Бухтосвертывающая машина

 

Использование: изготовление сварных прямошовных труб в бунтах. Сущность изобретения: бухтосвертывающая машина содержит приводной барабан (1), закрепленный на станине (2) и приводимый во вращение от двигателя (3) посредством червячного редуктора (4) и клиноременной передачи (5). Сверху к барабану (1) прижат нажимным устройством ручьевой ролик (6) овального профиля. Ролик (6) закреплен с возможностью вращения на вилке, имеющей возможность качания относительно оси, а нажимное устройство состоит из пружины и регулируемого упора. Снизу к барабану прижат пружи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 С 37/08, 47/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Ы (21) 4933540/08 (22) 29.03,91 (46) 23.02,93. Бюл. М 7 (71) Уфимское агрегатное обьединение

"Гидравлика" (72) В.М. Валиев, В. Б, Бершадский, Б.Н. Голубков, И, С. Хузин, В.Н. Дрозден ко и В.П. Тулупов (73) Уфимское агрегатное предприятие

"Гидравлика" (56) Заявка ФРГ М 1292105, кл. В 21 С 47/06, 1968, Заявка ФРГ М 1267510, кл. B 21 С 47/06, 1968, Авторское свидетельство СССР

М 990363, кл. В 21 С 37/08, 1983.

„„5U„, 1797506 А3 (54) БУХТОСВЕРТЫВАЮЩАЯ МАШИНА (57) Использование: изготовление сварных прямошовных труб в бунтах. Сущность изобретения: бухтосвертывающая машина содержит приводной барабан (1), закрепленный на станине (2) и приводимый во вращение от двигателя (3) посредством червячного редуктора (4) и клиноремен ной передачи (5), Сверху к барабану (1) прижат нажимным устройством ручьевой ролик (6) овального профиля, Ролик (6) закреплен с возможностью вращения на вилке, имеющей возможность качания относительно оси, а нажимное устройство состоит из пружины и регулируемого упора, Снизу к барабану прижат пружи1797506

35 ной холостой ролик (14), выполненный из эластичного материала. Накопитель (15) бухты выполнен в виде чаши, свободно вращающейся на вертикальной оси (16), при этом накопитель (15) посредством гибкого вала (18) соединен с барабаном (1). На гибком валу (18) установлена каретка (22), имеющая возможность движения по валу благодаря охватыванию последнего с помощью двух ступенчатых роликов, один из которых прижат к валу пружинами, На каретке (22) установлен рычаг с возможностью вращения на оси, зажимающий конец трубы

Изобретение относится к производству сварных прямошовных труб малого диаметра и усовершенствованию конструкции трубосварочных станов, в.частности механизмов перемещения ленты и трубы через зону сварки.

Известен трубосварочный автомат типа

AT, содержащий станину, барабан с лентой, последовательно расположенные протир с проводкой. формующую клеть, фильеру, сварочную головку, штангу, удерживающую опорные ролики и тянущие ролики.

Указанный трубосварочный автомат обеспечивает формовку и сварку труб по тянущей схеме и имеет следующие недостатки:

Движение трубы осуществляется силами трения, возникающими между наружной ее поверхностью и четырьмя парами тянущих роликов, прижимаемых к опорным свободно вращающимся роликам, расположенным внутри трубы на штанге. Вследствие небольшой площади рабочего контакта между тянущими роликами и трубой, значительных усилий прижима между ними, материал трубы в зоне действия роликов в значительной степени нагартовывается.

Ограниченная возможность сварки труб малого диаметра из-за трудностей размещения внутри трубы штанги с опорными роликами.

