УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ С МНОГОЗАХОДНЫМИ ВИНТОВЫМИ ГОФРАМИ Российский патент 2000 года по МПК B21D15/04 B21D11/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения гофрированных труб.

Известно устройство для приготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами, включающее формующие элементы по числу заходов гофров, размещенные вокруг оси устройства с возможностью вращения на осях, установленных в механизмах радиального перемещения, поворота и фиксации угла относительно оси устройства, размещенных в корпусе /Патент Франции N 2116270, кл. B 21 D 15/00, 1970/.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности и невысокое качество, выражающиеся в следующем:
1. Ограниченное число получаемых гофров - только три.

2. Недостаточная высота гофров трубы.

3. Ограниченный диапазон углов подъема винтовых линий гофров.

4. Большие затраты труда и времени на изготовление труб с разным количеством гофров с разными углами подъема винтовых линий /необходимо снимать все головки с формующими элементами и устанавливать новые, которые требуют дополнительных затрат на их изготовление/.

5. Недостаточная точность выполнения гофров, т.к. формующие элементы находятся на трех комплектах головок, разнесенных вдоль оси устройства.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение качества.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами, содержащее формующие элементы по числу заходов гофров, размещенные вокруг оси устройства с возможностью вращения на осях, установленных в механизмах радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла относительно оси устройства, размещенных в корпусе, снабжено планшайбой, установленной на корпусе с возможностью вращения вокруг оси устройства. Формующие элементы выполнены в виде дисков с рабочей поверхностью по форме впадин, каждый механизм радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла выполнен в виде расположенного на планшайбе кулачка, расположенной на корпусе направляющей, установленного в ней с возможностью радиального перемещения и контакта с кулачком толкателя, фиксатора и цилиндрического стержня, размещенного в упомянутом толкателе с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации от осевых перемещений, на торце которого со стороны оси устройства размещена ось диска, а в противоположном его торце и торце толкателя выполнены части отверстий по числу угловых положений диска относительно оси устройства, расположенных с возможностью поочередного образования отверстия под фиксатор и поочередной установки в него фиксатора. При этом части отверстий стержня и толкателя размещены с разными по величине угловыми смещениями. Контакт кулачка и толкателя может быть обеспечен геометрическим замыканием; рабочая поверхность кулачка может быть выполнена в виде спирали Архимеда; толкатель может быть снабжен подшипником качения, сопрягающимся с рабочей поверхностью кулачка. Направляющие с толкателями и кулачки могут быть выполнены с возможностью перестановки соответственно на корпусе и планшайбе с возможностью совместного использования. Разницы угловых смещений частей соответствующих отверстий в стержне и толкателе могут быть равны величинам углов поворота диска относительно оси устройства; отверстия и фиксатор могут быть выполнены цилиндрическими, а оси отверстий расположенными параллельно оси стержня. Регулирование величин перемещений дисков может быть обеспечено тремя упорами, установленными с возможностью поочередного взаимодействия одного из них с двумя другими. Один упор может быть установлен на планшайбе с возможностью перемещения между двумя другими, которые могут быть установлены с возможностью перемещения и фиксации на корпусе.

Снабжение планшайбой, установленной на корпусе с возможностью вращения, выполнение формующих элементов в виде дисков с рабочей поверхностью по форме впадин гофров, выполнение каждого механизма радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла в виде расположенного на планшайбе кулачка, расположенной на корпусе направляющей, установленного в ней с возможностью радиального перемещения и контакта с кулачком толкателя, фиксатора и цилиндрического стержня, размещенного в упомянутом толкателе с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации от осевых перемещений, на торце которого со стороны оси устройства размещена ось диска, а в противоположном его торце и торце толкателя выполнены части отверстий по числу угловых положений диска относительно оси устройства, расположенных с возможностью поочередного образования отверстия под фиксатор и поочередной установки в него фиксатора, размещение частей отверстий стержня и толкателя с разными по величине угловыми смещениями дает следующие положительные эффекты:
1. Расширение диапазона числа заходов изготавливаемых гофров.

2. Расширение диапазона углов подъема винтовой линии изготавливаемых гофров и числа фиксированных упомянутых углов.

