Оправка для калибровки канала трубопровода

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для калибровки канала топливопровода высокого давления дизеля. Оправка для калибровки канала трубопровода содержит входную часть в виде конуса с острым углом в направлении движения, ряд формообразующих ступеней с кольцевыми канавками /К/ между ними, направляющую часть, выполненную в виде цилиндра, пристыкованного через крайнюю кольцевую К к последней формообразующей ступени, на поверхности которой выполнен входной питающий канал в виде спиральной К, осевой канал, связанный с одной стороны с необработанной частью канала трубопровода, а с другой через радиальные каналы с крайней кольцевой К. Под воздействием давления рабочей жидкости на направляющую часть оправки она начинает движение в канале трубопровода. При этом конус входной части и направляющая часть обеспечивают ее самоцентровку. Под воздействием перепада давления, образующегося на оправке в результате дросселирования потока рабочей жидкости, и боковой гидродинамической составляющей в спиральной К на оправке возникает крутящий момент, проворачивающий ее при движении по каналу трубопровода. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для калибровки канала топливопровода высокого давления дизеля.

Известна оправка для калибровки трубопровода, включающая последовательно соосно размещенные входную часть в виде конуса с острым углом в направлении движения, ряд формообразующих ступеней, разделенных кольцевыми канавками, а также входной питающий канал, соединенную с ним осевую полость и по меньшей мере два радиальных канала, равномерно расположенных в поперечном сечении оправки, проходящем через каждую кольцевую канавку, и связывающих последние с осевой полостью, причем каждая формообразующая ступень состоит из последовательно соосно состыкованных рабочей зоны в виде усеченного конуса с углом по направлению движения, калибрующей зоны в виде цилиндрического пояска и выходной зоны в виде усеченного конуса с углом против направления движения.

Известная оправка не обеспечивает гарантируемого калибрующего воздействия при раздаче трубы вследствие отсутствия направляющего элемента, требует приложения независимого внешнего силового воздействия и неприемлема при холодной обработке трубы из-за повышенной вероятности заклинивания.

Задачей изобретения является повышение качества обработки канала трубы и надежности его калибровки.

Технический результат достигается тем, что оправка для калибровки канала трубопровода, включающая в себя последовательно соосно размещенные входную часть в виде конуса с острым углом в направлении движения, ряд формообразующих ступеней, разделенных кольцевыми канавками, а также входной питающий канал, соединенную с ним осевую полость и по меньшей мере два радиальных канала, связывающих осевую полость с кольцевыми канавками, причем каждая из формообразующих ступеней состоит из последовательно соосно состыкованных рабочей зоны в виде усеченного конуса с углом по направлению движения, калибрующей зоны в виде цилиндрического пояска и выходной зоны в виде усеченного конуса с углом против направления движения, снабжена направляющей частью, наружная поверхность которой выполнена цилиндрической и соосно пристыкована через кольцевую канавку к последней по ходу технологического процесса формообразующей ступени. При этом диаметр направляющей части меньше диаметра обработанного канала на гарантированную величину, обеспечивающую самоцентровку оправки. Входной питающий канал выполнен в виде спиральной канавки на поверхности направляющей части с шагом спирали, превышающим высоту этой части, осевая полость открыта со свободного конца входной части, а площадь поперечного сечения спиральной канавки не превышает суммарную площадь поперечного сечения радиальных каналов, соединенных с последней по ходу технологического процесса кольцевой канавкой, и осевой полости.

Осевая полость может быть выполнена в виде осевого канала. Спиральная канавка может быть выполнена многозаходной. Вершина конуса входной части может быть выполнена в виде части сферы, сопряженной по касательной с боковой поверхностью конуса с величиной радиуса в пределе от 1/3 высоты конуса до 1/2 диаметра первого по ходу технологического процесса цилиндрического пояска.

Диаметры цилиндрических поясков формообразующих ступеней выполнены равномерно увеличивающимися по каждой из ступеней на величину: где d_т.min диаметр канала откалиброванного трубопровода по нижней границе поля допуска; d_загот диаметр канала трубопровода до начала калибровки; К число формообразующих ступеней.

