Ковочные вальцы

Министерство образования Российской ФедерацииМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТим. Н.Э. БАУМАНАДомашнее задание по курсу:«Методы решения изобретательских задач»Вариант - 4Студент:___ Егоров Н. Д.Группа: __МТ6-111Преподаватель: ____ Евсюков С. А.Москва, 2018ВведениеВальцовка заготовок на ковочных вальцах сходна с процессом прокатки и, вчастности, с процессом продольной периодической прокатки. Сущность вальцовки заключается в том, что при вальцовке происходит уменьшение поперечныхсечений исходной заготовки при одновременном увеличении ее длины. В отличиеот обычной прокатки вальцовка обеспечивает получение заготовок с неодинаковыми поперечными сечениями вдоль оси.Существенное отличие процесса вальцовки от прокатки заготовок с постоянным поперечным сечением вдоль оси заключается в том, что при прокатке величины дуг и углов захвата остаются постоянными, при вальцовке же эти величиныизменяются и зависят от положения центра окружности, проходящей по дну ручья.Схема прокаткиСхема вальцовкиВ силу схожести процессов продольно- поперечной прокатки и вальцовки, инекоторой схожести устройств станов для прокатки с станами для вальцовки некоторые элементы конструктивной эволюции (привод, принцип действия, регулировка межосевого расстояния) будут заимствованы из источников для прокаткив связи с недостаточной точностью информации о ковочных вальцахКонструктивная эволюция№ ИзображениеОписание1Прокатный стан с ручным приводом, приводным был только нижнийвалок, предназначен стан для прокатки олова.21530г.

Дж.А. Панхьюз, прокатныйстан с плоскими валками, с раздельным приводом двух валков.Процесс был совмещен с волочением.31615г. Саломон де Ко, устройствоназывалось “плющильный станок”для сглаживания оловянных листов.КонструктивныенедостаткиНесинхронное движение валков, затруднение с захватом металла валками, требующеебольших усилий отручного привода.Невозможностьсовмещения процессов, т.к. усилиедля волочения значительно меньшеусилия необходимого для прокатки.КритерийУлучшенные показаразвитиятели качестваПривод для  Появилась возможвторогоность прокатки плосвалка.кого листа. Первыйпрототипустройства для прокатки металлов. Развитиеидеи совмещения процессов припрокатке Совмещения приводовдвухвалков Появился привод второго валка. Зародилась идея совмещения прокатки скалибровкой профиля.Появиласьвозможность регулировки межосевого расстояниявалков (засчет винтов Си D на рисунке)41629г.

Джованни Бранка, ”вальцевочеканочный стан”.Одновременная прокатка и чеканкамонет.Применим только Совершендля монет или по- ствованиековок малых раз- приводамеров.51639г., Щвейцария (появление тех- Низкая производинологии в 1575г., Австрия)тельностьИзготовление монет с применениемгравированных валков с дальнейшей вырубкой монет с рисунком излиста. Появление гравированных валков. Для привода использовалась мускульнаясила животных.61691г. Прокатный стан снабдилимеханизмом для изменения направления вращения валков при помощисистемы шестерен. Появление реверсавалков Повышение производительности Задатки автоматизации процесса Применение зубчатойпередачи для совмещения вращения двухвалков. Приводосуществлялся засчет теплоговоздуха поступающегона лопатки колеса откузнечного очага.71719г.

