10 - барабан, 11 - подставки, 12 - направляющее устройство, 13 - противоположные изогнутые кронштейны, 17 - стойки прокатного стана, 25 - прямоугольный кронштейн, 26 - электрошкаф, 27 - пост управления, 30 - направляющий рольганг, 31 -горизонтальная гибочная клеть, 33 - вертикальная гибочная клеть, 34 - электропривод, 35 - приемное устройство, 36 - приемные ролики, 48 - регулятор изгиба

ством для отбортовки кромок, содержащим валы, установленные попарно в подшипниках прокатного стана, выполненные слева и справа с отбортовочными роликами разной формы, устройство радиусной гибки с ради-усообразующими роликами, каждый на отдельном валу, с возможностью независимого регулирования их положения в плоскости и взаимодействия с профилированной полосой металла для получения цилиндрической поверхности (рис. 5).

Это устройство для профилирования и гибки полосы металла объединяет в себе выполнение операций, как профилирование кромок, так и ребер жесткости, и гибки полосы по заданному радиусу, то есть обладает большими функциональными возможностями.

Сложная конструкция, использование для профилирования гладких валов значительно увеличивает металлоемкость конструкции, усложняет настройку и переналадку устройства.

Техническим заданием по созданию многоклетьевого профилегибочного стана (патент RU 156248 111 [5]) изначально было создание менее материалоемкого устройства для изготовления усиленного высокополочного профиля с использованием несложных конструктивных решений, позволяющих быструю настройку и наладку механизмов профилировочных клетей, расширяя тем самым эксплуатационные возмож-

ности линии для выпуска профильных листов разного вида из рулонного материала с высотой полочки более 1/3 ширины готового профиля (рис. 6-10).

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении многоклетьевой профилегибочный стан снабжен приемно-правильно-подающим устройством и дополнительным отрезным устройством, каждое из отрезных устройств выполнено в виде гильотины, в начальной профилировочной клети многоклетьевого профиле-гибочного стана размещен узел накатки ребер жесткости и пробивки отверстий под са-морезы, а каждая профилировочная клеть выполнена в виде двух боковых стоек, нижнего приводного вала, опорные концы которого размещены в боковых стойках, и верхней стяжки, которая размещена параллельно нижнему приводному валу и закреплена на боковых стойках, в центре каждой профилировочной клети по оси симметрии на верхней стяжке жестко закреплена опора, кроме начальной профилировочной клети, для установки в ней центрального вала с постоянным комплектом профилирующих роликов, причем последняя профилировочная клеть выполнена в виде калибрующей клети, которая предназначена для контроля прямолинейности изготовляемого профиля и правки его при необходимости, дополнительное отрезное устрой-

Рис. 6. Многоклетьевой профилегибочный стан изготовления профиля (общий вид) [6, с. 56]:

10 - приемно-правильно-подающее устройство, 11 - дополнительное отрезное устройство, 12- основное отрезное устройство, 13 - начальная клеть с узлом накатки ребер жесткости, пробивки отверстий под саморезы и формирования загиба кромок полочек профиля, 14 - группа клетей

поэтапного профилирования основания профиля, 15 - группа клетей поэтапного загиба боковин профиля, 16 - группа клетей поэтапного загиба полочек, 17 - клеть калибрующая, 18 и 19 - пара валков

ство установлено в начале многоклетьевого профилегибочного стана, а основное отрезное устройство установлено в конце многоклетьевого профилегибочного стана после калибрующей клети.

Кроме того, верхняя стяжка закреплена на боковых стойках с возможностью вертикальной регулировки.