На фиг. 1 представлена оправка, разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид направляющей части с многозаходной спиральной канавкой; на фиг. 4 вариант выполнения входной части оправки; на фиг. 5 схема съема припуска при калибровке.

Оправка для калибровки канала топливопровода высокого давления содержит последовательно соосно размещенные на наружной поверхности входную часть в виде конуса 1 с острым углом в направлении движения, ряд формообразующих ступеней 2 и разделяющих их кольцевых канавок 3, а также входной питающий канал 4, соединенную с ним осевую полость 5 и радиальные каналы 6, связывающие осевую полость 5 с кольцевыми канавками 3. Каждая из формообразующих ступеней 2 снабжена последовательно соосно состыкованным между собой рабочей 7, калибрующей 8 и выходной 9 зонами, выполненными, соответственно, в виде усеченного конуса 10 с углом при вершине в направлении движения, цилиндрического пояска 11 и обратного усеченного конуса 12.

Оправка снабжена направляющей частью, выполненной в виде соосного с формообразующими ступенями 2 цилиндра 13, пристыкованного через крайнюю кольцевую канавку 3 к последней формообразующей ступени 2, и установленного в канале откалиброванной части трубопровода с регламентированным зазором. Входной питающий канал 4 выполнен в виде спиральной канавки 14 на поверхности цилиндра 13 с шагом спирали, превышающим высоту цилиндра. Осевая полость 5 оправки выполнена в виде осевого канала 15, связанного с одной стороны с необработанной частью канала трубопровода, с другой через радиальные каналы 6 с крайней кольцевой канавкой 3. Число радиальных каналов 6 выполнено не менее двух и в поперечном сечении оправки они расположены равномерно и симметрично, а суммарная площадь их проходного сечения по крайней мере не менее площади проходного сечения спиральной канавки 14.

Канавка 14 может быть выполнена многозаходной (фиг. 3), при этом сумма площадей канавок отдельных заходов по крайней мере не более суммарной площади проходного сечения радиальных каналов 6.

В качестве варианта (фиг. 4) возможно выполнение вершины конуса 1 входной части оправки в виде соосной с ним сферы, сопряженной по касательной с боковой поверхностью конуса 1 с величиной радиуса в пределах от 1/3 высоты конуса до 1/2 диаметра первого из поясков 11.

Вариантом технического решения является выполнение диаметров цилиндрических поясков 11 формообразующих ступеней 2 равномерно увеличивающимися по каждой из ступеней на величину: Оправка действует следующим образом.

Под воздействием давления рабочей жидкости на направляющую часть оправки она начинает движение в канале трубопровода. При этом конус 1 входной части оправки на начальном участке трубопровода обеспечивает ее самоцентровку в соответствии с геометрической формой канала заготовки.

Усеченный конус 10 рабочей зоны 7 первой фоpмообразующей ступени 2 оправки соприкасается с микронеровностями канала трубопровода, сминая и срезая их. При этом происходит также очистка канала от окалины и грязи. Цилиндрический поясок 11 калибрующей части 8 оправки выглаживает канал, а обратный конус 12 выходной зоны 9 обеспечивает отвод отделившихся микрочастиц в кольцевую канавку 3. Вторая и последующие формообразующие ступени 2 работают аналогично первой, снимая свою долю припуска, разделенного в соответствии с общим количеством формообразующих ступеней 2 на оправке.

Цилиндр 13 направляющей части входит в откалиброванную часть канала трубопровода с регламентированным зазором и обеспечивает центровку оправки при ее продвижении по каналу. Величина зазора зависит от свойств материала трубопровода, качества выполнения канала в заготовке, от физических параметров рабочей жидкости и других факторов. При выборе регламентированного зазора необходимо с одной стороны обеспечить качество самоцентровки, с другой предотвратить возможность заклинивания оправки в канале при наличии перепада давления на направляющей части.

