ВАЛЬЦОВКА Российский патент 1997 года по МПК B21D39/10 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может найти применение при закреплении труб в трубных решетках и коллекторах теплообменных аппаратов.

Известна вальцовка, содержащая полый приводной корпус, в окнах которого размещены развернутые в тангенциальных плоскостях под углом к оси корпуса конические ролики, окружающие подпружиненную с обоих концов опору качения с переменным диаметром, равномерно увеличивающимся в сторону уменьшения диаметров роликов, и охватывающую корпус подпружиненную обойму [1]
Известна вальцовка, содержащая регулируемую опору качения, выполненную в виде конического веретена, размещенного между развернутыми под углом к его оси роликами, расположенными в окнах полого корпуса, подпружиненного со сторон переднего конца веретена и установленного в упорной муфте [2]
Задача изобретения заключается в обеспечении увеличения срока службы вальцовки.

Технический результат достигается за счет того, что вальцовка, содержащая полый приводной корпус, в окнах которого размещены развернутые в тангенциальных плоскостях под углом к оси корпуса конические ролики, окружающие подпружиненную с обоих концов опору качения с переменным диаметром, равномерно увеличивающимся в сторону уменьшения диаметров роликов, и охватывающую корпус подпружиненную обойму, снабжена упорной муфтой, охватывающей корпус и обойму, а опора качения выполнена в виде ряда тел вращения.

Выполнение регулируемой опоры качения в виде ряда тел вращения, кинематически не связанных между собой, например шариков, позволяет практически избежать проскальзывание между опорой и роликами в процессе работы, что дает возможность уменьшения угла разворота роликов относительно оси симметрии инструмента, что, в свою очередь, позволяет обеспечить более плавную раздачу трубы и уменьшить нагрузку на раздающие элементы, тем самым значительно уменьшить износ инструмента. Кроме того, отсутствие жесткой связи между приводом и раздающими элементами инструмента обеспечивает лучшую динамическую уравновешенность системы привод инструмент труба трубная решетка.

Регулируемая опора качения позволяет осуществлять в процессе работы контакт по нескольким точкам (вместо одной), что ведет к более равномерному распределению нагрузок на взаимодействующие элементы в процессе их работы.

На фиг.1 и 2 изображена вальцовка в двух вариантах.

Вальцовка содержит раздающие шарики 1, размещенные между роликами 2, установленными в окнах полого корпуса 3 и развернутыми относительно оси инструмента. Диаметр шариков последовательно увеличивается согласно зависимости:

где: К_p конусность ролика.

Корпус вальцовки ограничен крышкой 4 и хвостовиком 5. Коаксиально с корпусом установлена обойма 6, удерживающая ролики.

Корпус установлен в упорной муфте 7 с подшипником 8, толкатель 9 подпружинен пружиной сжатия 10, установленной в передней части корпуса (фиг.1) или со стороны хвостовой части (фиг.2).

Тарелка 11 подпружинена пружиной сжатия 12 относительно упора 13 с хвостовиком 14. Пружина 15 предназначена для самоустановки обоймы 6 (фиг.1).

На фиг. 2 тарелка 11 подпружинена относительно крышки корпуса 4. Ролики развернуты против часовой стрелки на фиг.1 и по часовой стрелке на фиг.2 относительно оси инструмента. При этом подразумевается, что раздача трубы происходит при правом вращении привода инструмента.

Вальцовка работает следующим образом.

По первому варианту корпус 3 вставляется в трубу 16 до упора корпуса подшипника в поверхность трубной решетки 17. При этом обойма 6 перемещается, упираясь в трубу справа налево, освобождая ролики 2 и давая им возможность войти в контакт с внутренней поверхностью трубы. Одновременно упор 13 сжимает пружину 12 и с помощью тарелки 11, подпирающей шарики 1, обеспечивает контакт между роликами и трубой. Упор 13 имеет одну степень свободы относительно корпуса 3. Он передает крутящий момент, приложенный к хвостовику, одновременно перемещаясь по оси корпуса. Инструмент готов к работе. Затем к хвостовику 5 корпуса прикладывают крутящий момент, при этом ролики 2 обкатывают внутреннюю поверхность трубы и за счет сил трения передают вращение шарикам, которые под действием осевой составляющей сил трения, возникающей вследствие развернутости роликов относительно оси инструмента, перемещаются в осевом направлении, обеспечивая раскрытие роликов и раздачу трубы. За счет того, что ролики развернуты относительно оси инструмента на некоторый угол α ≈ 1-3^°, появляется осевая составляющая главного вектора сил, приложенного в точке контакта ролика с каждым шариком, направленная перпендикулярно вектору главного момента относительно центра каждого шарика. В данном случае направление будет в сторону передней части инструмента при правом вращении корпуса и отрицательном угле разворота ролика. Перемещение шариков обеспечивает раздачу трубы роликами. После раздачи трубы на необходимую величину направление вращения меняется на противоположное, осевая составляющая вектора сил меняет направление на противоположное и шарики перемещаются справа налево, выводя ролики из зацепления с поверхностью трубы. При извлечении из трубы инструмент приводится в исходное состояние.

Работа вальцовки по второму варианту (фиг.2) отличается подготовкой инструмента к работе, а именно: после того, как корпус 3 вставлен в трубу 16 до упора корпуса подшипника в поверхность трубной решетки 17, обойма 6 взаимодействует с поверхностью торца трубы, отходит назад, отводя при этом через шарик 18 толкатель 9. В результате шарики 1 под воздействием пружины 12 перемещаются в осевом направлении и обеспечивают контакт между роликами и внутренней поверхностью трубы. Инструмент готов к работе. При работе вальцовки по второму варианту опора перемещается от передней части к задней. Кинематические соотношения осевых перемещений опоры и роликов меняют свой знак на противоположный по отношению к аналогичным соотношениям традиционного инструмента. Это в свою очередь обеспечивает изменение знака направления "течения" металла трубы в осевом направлении при его пластическом деформировании и исключение остаточных осевых напряжений в пучках труб, закрепленных в коллекторах котлов или в трубных решетках, возникающих при применении традиционного инструмента.

Использование: при закреплении труб в трубных решетках и коллекторах теплообменных аппаратов. Сущность изобретения: вальцовка содержит полый корпус, в окнах которого на регулируемой опоре качения размещены конические ролики, развернутые в тангенциальных плоскостях под углом к оси опоры. В качестве регулируемой опоры качения использован ряд тел вращения, например шарики с диаметрами, постепенно увеличивающимися в сторону уменьшения диаметров роликов. Опора качения с обоих концов подпружинена. В исходном положении ролики удерживаются подпружиненной обоймой, установленной коаксиально с корпусом с возможностью перемещения вдоль него. По первому варианту имеется упор для поджатия роликов и тарелка, подпружиненная относительно упора. С противоположного конца корпуса расположен подпружиненный толкатель. По второму варианту со стороны хвостовой части корпуса установлен подпружиненный толкатель, а в передней части корпуса расположена подпружиненная тарелка. При этом толкатель кинематически связан с обоймой. Такое выполнение вальцовки обеспечивает увеличение срока ее службы. 2 ил.

Вальцовка, содержащая полый приводной корпус, в окнах которого размещены развернутые в тангенциальных плоскостях под углом к оси корпуса конические ролики, окружающие подпружиненную с обоих концов опору качения с переменным диаметром, равномерно увеличивающимся в сторону уменьшения диаметров роликов, и охватывающую корпус подпружиненную обойму, отличающаяся тем, что она снабжена упорной муфтой, охватывающей корпус и обойму, а опора качения выполнена в виде ряда тел вращения.