УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ В ТРУБНЫХ ДОСКАХ Российский патент 1998 года по МПК B21D39/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройству для развальцовки труб в трубных досках, и обеспечивает ограничение крутящего момента на выходном валу с возможностью регулировки его величины.

В технике известны устройства для развальцовки труб в трубных досках с регулировкой допустимого крутящего момента на выходном валу через систему управления питанием привода, преимущественно электродвигателя, по току нагрузки двигателя. Однако, ток нагрузки двигателя зависит от многих факторов, и при значительном количестве передающих крутящий момент звеньев далеко не всегда соответствует действительной величине крутящего момента на выходном валу, что ведет к нарушению технологического режима выполняемых операций, снижает качество развальцовки, а в отдельных случаях ведет к браку или другим нежелательным последствиям.

Известны устройства для развальцовки труб в трубных досках, содержащие редуктор с планетарным механизмом в качестве одного из звеньев в кинематической цепи передачи вращения инструменту от двигателя. Наиболее близким к заявляемому по техническому существу (прототипом) является машина пневматическая развальцовочная ИП-4802, содержащая смонтированные в корпусе планетарную передачу (редуктор) и вал шпинделя, кинематически связанные между собой через механизм реверсирования и одно из двух ведомых зубчатых колес промежуточного конического редуктора, ведущая шестерня которого посажена на вал водила планетарной передачи, и ротационный пневмодвигатель с пусковым устройством шарикового типа и регулятором оборотов, при этом выходной вал двигателя кинематически связан с ведущей (центральной) шестерней планетарной передачи.

Это известное устройство для развальцовки труб не отличается простотой в конструктивном отношении, в обслуживании и в эксплуатации и имеет один из существенных недостатков - не обеспечивает контроль достижения требуемого по технологии крутящего момента на валу шпинделя и его регулировку, автоматическое управление приводом.

Изобретение имеет целью исключить эти недостатки и обеспечить подачу сигнала, отключение или иное автоматическое управление приводом устройства при достижении на выходном валу (шпинделе) заданного крутящего момента, простоту устройства в конструктивном отношении и в эксплуатации.

Поставленные цели достигаются тем, что в известном устройстве для развальцовки труб в трубных досках, содержащем двигатель и планетарную передачу в соответствии с настоящим изобретением, вал водила планетарной передачи является шпинделем, коронное колесо планетарной передачи в корпусе установлено с возможностью относительного поворота вокруг своей оси и кинематически связано с подвижным подпружиненным элементом реле усилия (нагрузки), например, контактного типа, контакты которого включены в систему сигнализации или автоматического управления двигателем. Целесообразно, чтобы вал водила планетарной передачи был выходным звеном редуктора. Реле усилия может быть выполнено в виде стакана с проходящим через его днище по оси подпружиненным штоком, введенным в полость редуктора и жестко соединенным вторым концом со свободно установленным в полости стакана диском, снабженным регулировочным винтом, взаимодействующим с контактной системой реле.

В принципе, реле усилия может быть оборудовано не контактной системой в качестве преобразователя выходного (контролируемого) параметра, а преобразователем другого известного вида -реостатным, емкостным, магнитным и т.п., однако это существенно не улучшит эксплуатационные характеристики устройств для развальцовки труб, но усложнит систему управления двигателем.

