УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2003 года по МПК B21D3/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для правки длинномерных изделий, например стержней, имеющих на окончаниях утолщения.

Известно устройство для правки пруткового материала (А.с. СССР 871879, кл. МКИ В 21 D 3/00, опубл. 15.10.81г., бюл. 38), содержащее вращающийся барабан с обоймами и правильными элементами, при этом барабан свободно охватывают опоры, число которых равно числу обойм, смонтированными с возможностью возвратно-поступательного регулировочного перемещения в плоскости, перпендикулярной оси барабана, а каждая обойма выполнена в виде двух вкладышей, в одном из которых расположен правильный элемент, размещенный между вкладышами пружины и двух закрепленных на свободных концах вкладышей подшипников, контактирующих с внутренней поверхностью соответствующей опоры.

В данном устройстве затруднена первоначальная заправка пруткового материала из-за того, что правильные элементы, размещенные между вкладышами, смещены от центра вращения приводного барабана.

В данном устройстве также невозможно править прутковый материал с утолщением.

Известно также устройство для правки проволоки (патент РФ 2071393, кл. МПК В 21 D 3/00, В 21 F 1/02, опубл. 10.01.97г., бюл. 1), включающее смонтированный на станине вращающийся корпус, в котором последовательно установлены с возможностью регулировочного осевого перемещения по продольным пазам корпуса и фиксации правильные элементы, выполненные в виде круговых дисков с вырезанными сегментами, прямолинейные участки которых имеют округления в продольном сечении и являются рабочими поверхностями.

Недостатком данного устройства является также затрудненность первоначальной заправки изделия в устройство, а также невозможность достижения больших оборотов корпуса из-за его динамической несбалансированности. Переход на другой типоразмер проволоки сопряжен с большой потерей времени на переналадку устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для рихтовки гибких проволочных валов (А.с. СССР 764776, кл. МКИ В 21 D 3/00, опубл. 23.09.80г., бюл. 35), содержащее установленный в подшипниковых опорах с возможностью вращения корпус, размещенные в корпусе подпружиненные деформирующие ролики с подвижными осями, а также грузы, соединенные с роликами направляющими стержнями. Оно также снабжено шарнирно размещенными в корпусе и имеющими направляющие гильзами, оси вращения которых равноудалены от осей вращения рядом расположенных роликов, а также тягами, один конец которых шарнирно закреплен на осях вращения роликов, а другой установлен с возможностью перемещения в направляющих гильз, при этом направляющие стержни выполнены равной длины, а грузы расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси корпуса и массы их равны.

Недостатком данного устройства является затрудненный переход на другой типоразмер рихтуемых проволочных валов, а также невозможность правки валов, имеющих утолщения (различный диаметр сечения).

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно возможность правки изделий, имеющих на окончаниях утолщения, а также повышение производительности правки.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для правки стержней, содержащем установленный в подшипниковых опорах с возможностью вращения корпус, последовательно установленные в корпусе узлы правки, имеющие ограничители отклонения и состоящие из деформирующего правильного элемента и груза, при этом грузы расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси корпуса и массы их равны, правильный элемент выполнен в виде деформирующей втулки с рабочим отверстием диаметра D, соосным продольной оси корпуса, установленной с возможностью вращения в правильную плиту, жестко соединенную с грузом, кроме того, узел правки дополнительно содержит уравновешивающую плиту, жестко соединенную со своим грузом, в которой выполнено отверстие диаметра D₁, соосное рабочему отверстию деформирующей втулки, причем D₁>D, при этом плиты установлены с возможностью поворота на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса и жестко соединенных с ним, суммарная масса правильной плиты с грузом с установленной в ней деформирующей втулкой равна суммарной массе уравновешивающей плиты с грузом, а центры масс диаметрально противоположны относительно продольной оси корпуса и находятся в плоскости, перпендикулярной ей, кроме этого, узел правки содержит синхронизатор отклонения, выполненный в виде двух одинаковых рычагов, каждый из которых находится в контакте с правильной и уравновешивающей плитами, и закрепленных с возможностью поворота на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса и жестко соединенных с ним, а ограничители отклонения выполнены в виде двух одинаковых приспособлений, установленных с возможностью поворота и фиксации на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса и жестко соединенных с ним.