Крутящий момент к тянущим роликам передается посредством зубчатых передач, а это приводит к неравномерности движения трубной заготовки, При больших скоростях сварки возникает эффект дробления, что ухудшает качество сварных швов, К отмеченным недостаткам следует добавить также черезмерно большие габаритные размеры трубосвэрочных автоматов, их металлоемкость и высокую стоимость. с помощью пружины кручения, На каретке (22) с возможностью вращения закреплен ролик, контактирующий в верхнем исходном положении каретки с профильным пазом в кронштейне, жестко закрепленном на торце барабана (1), На каретке закреплена пружина (30), охватывающая гибкий вал и упирающаяся в торец барабана (1) в исходном состоянии каретки (22), и ловитель для управления концом трубки при зажиме его рычагом. На дне накопителя выполнен фиксатор (32), контактирующий с кареткой 22 в ее нижнем положении, 7 з,п,ф-лы, 9 ил.

Известны также установки типа УМПСТ, разработанные для автоматической микроплазменной сварки особотонкостенных труб. Установка УМПСТ состоит из станины, на которой смонтированы кассета для ленты, формующая оснастка, проводки и филь.ерный узел с плэзмотроном, Установка обеспечивает движение трубы за счет толкающего усилия формующих роликов. Она имеет следующие недостатки;

В процессе сварки капиллярных трубок, например ф 2 мм с толщиной стенок 0,2 мм, при толкающей схеме движения трубной заготовки она теряет устойчивость, происходит гофрообразование и снятие трубной заготовки перед фильерным узлом.

При повышении скорости сварки капиллярных трубок с вышеуказанными параметрами, качество сварного шва резко падает из-за появления эффекта дробления и неравномерности движения трубной заготовки, т,к. привод формующих роликов осуществляется зубчатой передачей.

Качество сварного шва носит волнообразный характер, повторяя характер неравномерности движения трубной заготовки;

В случае сварки длинных труб малого диаметра для данной установки необходим дополнительный механизм сбора труб в бух30 ты, имеющий свой привод со скоростью враC O l ll B C O B B H H O A C 0 C K O P O C T b l0 движения трубной заготовки, что приводит к усложнению установки.

Наиболее близким техническим решением является протяжной механизм трубосварочного стана, содержащий ряд смонтированных в станине двухвэлковых клетей с консольно установленными на рабочих валах валками; нажимные устройства; групповой привод

40. клетей, состоящий изтрансмиссионного вала с шестернями, Кроме того, механизм снабжен холостыми опорными роликами. располо1797506 бухты, а вращение барабана осуществляется отчервячного редуктора посредством клино- 50 ременной передачи, причем на верхней части барабана расположен разделяющий ролик, прижатый к барабану нажимным устройством и имеющим кольцевой паз, а снизу к барабану поджат пружиной холостой 55 ролик из эластичного материала. При этом поперечное сечение кольцевого паза разделяющего ролика имеет форму полуовала с расположением большой оси перпендикулярно оси ролика, а ширина паза выполнена женными между рабочими валами; дополнительным трансмиссионным валом, смонтированным параллельно основному, и рычагами, взаимосвязанными с рабочими валами и установленными на трансмиссионных валах с возможностью углового перемещения относительно последних; ленточным транспортером, установленным с возможностью взаимодействия с холостыми опорными роликами и кинематически связанным с приводом клетей, причем, один из рабочих валов каждой клети выполнен холостым и расположен в шахматном порядке относительно приводных валов.

Предложенный механизм позволяет производить сварку труб из различных материалов со сравнительно низкими механическими свойствами, но обладает следующими недостатками:

Механизм имеет высокую сложность, значительные габариты. В случае необходимости бухтования готовой трубы требуется дополнительная бухтосверточная машина, а это значительно усложняет трубосварочный стан.

При сварке капиллярных труб проблематично применение ленточного транспортера в качестве тянущего элемента иэ-за сложности поджима указанной трубки к ленте с помощью прижимных роликов описанной конструкции, Из-за наличия в приводе рабочих валков зубчатых колес при сварке капиллярных труб на больших скоростях сварки возникает эффект дробления (неравномерность движения), снижающий качество сварочного шва. Это усугубляется еще и тем, что величина тока при сварке тонкостенных капиллярных труб на больших скоростях имеет значительную для них величину, и малейшее снижение скорости движения трубки приводит к прожогам.