Действительно, предлагаемое выполнение устройства для развальцовки труб существенно упрощает его конструкцию, а кинематическое замыкание коронного колеса планетарной передачи на корпус через подпружиненный элемент реле нагрузки обеспечивает уравновешивание нагрузки на шпиндель предварительно сжатой (заневоленной) пружиной подвижного элемента реле. Увеличение нагрузки на шпинделе, передаваемое через коронное колесо подвижному подпружиненному элементу реле, для его уравновешивания потребует дополнительного сжатия пружины, что обеспечивается соответствующим увеличению нагрузки поворотом коронного колеса и перемещением подвижного элемента реле усилия (нагрузки). При достижении нагрузкой на шпинделе установленного предельного значения произойдет срабатывание контактной системы реле и, в зависимости от схемы включения преобразователя - контактной системы, может быть подан сигнал (звуковой, световой) на отключение двигателя и его последующее переключение (реверсирование), или отключение и реверсирование двигателя будет выполнено автоматически. При этом выполнение вала водила планетарной передачи выходным звеном редуктора обеспечит непосредственную передачу нагрузки с выходного вала (шпинделя) на реле и повысит точность его срабатывания. Порог срабатывания реле нагрузки, в том числе и предлагаемой конструкции, зависит главным образом от рабочих характеристик пружины реле и может регулироваться в некоторых пределах при тарировке реле с конкретным устройством. Предлагаемая конструкция реле нагрузки позволяет осуществить быструю замену его аналогичным с другими рабочими характеристиками пружины и другим предельным значением нагрузки на шпинделе для срабатывания реле. Это существенно расширит технологические возможности заявляемого устройства при достаточной простоте в обслуживании и удобстве в эксплуатации.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает достижение целей изобретения.

Поскольку заявляемый объект по сравнению с прототипом имеет указанные выше отличительные признаки, он должен быть призван соответствующим критерию изобретения "новизна". Отсутствие сведений об использовании отличительных признаков заявляемого объекта в этой же или в смежных областях техники с достижением такого же эффекта обеспечивает соответствие его критерию изобретения "изобретательский уровень". Отсутствие препятствий технического, технологического или иного порядка для промышленной реализации заявляемого объекта позволяет признать его соответствующим критерию изобретения "промышленная применимость".

На фиг. 1 показано прелагаемое устройство для развальцовки труб в предложенном варианте конструктивного исполнения, поясняющий особенности его конструкции; на фиг.2 - разрез устройства, поясняющий конструкцию сменного реле усилия (нагрузки) и его связь с коронным колесом планетарной передачи (редуктора); на фиг. 3 - фрагмент разреза, поясняющий вариант выполнения кинематической связи реле усилия с коронным колесом.

Устройство содержит (фиг.1) электродвигатель 1, имеющий фланцевое крепление к корпусу 2 редуктора, выполненного на основе планетарной передачи. Ведущая (центральная) вал-шестерня 3 редуктора жестко соединена с валом двигателя 1 и находится в зацеплении с двумя сателлитами 4 (см. также и фиг. 2), закрепленными с помощью осей 5 на водиле 6. Вал водила 6 служит выходным валом (шпинделем) устройства, на котором предусмотрено закрепление инструмента - механической роликовой вальцовки (не показано). Сателлиты 4 одновременно находятся в зацеплении с внутренним зубчатым венцом 7 коронного колеса планетарной передачи, установленного на подшипниках с возможностью независимого поворота вокруг продольной оси устройства. Выходной вал водила 6 установлен на подшипниках в торцовой крышке 9 корпуса 2 редуктора. Для осмотра и обслуживания редуктора корпус 2 снабжен крышкой 10. На внешней боковой поверхности коронного колеса 8 выполнены проушины 11, в которых по оси 12 закреплена одним концом тяга 13, второй конец которой осью 14 закреплен на внешнем конце штока 15 реле усилия, введенного в полость редуктора через отверстие в боковой стенке корпуса 2, оканчивающееся фланцем 16 с внешней стороны корпуса. На фланце 16 закреплен основанием корпус 17 реле усилия (нагрузки), выполненный в форме стакана. Шток 15 реле усилия через осевое отверстие в основании корпуса 17 проходит в полость корпуса и жестко соединен с диском 18. Между основанием корпуса 17 и диском 18 на штоке 15 установлена предварительно сжатая пружина 19, обеспечивающая прижатие к основанию корпуса 17 внешнего конца штока 15. Через отверстие в боковой стенке корпуса 17 у его основания в полость корпуса введено одно плечо рычага 20, шарнирно закрепленного на боковой стенке. Концом второго плеча рычаг 20 взаимодействует с кнопкой микропереключателя 21, закрепленного на боковой стенке корпуса 17 с внешней его стороны. В диске 18 на резьбе установлен регулировочный винт 22, конец которого проходит в полость корпуса 17, и при перемещении штока 15 взаимодействует с концом введенного в корпус 17 плеча рычага 20. Головка регулировочного винта 22 расположена с внешней стороны диска 18 и остается доступной для регулировки. Фиксация регулировочного винта 22 после установки порога срабатывания микропереключателя 21 осуществляется контргайкой 23. Для защиты регулирующего винта 22 корпус 17 реле усилия может быть закрыт колпачком 24.