Кроме этого, ограничительное приспособление может быть выполнено в виде втулки, наружная поверхность которой имеет вид правильного многогранника, каждая сторона которого содержит ряд регулируемых болтов, количество которых соответствует количеству узлов правки.

На фиг.1 представлена схема устройства в продольном сечении, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1.

Устройство для правки стержней состоит из корпуса 1 со шкивом 2, установленного с возможностью вращения в подшипниковых опорах 3, которые посредством болтов (на фигурах не показаны) крепятся к раме 4. Корпус 1 состоит из плит 5 и 6, соединенных шестью осями 7 и стянутых гайками 8. На осях 7 собрано не менее пяти узлов правки, при этом соседние узлы развернуты на 180^o относительно друг друга вокруг продольной оси корпуса 1.

Каждый узел правки состоит из правильной плиты 9 с жестко закрепленным на ней грузом 10. В состав правильной плиты 9 входят две стенки 11, приваренные к втулкам 12 и 13. Во втулке 12 в подшипнике 14 установлена деформирующая втулка 15 с рабочим отверстием диаметра D. Посредством втулки 13 правильная плита 9 крепится к одной из осей 7 с возможностью поворота, а на диаметрально противоположной оси 7 крепится с возможностью поворота уравновешивающая плита 16 со своим грузом 17, равным по массе грузу 10.

Уравновешивающая плита 16 состоит из двух стенок 18 с приваренными к ним втулками 19 и двух втулок 20, при этом к каждой стенке 18 приварена одна из втулок 20. Стенки 18 одинаковы со стенками 11, а втулка 19 одинакова с втулкой 13. Посредством втулки 19 уравновешивающая плита 16 крепится к оси 7. Отверстия втулок 20 с диаметром D₁ и рабочее отверстие деформирующей втулки 15 с диаметром D соосны продольной оси корпуса 1, при этом D₁>D>d, где d - диаметр утолщения на окончаниях стержня. Правильная 9 и уравновешивающая 16 плиты стянуты пружинами 21 (фиг.2). Втулки 20 расположены симметрично относительно втулки 12. Суммарная масса правильной плиты 9 равна суммарной массе уравновешивающей плиты 16, а их центры масс диаметрально противоположны относительно продольной оси корпуса 1 и находятся в плоскости, перпендикулярной ей.

К втулкам 13 и 19 приварены два кронштейна 22, находящиеся в контакте с рычагами 23, примыкающими к грузам 10 и 17. Рычаги 23 приварены к втулкам 24, которые с возможностью поворота закреплены на осях 7, причем эти оси диаметрально противоположны относительно продольной оси корпуса 1 и жестко соединены с ним. Такая двойная рычажная связь является синхронизатором отклонения между правильной 9 и уравновешивающей 16 плитами.

В корпусе 1 на двух диаметрально противоположных продольной оси корпуса 1 осях 7 размещены с возможностью поворота и фиксации по одной ограничительной втулке 25, наружная поверхность которой имеет вид правильного многогранника, в каждую сторону которого ввинчены ряд болтов 26 с контргайками 27, количество которых соответствует количеству узлов правки, и они расположены по центру узла правки. При этом расстояние h (фиг.2) от поверхности головки болта 26 до поверхности втулки 25 для одного узла правки будет одинаково. По периметру втулки 25 располагаются болты 26 с различными h. Это обусловлено различными типоразмерами рихтуемых стержней.

Болты 26 во втулках 25 предназначены для ограничения поворота правильной 9 и уравновешивающей 16 плит вокруг соответствующих осей 7 в процессе правки. На осях 7 втулки 25 фиксируются относительно корпуса 1 болтами 28 (фиг.3), вкрученными в плиты 5 и 6 контргайками 29.

Устройство работает следующим образом.

Стержень 30, имеющий на окончаниях утолщение диаметра d, перемещаясь в осевом направлении, проходит через отверстия втулок 20 и рабочие отверстия втулок 15. Подачу стержня 30 осуществляют подающие ролики, расположенные на входе в корпусе 1 (на фиг.1 не показаны). На выходе из корпуса 1 расположены тянущие ролики (на фиг.1 не показаны), в которых стержень зажимается после прохождения утолщения сквозь них. При этом болтами 26 узлы правки настраиваются таким образом, чтобы при правке на изделии создавать знакопеременный изгиб, например, в виде затухающей синусоиды, причем поворот первого и последнего узлов правки должны быть такими, чтобы стержень 30 располагался по центру вращения корпуса 1.