В.И.Геннин, “плющильный ирезательный стан” для производстважелезных прутков.Плющильные и резательные валкисменялись в зависимости от необходимой операции.Валки стали кованными или отливались из чугуна.8Вторая половина 18 века.“плющильный и резательный стан”Деревянные части конструкции станов заменяются на металлические.9Начало 18 века.Прокатка металла с ручьями (калибрами), для получения заготовок длядальнейшего волочения. Реверсивный привод. Применялись валкиромбической и овальной формы.Металл подавался в рабочую область вручную клещами.10Середина 18 века.Начало применение парового двигателя в качестве привода валков.Совмещение в одномустройствепрокатных иразделительныхвалков безостановкипроцессадля замены. В качестве опор валков стали применятьсяподшипники. Возможнарегулировка межосевого расстояния Применяется в качестве привода гидравлическое колесо Стало возможным обрабатывать железо. Повышение прочности конструкции. Повышение производительности Сталиприменятьводу для охлаждениявалков.Совмещение в одномустройствепрокатных иразделительныхвалков безостановкипроцессадля замены.Добиться Применение валковнепрерывдля получения профинойпро- лейкатки Заменасвободнойковки, повышение производительности Первый прототип ковочных вальцевПотери энергии в Уменьшение габариременной и канаттов конструкции приных передачах, наводашпинделяхстерней.Сложностьструкции.11Конец 19- Начало 20 века.Начало применения электропривода.12Первые десятилетия 20 века.Начало применения раздельногоэлектропривода для каждого валка.13Середина 20 века.Внедрение ЭВМ в процесс управления станами и вспомогательнымипроцессами.Консольные ковочные вальцы(19511952),Применяются для изготовления фасонных заготовок под горячуюштамповку14шекон-Сложность реализации Отсутствие регулировки межцентрового расстояния рабочих валков Недостаточнаяширина валков Малая скоростьвращения валков. Повышение произодительности Повышение мощности, надежности, компактности и экономичности станов Увеличение мощности привода валков Улучшение качестваизделий Увеличение производительности Дополнительныеопоры (стяжки) на концах консолей, а такженаличиеустройствкомпенсации зазоров взубьях передаточныхшестерен повышающих точность15Быстроходные консольные ковочные вальцы16Двухопорные ковочные вальцыДвухклетевые ковочные вальцы17Консольного типаМенее удобны вобслуживаниииболее сложны длякрепления штампов.Исключитьручное манипулирование заготовкой, не используя автоматический манипулятор. Высокаяскоростьвращения раб.

валковзасчет применения противораспорной серьги Регулировка межосевого расстояния эксцентриковымивтулками Автоматическоевключение вальцев отзаготовкиБольшая ширина рабочих валков (равныхдиаметру) Большая жесткостьпо сравнению с консольными из-за применения двух опор Появился наладочный режим работы ковочных вальцев Непрерывный процесс вальцовки увеличивающий производительность Относительная регулировка валков разныхклетей Автоматическоеустройство подачи заготовок18Двухопорные19Многоклетевые ковочные вальцы.Оси валков каждой последующейклети повернуты по отношению кпредыдущей на 90°, а по отношениюк горизонту на 45°.Рис.