Целью изобретения является упрощение конструкции и стабилизация создаваемого тянущего усилия.

Укаэанная цель достигается тем, что приводной валок выполнен в форме барабана, диаметр которого равен диаметру готовой

40 меньше диаметра готовой трубы.Для сбора готовой трубы в механизме предусмотрен накопитель бухты, выполненный в виде чаши с диаметром, превышающим диаметр готовой бухты и свободно вращающийся на вертикальной оси, причем накопитель соединен с барабаном посредством гибкого вала, выполненного быстросьемным.

Для зажима конца трубы предусмотрен зажимной механизм, выполненный в виде подпружиненного рычага, смонтированного на каретке, Каретка подвижно закреплена на гибком валу с помощью двух ступенчатых роликов, охватывающих его, причем один из роликов подпружинен. Кроме того, на каретке закреплена пружина, охватывающая гибкий вал и сжатая в исходном состоянии благодаря прижатию к торцу барабана, а дополнительный упорный ролик, также установленный на каретке, в исходном состоянии находится в лунке кронштейна, жестко закрепленного на торце барабана.

Прижимное устройство разделяющего ролика выполнено в виде пружины, прижимающей ролик к барабану, и в виде жесткого упора, ограничивающего ход ролика на величину, меньшую диаметра трубы.

На дне накопителя возле его вертикальной оси предусмотрен фиксатор, контактирующий с кареткой в ее нижнем положении.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый механизм отличается от него и от аналогов в принципиальном вопросе: способе удерживания трубки для ее перемещения в процессе сварки. Соответственно имеются принципиальные отличия и в конструктивном решении протяжного механизма, а именно, — в началЬный момент удерживание осуществляется за счет зажима конца трубки в зажимном механизме, а после трех — четырех оборотов барабана — за счет сил трения нескольких витков трубки о барабан благодаря удерживанию трубки от разматывания холостым подпружиненным эластичным роликом; — в конструкции протяжного механизма предусмотрено накопительное устройство в виде чаши, соединенной с барабаном с помощью гибкого вала; — кроме того, в предлагаемом механизме имеются такие новые, отличные от прототипа, конструктивные решения: подпружиненный разделяющий ролик, имеющий кольцевой паз, выполненный в поперечном сечении в виде полуовала, зажимной механизм для удержания конца трубки, выполненный в форме подпружиненного рычага, подвижная каретка, два ступенчатых ролика, пру1797506

5 t0

25

35

50 жина, охватывающая гибкий вал и закрепленная на каретке, Все вышеперечисленное позволяет сделать вывод о том, что заявляемый механизм соответствует критерию изобретения "новизна", Аналогичное техническое решение применено в вертикальном барабане (3), на котором образование бухты осуществляется методом выжимания, а готовая продукция собирается в приемный бункер, в который непрерывно сходят нитки с барабана. В этом техническом решении в качестве тянущего элемента предусмотрен барабан, Но здесь изменение скорости движения трубки большой роли не играет, т.к. этот механизм предназначен для волочения трубки, поэтому выжимание осуществляется самой же трубкой, При этом, в зависимости от изменения усилия на сдвиг витков, возможно скачкообразное изменение скорости движения трубки, что недопустимо при сварке. Изменение скорости движения трубки в виде рывков объясняется также еще и тем, что в процессе намотки трубки на барабан она ложится одним краем на буртик барабана, а другим краем на предыдущий виток трубки, Происходит незначительное искусственное увеличение диаметра намотки, Затем при преодолении сопротивления на сдвиг витков, происходит скачкообразное уменьшение диаметра намотки, а следовательно, и скачкообразное уменьшение скорости движения трубки. Этот недостаток устраняется в предлагаемом техническом решении благодаря применению разделяющего ролика с профильной канавкой в виде полуовала в поперечном сечении и прижимного подпружиненного эластичного ролика, Кроме того, в отличие от существующего устройства в предлагаемом техническом решении накопитель соединен с барабаном посредством быстросъемного гибкого вала, на котором установлена подвижная каретка с зажимным механизмом для удержания конца трубки. Все это позволило увеличить объем накопительного устройства готовой трубки без увеличения габаритов сварочного стана, а также улучшить удобство обслуживания.