После того как стержень 30 зажат в подающих и тянущих роликах, включается привод вращения корпуса 1 (на фиг.1 не показан). Поскольку центры масс правильной 9 и уравновешивающей 16 плит не совпадают с осью вращения корпуса 1, то в плитах возникают центробежные силы F_ц, равные по величине, но противоположные по направлению. Величины этих сил рассчитываются по формуле

где m - масса правильной (уравновешивающей) плиты;
R - расстояние от центра масс до оси вращения корпуса;
n - число оборотов.

Центробежная сила, приложенная к деформирующей втулке 15, должна по величине превышать силу упругой деформации стержня. Под действием этих сил правильная 9 и уравновешивающая 16 плиты поворачиваются вокруг соответствующих осей 7 и занимают положения, показанные на фиг.2 штрих-пунктирной линией с двумя точками.

Крайнее положение плит ограничивается болтами 26, причем в каждом узле правки болты настраиваются таким образом, что углы поворота правильной 9 и уравновешивающей 16 плит одинаковы. При этом центры масс этих плит остаются диаметрально противоположными относительно продольной оси корпуса 1 и лежат в плоскости, перпендикулярной ей. Это способствует динамической балансировке корпуса 1 и малой нагрузке на подшипники опор 3. При этом деформирующая втулка 15 приходит в соприкосновение со стержнем 30, обеспечивая его правку, а между втулками 20 уравновешивающей плиты 16 и стержнем 30 остается зазор, т. к. D₁>D.

Кроме того, кронштейны 22 поворачиваются вместе с правильной 9 и уравновешивающей 16 плитами и заставляют поворачиваться рычаги 23. Плечи кронштейна 22 и рычага 23 подобраны таким образом, что рычаги 23 при повороте не теряют контакт с грузами 10 и 17. Это приводит к тому, что для того чтобы деформированный стержень 30 начал возвращать деформирующую втулку 15 в центральное положение, необходимо преодолеть и центробежную силу уравновешивающей плиты 16, т.е. сила, удерживающая деформирующую втулку 15 в смещенном положении, удвоилась. Это происходит за счет рычажной связи между правильной 9 и уравновешивающей 16 плитами (синхронизатора отклонения).

Поскольку соседние узлы правки повернуты на 180^o относительно друг друга вокруг продольной оси корпуса 1, то деформирующие втулки 15 соседних узлов получают смещение в противоположные стороны относительно продольной оси корпуса 1. Наличие у каждого узла правки своих болтов 26, ограничивающих их поворот, с разным расстоянием h, позволяет настраивать разное смещение деформирующей втулки 15 в каждом узле. Все вместе позволяет получить деформацию на стержне в виде затухающей синусоиды, обеспечивающую его наиболее эффективную правку.

После выключения привода вращения корпуса 1 действие центробежных сил прекращается и пружины 21 возвращают правильную 9 и уравновешивающую 16 плиты в исходное положение, деформирующая втулка 15 и втулка 20 становятся соосны продольной оси корпуса 1.

Для переналадки устройства на изделие другого диаметра, например меньшего, необходимо расфиксировать ограничительные втулки 25 посредством выкручивания болтов 28, повернуть их вокруг соответствующей оси 7 в то положение, которое соответствует данному изделию, и зафиксировать их в новом положении. Теперь ограничивать поворот плит будут болты 26 с другим расстоянием h₁<h, заранее настроенные на этот типоразмер изделия.

Для рихтовки стержней большего диаметра требуется большая деформирующая сила F. Этого можно достигнуть, увеличивая число оборотов n (формула 1) корпуса 1.

Таким образом, достоинства предлагаемого изобретения заключаются в следующем.

Наличие уравновешивающей плиты, по массе равной правильной плите, закрепленной на оси, диаметрально противоположной оси, на которой закреплена правильная плита, а также то, что центры масс правильной и уравновешивающей плит диаметрально противоположны относительно продольной оси корпуса и лежат в плоскости, перпендикулярной ей, позволило динамически уравновесить корпус, снизить нагрузку на подшипники его опор, что дает возможность увеличить обороты корпуса с одновременным увеличением осевой подачи изделия, т.е. увеличить производительность работ.