3. Возможность получения гофров с увеличенной высотой.

4. Снижение затрат труда и времени при переналадке устройства для изготовления гофров с разными углами подъема винтовой линии, что обеспечивает расширение номенклатуры изготавливаемых труб за определенное время, например за год.

5. Повышение качества, а именно точности изготавливаемых гофров, что обеспечено большей точностью и синхронностью перемещений дисков. Обеспечение контакта кулачка и толкателя геометрическим замыканием создает жесткую кинематическую связь их между собой, сводит к минимуму люфт толкателя, что приводит к повышению точности и синхронности перемещений дисков, а следовательно, и к повышению точности изготавливаемых гофров. Выполнение рабочей поверхности кулачка в виде спирали Архимеда стабилизирует условия силового взаимодействия в контакте кулачек-толкатель, а также упрощает и облегчает расчет угловых перемещений планшайб с закрепленными на ней кулачками в зависимости от требуемых величин рабочих ходов дисков, что повышает точность изготавливаемых гофров. Снабжение толкателя подшипником качения, сопрягающимся с рабочей поверхностью кулачка, снижает потери на трение, увеличивает плавность и точность перемещения толкателя, а следовательно, и дисков, что увеличивает точность изготавливаемых гофров. Выполнение направляющих с толкателями и кулачками с возможностью перестановки соответственно на корпусе и планшайбе с возможностью совместного использования расширяет диапазон числа заходов изготавливаемых гофров, например, с помощью одного и того же устройства можно изготавливать трубы с двумя, тремя, четырьмя, шестью заходами гофров. Выполнение разниц угловых смещений частей соответствующих отверстий в стержне и толкателе равными величинам углов поворота диска относительно оси устройства повышает точность установки требуемого угла поворота диска относительно оси устройства, что повышает точность изготавливаемых гофров; кроме того, упрощает операции переналадки устройства на разные углы и уменьшает затраты труда и времени на них. Выполнение фиксатора и отверстий цилиндрическими с осями, параллельными оси стержня, повышает точность фиксации угла поворота диска относительно оси устройства. Регулирование перемещений диска тремя упорами, установленными с возможностью поочередного взаимодействия одного из них с двумя другими, повышает точность позиционирования дисков и, как следствие, точность изготовления гофров, к тому же упрощает переналадку и снижает затраты труда и времени на нее, т.е. расширяет технологические возможности. Установка одного упора на планшайбе, а двух других на корпусе с возможностью перемещения и фиксации на нем облегчает и ускоряет наладку устройства на определенный точный ход дисков, т.к. два упора при переналадке сдвигаются и фиксируются на неподвижном корпусе.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрезы Б-Б и В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Г на фиг. 2, диск находится в начальном /нулевом/ положении; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 2, диск повернут на угол αo1

относительно оси устройства; на фиг. 6 - вид Д на фиг. 2.

Устройство включает в себя корпус 1, на котором установлены направляющие 2 с размещенными в них толкателями 3, в которых, в свою очередь, смонтированы стержни 4. На ближних к оси устройства 5 концах стрежней 4 установлены оси 6 с дисками 7, а в противоположных торцах стержней 4 и толкателей 3 размещены фиксаторы 8. Каждый стержень 4 зафиксирован от осевого перемещения в толкателе 3 стопором 9. На кронштейне 10 толкателя 3 установлен подшипник 11, сопрягающийся с рабочими поверхностями 12, 13 кулачка 14, размещенного на планшайбе 15, которая зафиксирована фланцем 16 от смещений вдоль оси устройства 5 относительно корпуса 1. Кронштейн 10 размещен в пазу 17, что обеспечивает возможность радиальных /к оси устройства 5 и от нее/ перемещений толкателя 3 и невозможность вращения его вокруг своей оси. В удаленных от оси устройства 5 торцах направляющей 3 и стержня 4 выполнены отверстия 18 и 19. Части соответствующих отверстий 18 и 19 в толкателе 3 и стержне 4 сделаны с разными угловыми смещениями, разницы которых равны величинам углов поворота диска 7 относительно оси устройства 5, с возможностью поочередного размещения в них фиксатора 8; αoci