Все вышеуказанное позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображен протяжной механизм в линии трубосварочного стана в работе; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг,3— разрез Б-Б на фиг,1; на фиг,4 — разрез В-В на фиг.3; на фиг,5 — разрез Г-Г на фиг,1; на фиг,6 — узел l на фиг.3; на фиг.7 — вид Ж на фиг.2, подвижная каретка в верхнем положении в момент начала работы трубосварочного стана; на фиг,8 — разрез Д вЂ” Д на фиг.7; на фиг.9 — вид Е на фиг.7.

Протяжной механизм содержит приводной барабан 1, закрепленный на станине 2 трубосварочного стана и приводимый во вращение от двигателя поз. 3 посредством червячного редуктора и клиноременной передачи 5; Сверху к барабану 1 прижат нажимным устройством разделяющий ролик

6, имеющий овальный кольцевой паз 7. При этом ролик 6 закреплен с возможностью вращения на вилке 8, имеющей возможность качания относительно оси 9, а нажимное устройство состоит иэ пружины 10 и регулируемого упора 11, обеспечивающего ход ролика на величину, меньшую, чем диаметр готовой трубы 12, причем кольцевой паз 7 имеет ширину в пределах li = 0,92 — 0,95 диаметра готовой трубы, а глубина iz 1,2 диаметра готовой трубы.

Снизу к барабану прижат пружиной 13 холостой ролик 14 из эластичного материала. Кроме того, на уровне нижнего основания станины- 2 в непосредственной близости от него установлен накопитель бухты 15, выполненный в виде чаши с диаметром, превышающим диаметр готовой бухты, и свободно вращающийся на вертикальной оси 16, жестко соединенного посредством планки 17 со станиной 2. При этом накопитель 15 посредством быстросъемного гибкого вала 18 соединен с барабаном 1. Быстросъемный механизм гибкого вала состоит из Т-образного замка 19, подвижной втулки 20 и пружины 21. На гибком валу 18 установлена каретка 22, имеющая возможность движения по валу благодаря охватыванию последнего с помощью двух ступенчатых роликов 23, один из которых прижат к валу пружинами 24. На каретке 22 установлен рычаг 25 с возможностью вращения на оси 26 и зажимающий конец трубы

12 с помощью пружины кручения 27, Кроме того, надежный зажим конца трубы обеспечивается за счет эффекта самоторможения — с увеличением тянущего усилия увеличивается усилие зажима рычага 25. Также на каретке 22 с возможностью вращения закреплен ролик 28, контактирующий в верхнем исходном положении каретки с лункой в кронштейне 29, жестко закрепленном на торце барабана 1. Кроме того, на каретке закреплена пружина 30, охватывающая гибкий вал и упирающаяся в торец барабана 2 в исходном состоянии каретки 22 и ловитель

31 для направления конца трубки при зажиме его рычагом 25, а нэ дне накопителя предусмотрен фиксатор 32. контактирующий с кареткой 22 в его нижнем положении, 1797506

Помимо протяжного механизма в состав трубосварочного стана входят разматыватель 33, направляющие ролики 34, протир 35, формующие клети 36, сварочная головка 37, калибрующие ролики 38.

При этом формующие ролики обеспечивают получение трубной заготовки эллипсной формы с расположением большой оси в вертикальной плоскости. Благодаря сохранению эллипсной формы заготовки с начала формовки доначала намотки на барабан 1, причем большая ось эллипса располагается в вертикальной плоскости, обеспечивается стабильность положения стыка кромок трубной заготовки в зоне сварки и, следовательно, повышается качество сварного шва.

