Каретка трубоволочильного стана Советский патент 1981 года по МПК B21C1/28 

(54) КАРЕТКА ТРУБОВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в волочильном производстве. Известны каретки линейных трубоволочильных станов периодического действия, состояшие из корпуса и клиновых плашек. Поверхности плашек, взаимодействующие с изделием, имеют насечку iT . Недостатком станов такого типа является значительная доля времени вспомогательных операций в цикле волочения каждой единицы изделия. Значительное увеличение производитель ности и сокращение времени вспомогатель ных операций достигается на непрерывных трубоволочильных станках. Известна каретка трубоволочильного стана, содержащая корпус, в котором установлены две клиновые плашки, имеющие плоские грани для захвата изделия, параллельные оси волочения. Грани каждой плашки наклонены друг к другу под углом 2 В . Дефекты на поверхности изделия в зоне взаимодействия его с плашками недопустимы. Эквивалентные напряжения в наиболее нагруженных точках поперечного сечения трубы складываются из растягивающих главных напряжений от осевой силы и сжимающих главных напр5гжений от изгибающего момента, действующего в поперечном сечении трубы. Доля напряжения волочения в эквивалентном напряжении, в случае, когда плоские грани плащек, взаимодейству ощие с изделием, параллельны оси волочения, является функцией угла между гранями плашки и при оптимальных значениях углов -,28 и 3j 62He превышает ЗО%, а при 45° меньше 20% С 21 . Однако при назначении коэффициентов запаса прочности при волочении, близких к их минимальным допускаемым значениям, длина контактной зоны между изделием и плашкой, обеспечивающая получение изделия высокого качества, резко возрастает, что приводит к увеличению габаритов каретки. Цель изобретения - уменьшение габаритов каретки и повышение производитель ности трубоволочильного стана за счет увеличения доли напряжения волочения в эквивалентном напряжении в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы. Указанная цель достигается тем, что в каретке трубоволочильного стана, содер жащего корпус, в котором установлены две клиновые плашки, имеющие плоские грани для захвата изделия, плоские грани плашек наклонены к оси волочения под углом ct, определяемым по формуле i, (Ч-) Предел текучести материала трубы;Е - модуль упругости материала тру бы; К - коэффициент трения между изделием и плашками; I - коэффициент запаса прочности ма териала трубы при волочении. Использование такого профиля граней плашек, взаимодействующих с изделием, позволяет обеспечить одинаковые эквивалентные напряжения в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы по все длине контактно зоны между трубой и плашкой. Это дает возможность значитель но увеличить долю напряжения волочения в эквивалентном напряжении (до 70% и более), позволяет назначить любые техно логические обоснованные коэффициенты за паса прочности при волочении, практическ не учитывая влияния напряжений изгиба поперечного сечения трубы на величину эквивалентных напряжений. Выражение для эквивалентного напряжения в наиболее опасных точках попереч ного сечения трубы имеет вид RC/TstH p) М/, Р у,-.г.Ч б... S, Л iz -J- f-lu : о, - соответственно, осевая сила в изделии и сила контактног давления между трубой и плашкой в сечении трубы на расстоянии X от ее ненагруженного осевой силой конца; R , t - средний радиус и толщина стенки трубы; F , W - площадь поперечного сечения трубы и момент сопротивления сечения изгибу; MU - изгибающий момент в поперечном сечении трубы. Осевая сила в произвольном сечении трубы с координатой X складывается из суммы сил трения, действующих на трубу на участке от О до X , и определяется по формуле; Р Ц J (2.) Принимая, в любом поперечном сечении трубы равно пределу текучести материала трубы, из (l) и (2) получают выражение для о , 3R(l)-F5iH2p 2ft(1 X) 5R (- r5in2jij где 1 1-F d - напряжение волочения; -t - длина плашек. Величину упругого перемещения точки профиля поперечного сечения трубы под действием силы находят на основании теоремы Кастильяно ГГ 2 (/ ( 1- М ) К К где г полная потенциальная энергия деформации кольца единичной силы, выделенного из трубы (2); J4. - коэффициент Пуассона;„ К 0,25(5inl(J-ai,coslli+JTcosVjp). Зависящая от X переменная часть этого перемещения равна I Cf-reihSjJ Jii l llill i:|jexp гн(г-х) тЛ I Ъ(,inг Раскладывают эспонциальную функцию в степенной ряд. Учитывая возможные диапазоны изменения параметров, стоящих, °Я знаком экспоненты (0, ,0,. 0,01 ул1. о, i 0,5 ц- 35), удерживают в разложении два первых члена, тогда rjCLl (,rt}u-,) L «JvaKЕ A - e.a ()K P ()i Погрешность, связанная с отбрасыванием остальных членов ряда, не превышает 5%. Величина А, является функцией только угла и имеет диапазон изменения 0,06 А О,18. Дпя расчета принимают среднее значение ,±. Поскольку, плашка значительно жестче изделия, то при захвате трубы она, прак тически, не деформируется и, выполняя профиль плоской грани плашки, взаимодей ствующей с изделием по закону (4), получают такие условия деформации трубы, при которых эквивалентные напряжения в наиболее нагруженных точках ее поперечного сечения будут постоянны по всей длине контактной зоны. Зависимость (4) является линейной функцией координаты контактной зоны, поэтому предлагаемый профиль .грани плашки удобнее задать углом наклона этой грани к оси волочения оС с учетом того, что (X. величина малая (4) получим , ,4,14-1) . о, 1 Формулу для определения минимальной допускаемой длины плашек, при которой исключаются дефекты на поверхности тру бы в зоне захвата, получают из (2) и 3)р1 1,f рр Ci- Ts-tn,3 ) г На фиг. 1 изображена каретка, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 Каретка состоит из корпуса 1 и двух клиновых плашек 2, имеющих плоские гра ни 3 для захвата трубы. Грани плашек, взаимодействукяцие с изделием, расположены под углом оС к оси волочения. При работе стана каретке сообщают движение в направлении волочения. В зон захвата изделия плашки 2 при помощи механизма захвата изделия одного из известных типов перемещаются по клиновым направляющим корпуса 1 каретки до соприкосновения плоских граней 3 плашек изделием 4. Сила трения между обрабатываемой трубой 4 и плашками 2 при дальнейшем движении каретки затягивает плашки 2 в клиновые направляющие корпуса каретки 1. Это приводит к заклиниванию трубы 4 между плашками 2 каретки и упругой деформации трубы, которая соответствует профилю плашки . Формула изобретения Каретка трубоволочильного стана, содержащая корпус, в котором установлены две клиновые плашки, имеющие плоские грани для захвата изделия, отличающ а я с я тем, что, с цепью уменьшения габаритов каретки и повышения производительности стана за счет увеличения доли напряжения волочения в эквивалентном напряжении в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы, плоские грани плашек наклонены к оси волочения под углом оС , определяемым по формуле А-,(5т(Кй-1) ка где предел текучести материала трубы;t - модуль материала тру.бы; Кр - коэффициент запаса прочности материала трубы при волочении; f - коэффициент трения между изделием и плашками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Перциков 3. И. и др. Современные таны для волочения труб прутков в СССР за рубежом. М., НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1974, с. 45. 2.Соколовский В. И. и др. Определеие длины трубных захватов непрерьтного рубоволочильного стана. - Изв. ВУЗов. ашиностроение, 1978, N 7, с. 14246.