Работа устройства для развальцовки труб в трубных досках в представленном конструктивном исполнении заключается в следующем.

После установки на шпинделе (валу водила 6 планетарной передачи) инструмента - механической вальцовки (не показана) включают двигатель 1 и вводят инструмент в трубу для ее развальцовки и плотного закрепления в отверстии трубной доски (не показаны). Вал двигателя 1 вращает вал-шестерню 3 планетарной передачи, вращение которой передается сателлитам 4, а их зацепление с неподвижным коронным колесом 8 вызывает их одновременное вращение вокруг вала-шестерни 3 вместе с водилом 6 и установленным на его валу инструментом - вальцовкой. При этом крутящий момент на выходном валу водила 6, уменьшенный в соответствии с параметрами планетарной передачи, воспринимает коронное колесо 8, связанное с подпружиненным штоком 15 реле усилия (нагрузки), и создает на штоке 15 соответствующее осевое усилие. Пока величина этого осевого усилия уравновешивается усилием сжатой пружины 19 (т.е. остается меньше), коронное колесо 8 остается неподвижным. По мере развальцовки трубы крутящий момент на выходном валу водила 6 увеличивается, увеличивая создаваемое на штоке 15 осевое усилие. Когда величина этого усилия превысит усилие сжатой пружины 19, коронное колесо 8 начнет смещаться, поворачиваясь вокруг своей оси, и соответственно перемещать шток 15, обеспечивая дополнительное сжатие пружины 19 до уравновешивания действия крутящего момента на выходном валу водила 6. Когда крутящий момент на выходном валу водила 6 достигает заданного значения, допустимого по технологии развальцовки трубы и свидетельствующего о ее завершении, поворот коронного колеса 8 планетарной передачи и линейное перемещение подпружиненного штока 15 с диском 18 достигнут положения, при котором конец регулировочного винта 22, воздействуя на конец одного плеча рычага 20, вызовет поворот рычага 20 и срабатывание микропереключателя 21 от воздействия на его кнопку конца второго плеча рычага 20. Если контакты микропереключателя 21 включены в сигнальную цепь, при срабатывании микропереключателя 21 будет подан сигнал (звуковой, световой), и оператору следует выключить двигатель и осуществить его реверсирование для вывода инструмента из развальцованной трубы. При этом нагрузка на шпинделе - выходном валу водила 6 с инструментом падает практически до нуля, и под действием сжатой пружины 19 элементы реле усилия и коронное колесо 8 возвратятся в исходное положение. После вывода инструмента из развальцованной трубы при необходимости развальцовки очередной трубы оператор осуществляет повторное прямое включение I и повторяет операции по раздаче новой трубы. Если контакты микропереключателя 21 включены в цепь автоматического управления двигателем 1 по одной из известных схем -одновременно с автоматической подачей сигнала об окончании развальцовки трубы (или без нее), обеспечивается автоматическая остановка (отключение) двигателя и последующее его реверсирование, во время которого оператор обязан вывести инструмент из развальцованной трубы и выключить питание двигателя.