Дополнительное отрезное устройство установлено после приемно-правильно-по-дающего устройства и предназначено для отрезки начальной части первой и конечной части последней заготовки профиля заданной длины по командам с компьютерного пульта управления, а основное отрезное устройство установлено после калибрую-

Рис. 7. Фрагмент многоклетьевого профилегибочного стана изготовления профиля [5]:

5 - кромки, 14 - группа клетей поэтапного профилирования основания профиля, 20 и 21 - боковые стойки, 22 - приводной вал, 23 - верхняя стяжка, 24 - опора для установки в ней центрального вала, 25 - центральный вал, 26 - постоянный комплект профилирующих роликов, 27 - винты вертикальной регулировки, 29 - углубления, 33 - кольцевые выступы, 34 -кольцевые канавки, 35 - опорно-калибровочные ролики

Рис. 8. Фрагмент многоклетьевого профилегибочного стана изготовления профиля [5]:

3 - боковины, 15 - группа профилировочных клетей, 20 и 21 - боковые стойки, 22 - приводной вал, 23 - верхняя стяжка, 24 - опора для установки в ней центрального вала,25 - центральный вал, 26 - постоянный комплект профилирующих роликов, 27 - винты вертикальной регулировки, 33 - кольцевые выступы, 35 - опорно-калибровочные ролики, 36 - сменные профилирующие ролики

щей клети профилегибочного стана и предназначено для отрезки готового профиля заданной длины по командам с компьютерного пульта управления.

Узел накатки ребер жесткости и пробивки отверстий под саморезы начальной профилировочной клети выполнен с двумя валами, которые размещены друг над другом, на поверхности нижнего вала выполнены углубления по форме ребер жесткости и глухие отверстия, а

на поверхности верхнего вала размещены продольные выступы по форме ребер жесткости и установлены с возможностью сопряжения с углублениями на нижнем валу, а также на поверхности верхнего вала размещены шипы в виде пробойников и установлены с возможностью сопряжения с глухими отверстиями на нижнем валу, причем нижний и верхний валы узла накатки ребер жесткости и пробивки отверстий под саморезы выпол-

Рис. 9. Фрагмент многоклетьевого профилегибочного стана изготовления профиля [5]:

16 - группа клетей поэтапного загиба полочек, 20 и 21 - боковые стойки, 22 - приводной вал, 23 - верхняя стяжка, 24 - опора для установки в ней центрального вала,25 - центральный вал, 27 - винты вертикальной регулировки, 33 - кольцевые выступы, 35 - опорно-калибровочные ролики, 36 и 37 - сменные профилирующие ролики, 38 и 40 - кронштейны, 39 - опорные ролики

Рис. 10. Фрагмент многоклетьевого профилегибочного стана изготовления профиля [5]:

17 - клеть калибрующая, 20 и 21 - боковые стойки, 22 - приводной вал, 23 - верхняя стяжка, 24 - опора для установки в ней центрального вала,25 - центральный вал,26 - постоянный комплект профилирующих роликов, 27 - винты вертикальной регулировки, 33 - кольцевые выступы, 35 - опорно-калибровочные ролики, 41 - калибрующие ролики, 42 - кронштейны

нены приводными и с возможностью загиба кромок полочек профиля.

Технический результат от использования автоматического профилегибочного стана, внедренного в реальный сектор экономики строительной отрасли страны, заключается в расширении технологических возможностей, в снижении металлоемкости конструкции стана и в упрощении его обслуживания, благодаря использованию оптимальных конструкторских решений, например, кронштейнов со сменными профилирующими роликами, позволившими отказаться от использования в профилегибочном стане тяжелых и металлоемких валов на полную ширину стана.

Готовый профиль, изготовляемый из рулонного материала, подаётся на стол приема готовой продукции, где происходит его накопление.

Производимый профиль - настил армирующий «БИЗОН», применяется при возведении объектов капитального строительства в качестве несъемной опалубки для изготовления сталежелезобетонных монолитных стен и перекрытий, покрытий жилых и общественных зданий, промышленных и других специальных сооружений с различными объемно-планировочными решениями [см, например, 7-8].