-αoтi = αoi, где i=1,2,...,n, n - число угловых положений диска 7, αoci, αoтi - угловое смещение частей i-того отверстия в стержне 4 и толкателе 3 соответственно, αoi - i-тый угол поворота диска 7 относительно оси устройства 5; например αoc1-αoт1 = αo1. В корпусе 1 сделаны дополнительные пазы 20 с возможностью размещения в них кронштейнов 10 при перестановке направляющих 2 вместе с толкателями 3, стержнями 4, осями 6, дисками 7 на корпусе 1 и кулачков 14 на планшайбе 15. На планшайбе 15 установлен упор 21, а на корпусе 1 - упоры 22, 23. Обрабатываемую трубу 24 размещают между дисками 7 по оси устройства 5.

Устройство работает в следующей последовательности.

В зависимости от требуемого числа заходов винтовых гофров обрабатываемой трубы 24 на корпусе 1 устанавливают соответствующее количество направляющих 2 с размещенными в них толкателями 3, стержнями 4, осями 6 и дисками 7, а на планшайбе 15 - кулачков 14. В соответствии с углом подъема винтовой линии гофров трубы 24 каждый диск 7 разворачивают на определенный угол, например на угол αo1

. Для этого фиксатор 8 извлекают из отверстия, выполненного в торцах толкателя 3 и стержня 4, стержень 4 поворачивают из нулевого положения /фиг. 4/ на угол αo1 до совмещения частей отверстия 18 и 19 в одно отверстие, выполненное в торцах толкателя 3 и стержня 4, и размещают в нем фиксатор 8 /фиг. 5/. Планшайбу 15 поворачивают вокруг оси устройства 5 любым известным типом привода - гидроцилиндром, электромеханическим реечным, червячным, зубчатым и т. п. /не показан/. При этом каждый кулачок 14, вращаясь вместе с планшайбой 15 /фиг. 3, разрез Б-Б/ против часовой стрелки, воздействует своей рабочей поверхностью 13 через подшипник 11 и кронштейн 10 на толкатель 3, перемещая его к оси устройства 5. Вместе с толкателем 3 к оси устройства 5 перемещаются стержни 4 с установленными на них осями 6 и дисками 7, которые, воздействуя на трубу 24, перемещаемую любым известным устройством /рабочим органом пресса, волочильного стана и т.п./ вдоль оси устройства 5, образуют на ней винтовые гофры. Вращение планшайбы прекращают при подходе рабочих периферийных поверхностей дисков 7 к оси устройства 5 на расстояние, определяемое геометрическими размерами гофрируемой трубы 24 /наружным исходным диаметром, высотой гофров, толщиной стенки и т.п./ и технологическими режимами деформирования. Прекращение вращения планшайбы 15 производят отключением привода в момент вхождения в контакт упора 21, установленного на планшайбе 15 с упором 22, установленным на корпусе 1. В этом положении детали устройства остаются неподвижными, кроме дисков 7, которые вращаются на осях 6 от взаимодействия с перемещаемой вдоль оси устройства 5 трубой 24 и деформируют ее, образуя на ней винтовые гофры. После выполнения гофров на участке трубы 24 требуемой длины планшайбу 15 поворачивают вокруг оси устройства 5 по часовой стрелке. При этом каждый кулачек 14, перемещаясь вместе с планшайбой 15, воздействует своей рабочей поверхностью 12 через подшипник и кронштейн 10 на толкатель 3, перемещая его от оси устройства 5. Вместе с толкателями 3 от оси устройства 5 перемещаются стержни 4, зафиксированные от осевого смещения относительно толкателей 3 стопорами 9, с установленными на них осями 6 и дисками 7, выводя последние из контакта с трубой 24. Вращение планшайбы 15 прекращают в момент контакта упора 21 с установленным на корпусе 1 упором 23. Затем цикл перемещения дисков 7 к оси устройства 5, выстоя и возвращения в исходное положение повторяется.

Необходимость наличия или отсутствия оправки с винтовыми выступами и впадинами, размещаемой в обрабатываемой трубе, определяется технологическими условиями обработки конкретных трубных изделий.