Выбор кольцевого паза шириной 11 =

=0,92...0,95d диаметра готовой трубы объясняется следующими ограничениями.

Нижний предел 0,92d ограничивается тем, что дальнейшее уменьшение ширины паза приведет к тому, что на барабане не произойдет восстановления круглой формы трубы из-за недостаточности усилия натяжения трубы при наматывании на барабан.

Верхний предел 0,95d ограничивается тем, что при дальнейшем увеличении ширины паза не компенсируется деформация трубной заготовки при намотке ее на барабан, Более точное значение ширины кольцевого паза определяется экспериментально, в зависимости от материала, толщины стенки и диаметра трубы. Глубина паза обеспечивает гарантированное размещение в нем сдеформированной трубы.

Ограничение хода разделяющего ролика 6 на величину I, меньшую диаметра готовой трубы, объясняется тем, что при увеличении хода ролика 6 на величину; большую диаметра готовой трубы, возможно закручивание и снятие трубы роликом, Протяжной механизм работает следующим образом, Во время заправки в протяжной механизм зажимается конец ленты и включается привод механизма на малые обороты. Формующими роликами 36 обеспечивается получение профиля трубной заготовки. Затем конец ленты отрезается и заправляется конец сформованной трубы 12 через кольцевой паз 7 в ролике 6, Затем для зажима трубы 12 каретка 22 поднимается в верхнее положение и прижимается к торцу барабана

1 до совмещения ролика 28 с лункой в кронштейне 29. Далее давлением на рычаг 25 открывается заправочная щель между рычагом 25 и кареткой 22 и одновременно осуществляется удерживание каретки 22 в верхнем положении за счет прижатия роли15

35

45 ступенчатыми роликами 23. После переме5

55 ка 28 в лунку кронштейна 29. Затем труба 12 заводится через ловитель 31 в заправочную щель между рычагом 25 и кареткой 22. Рычаг

25 отпускается — происходит зажим конца трубы. Дальнейшее удерживание каретки в верхнем положении осуществляется за счет самой трубки 12.

Для заправки новой бухты с лентой конец использованной бухты и начало новой бухты свариваются с помощью стыкосварочной машины (не показана), далее работа трубосварочного стана продолжается. Для образования первых трех-четырех витков на приемйом барабане 1 после зажима конца трубы и начала сварки, передача тянущего усилия осуществляется зажимным устройством

25, 26, 27, Кроме того, витки прижимаются к барабану 1 эластичным роликом 14, удерживающим их от разматывания. Направление наматывания трубы на барабан, отделение нового витка трубы от предыдущих и смещение витка трубы вдоль продольной оси барабана осуществляется разделяющим роликом, который вращается вместе с барабаном благодаря усилию прижатия пружиной 10. Кроме того, ролик 6 одновременно обеспечивает удерживание большой оси эллипса сдеформированной трубы в вертикальной плоскости.

При дальнейшем вращении барабана 1 конец трубы 12 попадает на конический участок барабана. Тянущее усилие на каретке

22 ослабевает и под действием пружины 30 ролик 28 выходит из лунки кронштейна 29, Каретка как бы выстреливает от барабана 1 по гибкому валу 18 в сторону накопителя 15, Кольца трубы 12 растягиваются как витки спирали, следуя за кареткой 22. При этом каретка 22, удерживая конец трубы, предотвращает разматывание ее. В процессе перемещения каретки 22 по гибкому валу 18 удерживание ее от проворота относительно вала осуществляется за счет обжатия вала щения каретки 22 в накопитель 15 она вступает в контакт с фиксатором 32, который обеспечивает вращение каретки 22 с закрепленным на ней концом трубы 12 совместно с накопителем 15, Теперь передача тянущего усилия от барабана 1 к трубе 12 осуществляется силами трения между барабаном 1 и тремя-четырьмя витками трубы, намотанными на барабан с натяжением и удерживаемыми в этом состоянии прижимным эластичным роликом 14.