Установка деформирующей втулки в правильной плите с возможностью вращения позволяет производить правку стержней, не нанося повреждений их поверхности. Деформирующая втулка в процессе правки обкатывается по поверхности стержня по винтовой линии, одновременно производя упрочнение поверхности стержня.

Наличие в деформирующей втулке отверстия с диаметром D, а в уравновешивающей плите отверстия с диаметром D₁, причем D₁>D>d, где d - диаметр утолщения стержня, а также то, что эти отверстия соосны продольной оси корпуса, позволяет осуществлять правку стержней с утолщениями на окончаниях и упрощает заправку стержней в устройство правки.

Наличие синхронизатора отклонения между правильной и уравновешивающей плитами приводит к удвоению силы, отклоняющей деформирующую втулку. Это позволяет на правильной и уравновешивающей плитах иметь грузы вдвое меньшей массы по сравнению с устройствами, где такой связи нет.

Наличие ограничительных втулок, наружная поверхность которых имеет вид правильного многогранника, каждая сторона которого содержит болты, количество которых соответствует количеству узлов правки, размещенных с возможностью поворота и фиксации на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса, позволяет сократить потери времени, связанные с переналадкой на другой типоразмер стержня, т.е. увеличить производительность правки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для правки длинномерных изделий, например стержней, имеющих на окончаниях утолщения. Устройство для правки стержней состоит из установленного в подшипниковых опорах с возможностью вращения корпуса, в котором последовательно установлены не менее пяти узлов правки. Соседние узлы правки развернуты относительно друг друга на 180^o относительно продольной оси корпуса. Узел правки состоит из правильной плиты с жестко скрепленным с ней грузом. В правильную плиту с возможностью вращения установлена деформирующая втулка с рабочим отверстием диаметра D, соосным продольной оси корпуса. Посредством втулки правильная плита крепится к одной из осей с возможностью поворота, а на диаметрально противоположной оси крепится с возможностью поворота уравновешивающая плита с жестко соединенным с ней грузом, равным по массе грузу правильной плиты. Две плиты стянуты пружинами. В уравновешивающей плите выполнено отверстие, соосное рабочему отверстию деформирующей втулки, диаметра D₁, превышающего диаметр рабочего отверстия и стержня. Суммарная масса правильной плиты с грузом с установленной в ней деформирующей втулкой равна суммарной массе уравновешивающей плиты с грузом, а их центры масс диаметрально противоположны относительно продольной оси корпуса и находятся в плоскости, перпендикулярной ей. Узел правки содержит синхронизатор отклонения. В корпусе имеются ограничители отклонения. Повышается производительность и расширяются функциональные возможности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для правки стержней, содержащее установленный в подшипниковых опорах с возможностью вращения корпус, последовательно установленные в корпусе узлы правки, имеющие ограничители отклонения и состоящие из деформирующего правильного элемента и груза, при этом грузы расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси корпуса и массы их равны, отличающееся тем, что правильный элемент выполнен в виде деформирующей втулки с рабочим отверстием диаметра D, соосным продольной оси корпуса, и установленной с возможностью вращения в правильную плиту, жестко соединенную с грузом, кроме того, узел правки дополнительно содержит уравновешивающую плиту, жестко соединенную со своим грузом, в которой выполнено отверстие диаметра D₁, соосное рабочему отверстию деформирующей втулки, причем D₁ > D, при этом плиты установлены с возможностью поворота на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса и жестко соединенных с ним, суммарная масса правильной плиты с грузом с установленной в ней деформирующей втулкой равна суммарной массе уравновешивающей плиты с грузом, а центры масс диаметрально противоположны относительно продольной оси корпуса и находятся в плоскости, перпендикулярной ей, кроме этого, узел правки содержит синхронизатор отклонения, выполненный в виде двух одинаковых рычагов, каждый из которых находится в контакте с правильной и уравновешивающей плитами, и закрепленных с возможностью поворота на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса и жестко соединенных с ним, а ограничители отклонения выполнены в виде двух одинаковых приспособлений, установленных с возможностью поворота и фиксации на осях, диаметрально противоположных относительно продольной оси корпуса и жестко соединенных с ним. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительное приспособление выполнено в виде втулки, наружная поверхность которой имеет вид правильного многогранника, каждая сторона которого содержит ряд регулируемых болтов, количество которых соответствует количеству узлов правки.