Предложенное устройство для изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами позволяет расширить номенклатуру изготавливаемых труб за счет расширения диапазона числа заходов гофров /например 2,3,4,6.../; за счет расширения диапазона углов подъема винтовой линии гофров /0^o...45^o.../ и увеличения числа фиксированных указанных углов /до 10/; за счет возможности получения гофров с увеличенной высотой. Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить качество изготавливаемых труб за счет возможности изготовления гофров повышенной точности, а также повысить производительность процесса изготовления гофрированных труб.

Использование: при получении гофрированных труб. Устройство содержит формующие элементы в виде дисков по числу заходов гофров, размещенные вокруг оси устройства на осях, установленных в механизмах радиального перемещения, поворота и фиксации угла, размещенных на корпусе. Рабочая периферийная поверхность дисков выполнена по форме впадин гофров. Механизм радиального регулируемого перемещения поворота и фиксации угла относительно оси устройства каждого диска выполнен в виде расположенного на планшайбе кулачка и находящегося с ним в контакте толкателя, размещенного в направляющей, установленной на корпусе, цилиндрического стержня, установленного в толкателе с возможностью вращения вокруг своей оси и зафиксированного от осевых перемещений. Ось диска расположена на ближнем к оси устройства торце стержня; в противоположном его торце и торце толкателя выполнены части отверстий по числу угловых положений диска относительно оси устройства. Части отверстий в стержне и толкателе расположены с разными угловыми смещениями с возможностью поочередного размещения фиксатора в отверстии, образованном частями. Контакт кулачка и толкателя обеспечен геометрическим замыканием. Рабочие поверхности кулачка выполнены в виде спирали Архимеда и сопряжены с толкателем через подшипник качения. Направляющие с толкателями и кулачки установлены с возможностью перестановки на корпусе и планшайбе соответственно. Разницы угловых смещений частей отверстий в стержне и толкателе равны величинам углов поворота диска относительно оси устройства; отверстия и фиксатор выполнены цилиндрической формы с осями, параллельными оси стержня. Регулирование радиальных перемещений обеспечено тремя упорами, один из которых расположен на планшайбе, два других - на корпусе. Технический результат - повышение качества изготавливаемых труб. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами, содержащее корпус, закрепленные на корпусе механизмы радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла относительно оси устройства с осями, установленные на упомянутых осях с возможностью вращения формующие элементы по числу заходов гофров, размещенные вокруг оси устройства, отличающееся тем, что оно снабжено планшайбой, установленной на корпусе с возможностью вращения вокруг оси устройства, каждый из формующих элементов выполнен в виде диска с рабочей поверхностью по форме впадин гофров, каждый механизм радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла относительно оси устройства выполнен в виде размещенного на планшайбе кулачка, расположенной на корпусе направляющей, установленного в ней с возможностью радиального перемещения и контакта с кулачком толкателя, фиксатора и цилиндрического стержня, размещенного в упомянутом толкателе с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации от осевых перемещений, на торце которого со стороны оси устройства размещена ось диска, а в противоположном его торце и торце толкателя выполнены части отверстий по числу угловых положений диска относительно оси устройства, расположенных с возможностью поочередного образования отверстия под фиксатор и поочередной установки в него фиксатора, при этом части отверстий стержня и толкателя размещены с разными по величине угловыми смещениями. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кулачок и толкатель установлены с возможностью осуществления контакта геометрическим замыканием. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что рабочая поверхность кулачка выполнена в виде спирали Архимеда. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено подшипником качения, установленным на толкателе с возможностью контакта с рабочей поверхностью кулачка. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющая с толкателем и кулачок выполнены с возможностью перестановки соответственно на корпусе и планшайбе для осуществления совместного использования. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что разница величин угловых смещений частей отверстий стержня и толкателя равна величинам углов поворота диска относительно оси устройства. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксатор и отверстия, образованные частями отверстий стержня и толкателя, под него выполнены цилиндрическими. 8. Устройство по п.1 или 7, отличающееся тем, что ось каждого из упомянутых отверстий расположена параллельно оси стержня. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено тремя упорами, размещенными на планшайбе и корпусе с возможностью поочередного взаимодействия одного из них с двумя другими для обеспечения регулируемого перемещения. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что два упора установлены на корпусе с возможностью перемещения и фиксации на нем, а третий - на планшайбе с возможностью перемещения между первыми двумя.