В принципе кинематическая связь коронного колеса 8 со штоком 15 реле усилия (нагрузки) может быть выполнена без использования промежуточной тяги 13, а непосредственно, как показано на фиг. 3. В этом случае проушины 11 выполнены не с отверстием для оси 12, а с радиальными (относительного коронного колеса 8) пазами необходимых размеров, а ось 12 жестко крепится на конце штока 15, выполненного увеличенной соответственно длины и не с двумя проушинами, а с лысками на диаметрально противоположных сторонах конца штока 15, обеспечивающими свободное размещение конца штока 15 между проушинами 11. Это не только уменьшит на одно звено кинематическую связь коронного колеса 8 со штоком 15, но и уменьшит эту цепь на одну пару трения, а значит уменьшатся потери на трение. Кроме того, упростится соединение штока 15 с коронным колесом 8, что упростит монтаж и демонтаж реле усилия (нагрузки) на корпусе 2 редуктора.

При необходимости изменения необходимого крутящего момента на выходном валу водила 6 устройства, например, при переходе на развальцовку труб других размеров, необходимо провести соответствующую тарировку (настройку) реле усилия (нагрузки) на срабатывание микропереключателя 21 при заданном крутящем моменте на выходном валу водила 6. Это требует определенных затрат времени, т.е. практически ведет к потере рабочего времени, снижению производительности. На практике используют необходимое количество устройств для развальцовки труб с реле нагрузки, настроенным на срабатывание при различных значениях крутящего момента на выходном валу. Однако это существенно удорожает капиталовложения в организацию производства.

Предлагаемая конструкция устройства для развальцовки труб и конструкция реле усилия (нагрузки) позволяет иметь для одного устройства необходимый комплект реле, настроенных на срабатывании при разных значениях крутящего момента на выходном валу при тарировке реле с одним конкретным устройством, или для нескольких одинаковых устройств. Замена реле усилия в устройстве значительно проще его тарировки на специальном стенде и может быть произведена непосредственно на рабочем месте. Такая замена особенно упрощается при выполнении связи коронного колеса 8 со штоком 15, как показано на фиг.3.

Таким образом, заявляемое устройство для развальцовки труб в трубных досках значительно проще известных аналогичных устройств в конструктивном отношении, обеспечивает ограничение допустимого крутящего момента на выходном валу и возможность его регулировки в пределах, допускаемых рабочими характеристиками пружины реле усилия, или путем замены реле усилия, позволяет осуществить автоматическое управление процессом развальцовки труб. Это расширяет технологические возможности устройства, упрощает обслуживание, обеспечивает удобство в эксплуатации и необходимое стабильное качество развальцовки труб по технологическим параметрам.

Изобретение используется для изготовления теплообменного оборудования и подобных устройств и обеспечивает ограничение крутящего момента на выходном валу величиной, заданной технологическими параметрами развальцовки. Устройство содержит двигатель и планетарную передачу, вал водила планетарной передачи является шпинделем. Коронное колесо планетарной передачи в корпусе редуктора установлено с возможностью относительного поворота вокруг своей оси и кинематически связано с подпружиненным подвижным элементом реле усилия, например, контактного типа, контакты которого включены в систему сигнализации или автоматического управления двигателем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для развальцовки труб в трубных досках, содержащее двигатель и планетарную передачу, отличающееся тем, что вал водила планетарной передачи является шпинделем, коронное колесо планетарной передачи в корпусе редуктора установлено с возможностью относительного поворота вокруг своей оси и кинематически связано с подпружиненным подвижным элементом реле усилия, например, контактного типа, контакты которого включены в систему сигнализации или автоматического управления двигателем. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реле усилия выполнено в виде стакана с проходящим через его днище по оси подпружиненным штоком, введенным в полость редуктора и жестко соединенным вторым концом со свободно установленным в полости стакана диском, снабженным регулировочным винтом, взаимодействующим с контактной системой реле.