Внедрение в реальный сектор экономики исследуемых инновационных импортозамещающих продукции и технических решений позволили создать многоклетьевой профиле-гибочный стан (патент RU 156248 и1 [5]) холодного изготовления профиля с широкими эксплуатационными возможностями без переналадки механизмов профилировочных клетей, сократить материалоемкость каждой клети и линии в целом.

Информация об авторе

В.А. Ерышев - доктор технических наук, советник РААСН, профессор кафедры "Промышленное и гражданское строительство", Тольяттинский государственный университет.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Список источников

1. Малогабаритная профилегибочная машина / Н.Ф. Шпунькин, С.А. Типалин // Заготовительные производства в машиностроении. 2017. Т. 15. № 2. С. 62-66.

2. Профилегибочный станок / Марковцев В.А., Мударисов З.Х., Проскуряков А.Г., Филимонов В.И. Патент на изобретение Ш 2028847 С1, 20.02.1995. Заявка № 5047800/27 от 15.06.1992.

3. Профилегибочный станок / Марковцев В.А. Патент на изобретение Ш 2254193 С1, 20.06.2005. Заявка № 2004101669/02 от 20.01.2004.

4. Устройство для профилирования и гибки полосы металла / Андросов И.Ю. Патент Ки 86121 111, 27.01.2009.

5. Многоклетьевой профилегибочный стан / Анпилов С.М., Ерышев В.А., Гайнуллин М.М., Мурашкин В.Г., Мурашкин Г.В., Анпилов М.С., Римшин В.И., Сорочайкин А.Н. Патент на полезную модель Ш 156248 и1, 10.11.2015. Заявка № 2015107766/02 от 05.03.2015.

6. Применение нормативно-технических документов при проектировании и строительстве зданий и сооружений с использованием ЛСТК и настила армирующего "Бизон" / С.М. Анпилов [и др.] - Тольятти: ИССТЭ, 2021. - 82 с. DOI: 10.51608/1206572708

7. Способ возведения монолитных стен в несъемной опалубке / Анпилов С.М., Анпилов М.С., Барцева Н.Г., Гайнуллин М.М., Ерышев В.А., Мурашкин В.Г., Мурашкин Г.В., Римшин В.И., Сорочайкин А.Н., Худякова Т.А. Патент на изобретение Ш 2563858 С1, 20.09.2015. Заявка № 2014121030/03 от 23.05.2014.

8. Несъемная опалубка для возведения монолитных сталежелезобетонных стен / С.М. Анпилов [и др.] // Опытно-конструкторские научные исследования: сб. ст. - Тольятти: Изд-во ИССТЭ, 2021. - С. 7-9. DOI: 10.51608/9785604461662_7

Статья поступила в редакцию 17.08.2021; одобрена после рецензирования 02.11.2021; принята к публикации 08.11.2021.

Review article

PROFILE BENDING MACHINES: REVIEW OF THE PATENTS

Valery A. Eryshev

Togliatti State University, Tolyatti, Russia, gsx@tltsu.ru

Annotation. This review examines the results of research on the introduction of innovative import-substituting high-technology into the real sector of the economy, into the construction industry of the country relating to the processing of metals under pressure, in particular to profilers and machines, which can be used for the production of a roller-material profile.

Patents of the Russian Federation protect the scientific novelty of the researched technical solutions, profiling machines, automatic lines units with CHIP processors, manufacturing elements of light thin-walled metal constructions from rolled galvanized metal.

Keywords: automatic lines, implementation of technologies, rolled-formed section, profile bending machine, multist and profile bending machine, patent, constructions, building materials

For citation: Eryshev V.A. Profile bending machines: review of the patents // Expert: theory and practice. 2021. No. 6 (15). Pp. 57-64. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2021_6_57.

Information about the author

V.A. Eryshev - Dr. of Technical, Advisor to RAABS, Professor of the Department of Industrial and Civil Construction, Togliatti State University.

The author declare no conflicts of interests.

The article was submitted 17.08.2021; approved after reviewing 02.11.2021; accepted for publication 08.11.2021.

© Eryshev V.A., 2021 64