При этом,благодаря передаче крутящего момента от двигателя к барабану 1 посредством червячного редуктора 4, ременной передачи

5, вращение барабана осуществляется плав1797506 но, беэ проявления эффекта "дробления", характерного для зубчатых передач..

Для освобождения накопителя 15 от бухты готовой трубы 12 один из концов. гибкого вала 18 отсоединяется. Для отсое- 5 динения гибкого вала втулка 20 перемещается в сторону гибкого вала 18, сжимая пружину 21, и освобожденный Т-образный замок 19 выводится из зацепления, Готовая бухта перевязывается, один конец от- 10 реэается, а другой освобождается от механизма зажима, и бухта вынимается иэ накопителя 15, 15 баном посредством гибкого вала и установленной с возможностью вращения относи20 тельно вертикальной оси.

4, Машина по пп, 1 и 3, о т л и ч а ю щ а яс я тем. что она снабжена зажимным устройством, содержащим каретку с двумя ступенчатыми роликами, установленными с

25 возможностью контактирования с гибким валом, и подпружиненный рычаг, смонтированный на каретке.

5, Машина по пп,1,3и4, отл ичающ а я с я тем, что каретка снабжена пружи30 ной, закрепленной на ее торце с возможностью взаимодействия с торцовой поверхностью барабана.

6. Машина по пп,1, 3 — 5, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каретка снабжена боковым

35 роликом, а барабан — кронштейном, на котором выполнен профильный паз, ответный боковому ролику, 7. Машина по п,1, отличающаяся тем, что нажимное устройство состоит из

40 ходового винта и пружины, а ручьевой ролик смонтирован на двуплечем рычаге, одно плечо которого закреплено на шарнире, а другое установлено с возможностью контакта с пружиной нажимного устройства.

45 8, Машина по пп.1, 3-6, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что накопитель снабжен фиксатором, смонтированным на днище чаши с воэможностью взаимодействия с кареткой, Формула изобретения

1, Бухтосвертывающая машина, преимущественно трубосварочного стана, со держащая консольно смонтированный тянущий горизонтальный ролик, кинематически связанный с приводом, два ролика, расположенные в плоскости тянущего ролика и установленные один под другим, иэ которых один выполнен с ручьем и связан с нажимным устройством, и накопитель витков, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения качества труб путем обеспече-. ния стабилизации натяжения при сварке посредством охвата тянущего ролика витками сваренной трубы, тянущий ролик выполнен в виде барабана, ручьевой ролик смонтирован над барабаном с возможностью перемещения и контактирования с ним, а другой ролик выполнен из эластичногО материала и установлен под барабаном с возможностью контакта, при этом привод содержит червячный редуктор и клиноременную передачу, выполненную с возможностью взаимодействия с барабаном.

2, Машина по п.1, отличающаяся тем, что ручей ролика выполнен с поперечным сечением в форме полуовала, большая ось которого перпендикулярна оси ролика.

3, Машина no n.1,отл ичаю ща я с я тем, что накопитель снабжен гибким валом и выполнен в виде чаши, связанной с бараДля дальнейшей работы трубосварочного стана оставшийся конец трубы защемляется механизмом зажима каретки 22, поднятой вновь в верхнее положение, и работа трубосварочного стана продолжается.

Внедрение предлагаемого протяжного механизма трубосварочного стана позволяет стабилизировать скорость перемещения трубки через зону сварки, повысить скорость сварки, а также совместить в одном механизме бухтосверточную машину и протяжной механизм, тем самым упростив конструкцию трубосварочного стана.

1797506

1797506

1797506

1797506.

Составитель В.Валиев

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор Т. Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 659 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5