Трехклетевые автоматические ковочныевальцы С применением двухклетевых вальцев становитсявозможнымприменение в массовомикрупносерийномпроизводстве. Сложность конструкцииТрудность наладкина совмещение периодов заготовки. ОснащенытолкателемцепнымМорфологический анализКовочные вальцыПо формеКруглыеОвальныеПо назначениюПо направлению вальцовкиПо количеству ручьевПо типуФормовочныеНа вальцовщикаРомбическиеОтделочныеНа проходОдноручьевыеЛитыеКвадратныеШтамповочныеМногоручьевыеКованыеМетод фокальных объектовСтаканПрозрачныйГраненыйУдобнобратьрукойОбъекттехникиТетрадьБумажнаяХранитПлоскаяНоутбукПереноснойИзображениеПластикМячРезиновыйШарообразныйСкачетНовые свойстваОбъект техники с новыми свойствамиПрозрачныйКовочные вальцы с прозрачным корпусом, для улучшения наглядностиПрофиль калибров вальцев с формой многогранниковУдобные быстросменные калибры вальцев, которыеудобно менять вручнуюИспользование бумажных прокладок для предотвращения налипания металлаКовочные вальцы с калибрами, которые способны сохранять форму копира.Использование вальцев для V-образной гибки плоскоголистового металлаПустотелые вальцы с уменьшенным весом для избегания изгибаВальцы наносящие рифление на поверхность изделиядля упрочнения поверхностного слояИспользование соломенных щеток на нерабочей поверхности вальцев для зачистки заготовок от окалиныГраненыйУдобно брать рукойБумажнаяКовочныевальцыКорзинаПустотелаяУзорчатаяСоломеннаяХранитПлоскаяПустотелаяУзорчатаяСоломеннаяПереноснойИзображениеПластикРезиновыйШарообразныйСкачетКовочные вальцы на рельсовом основании для возможности переналаживать автоматическую линию на новую технологиюКовочные вальцы с монитором для вывода цифровогоизображения процесса деформирования заготовкиОблегчение конструкции станины стана использованием пластикаВальцы с калибрами из полиуретана для калибровкипрофиляИспользование шаровой опоры для верхнего валка длязакрутки профиля в спиральКовочные вальцы на сейсмозащитном основанииПрименение законов развития технических систем к процессу развития вытяжкиЗакон перехода технической системы на микроуровеньСплошное веществоСлоистоевещество,волокнистое веществоМелкие частицыГель пастаИоны атомыЭлементарныечастицыКванты, поляВакуумПустотелое веществоПолостьМелкие частицыВсе поколенияПоколения 1-7: различные конструктивные элементы выполнялисьиз древесиныПоверхностное науглероживание или азотирование калибровКрепление калибров на магнитахОбработка заготовок в вакууме для исключения появления окалиныИспользование пористого (композитного) материалаЗакон повышения динамичности и управляемости технических системЛинии развитияОт систем с постоянными параметрами к системам с параметрами, изменяющимися приизменении режимов работыПроявления действия законаВ первых прототипах ковочных вальцев небыло системы регулировки межосевого расстоянияОт узко направленных к широко функцио- От сугубо заготовительного производства пенальнымрешли к возможности изготавливать готовыеизделияПереход от автономного принципа работы Автоматическая регулировка межосевогосистемы, при котором выполнение функции расстояния в зависимости от изгибных явлеопределяется внутренним устройством к пе- ний на вальцахрестраиваемому программному принципуОт систем жестких к системам с гибкими, Плоская форма валков сменилась калибрамиэластичными элементамиразличных профилейОт неуправляемым систем к управляемымПоявление автоматического включения вальцевОт систем со статической устойчивостью к От прокатки профилей до высокопроизводисистемам устойчивым динамически за счет тельного процесса вальцовкинепрерывного движенияЗакон перехода технической системы в надсистему:Создание надсистем из одинаковых или однородных элементовСоздание надсистем со сдвинутыми (близкими), но неоднородными характеристикамиСоздание надсистемы из альтернативных систем, в тех случаях, когда для выполнениятой или иной функции имеется несколько систем и возможности их ограничены, дальнейшее развитие возможно в объединении этихсистемСоздание надсистем из элементов с противоположными функциямиПрименение многоклетевых ковочных вальцев для повышения производительностиПрименение поперечно- винтовой прокаткидля формирования шариков из прутка и одновременного их разделенияПротиворечия при решении технического заданияТехнические противоречия появляются в том случае, когда улучшение одной характеристики (части, свойства, показателя) приводит к ухудшению другой.Примеры:1) Х - диаметральный размер вальцевТП 1: при увеличении «Х» , увеличивается жесткость вальцев, но увеличивается вес, что требует большей мощности электродвигателей.ТП 2: при уменьшении «Х» меньше вес вальцев, но уменьшается угол захватазаготовки.ФП: диаметральный размер вальцев должен быть оптимальным.Решения (в пространстве): оптимальный размер и мощность.2) Х - скорость вращения вальцевТП 1: при увеличении «Х» , увеличивается производительность, но сокращается сортамент материалов возможных заготовок.ТП 2: при уменьшении «Х» требуется меньшие затраты энергии, но ухудшается качество поверхности заготовок.ФП: скорость вращения вальцев должна быть оптимальной.Решения (отношение): Использовать оптимальную скорость вращения.Список литературы1.

Атрошенко, А. П. Технология горячей вальцовки /А. П. Атрошенко.–Л.: Машиностроение, 1969. – 312 с.2. Ламан Н.К. Развитие техники обработки металлов давлением с древнейших времен до наших дней/ Н.К. Ламан М,: Наука, 1989. 236с..