Выбор числа формообразующих ступеней 2 зависит от конкретных условий калибровки, свойств материалов трубопровода и оправки, а также их геометрических размеров. Равномерное по отдельным ступеням распределение съема припуска обеспечивает оптимизированные условия калибровки.

Под воздействием перепада давления, образующегося на оправке в результате дросселирования потока рабочей жидкости, перепускаемого через спиральную 14 и кольцевую 3 канавки, радиальные каналы 6 и осевой канал 15, а также появления касательной составляющей в спиральной канавке 14 на оправке возникает крутящий момент, проворачивающий ее при движении по каналу трубопровода. Параметры проворота определяются соотношением сил давления рабочей жидкости, касательных сил в спиральной канавке и сил сопротивления от съема припуска.

При прочих равных условиях параметры проворота зависят от соотношения проходных сечений каналов оправки, но для обеспечения максимального срабатывания перепада давления на спиральной канавке 14 необходимо, чтобы суммарная площадь проходного сечения радиальных каналов 6 и площадь осевого канала 15 были по крайней мере не менее площади проходного сечения спиральной канавки 14. Равномерное и симметричное в поперечном сечении расположение радиальных каналов 6 оправки обеспечивает центричность ее нагружения и снижает вероятность ее перекоса и заклинивания при калибровке канала трубопровода.

Таким образом, при продвижении оправки в канале трубопровода повышается качество выполнения макроформы канала за счет наличия направляющей части и чистоты обработки поверхности канала вследствие комплексного осевого и касательного воздействия на микронеровности элементов фоpмообразующих степеней. Проворот оправки в канале при обработке снижает вероятность ее перекоса и заклинивания, что повышает надежность калибровки.

При испытаниях опытных вариантов заявленной оправки было выявлено, что чистота обработки поверхности канала в среднем соответствует 6-му классу, тогда как чистота обработки базовой оправкой, у которой отсутствует направляющая часть со спиральной канавкой, соответствует только 5-му классу. Средний увод оси канала на условном мерном отрезке 100 мм на трех участках, равномерно распределенных в средней части заготовки общей длиной 4,5 м, составил 0,23 мм, тогда как при обработке известной оправкой эта величина составила 0,32 мм, т.е. примерно на 40% больше. По 148 калибровкам топливопроводов с опытной оправкой было пять случаев заклинивания (3,4%), с известной оправкой из 96 обработок 7 привело к заклиниванию, т.е. 7,3% случаев, что примерно вдвое чаще, чем с опытной оправкой.

Таким образом, данная оправка по сравнению с известной обеспечивает повышение качества и надежности калибровки топливопроводов.

Формула изобретения

1. ОПРАВКА ДЛЯ КАЛИБРОВКИ КАНАЛА ТРУБОПРОВОДА, включающая последовательно соосно размещенные входную часть в виде конуса с острым углом в направлении движения, ряд формообразующих ступеней, разделенных кольцевыми канавками, а также входной питающий канал, соединенную с ним осевую полость и по меньшей мере два радиальных канала, равномерно расположенных в поперечном сечении оправки, проходящем через каждую кольцевую канавку, и связывающих последние с осевой полостью, причем каждая формообразующая ступень состоит из последовательно соосно состыкованных рабочей зоны в виде усеченного конуса с углом по направлению движения, калибрующей зоны в виде цилиндрического пояска и выходной зоны в виде усеченного конуса с углом против направления движения, отличающаяся тем, что она снабжена направляющей частью, наружная поверхность которой выполнена цилиндрической и соосно пристыкована через кольцевую канавку к последней по ходу технологического процесса формообразующей ступени, при этом диаметр направляющей части меньше диаметра обработанного канала на гарантированную величину, обеспечивающую самоцентровку оправки, входной питающий канал выполнен в виде спиральной канавки на поверхности направляющей части с шагом спирали, превышающим длину этой части, осевая полость открыта со свободного конца входной части, а площадь поперечного сечения спиральной канавки не превышает суммарную площадь поперечного сечения радиальных каналов, соединенных с последней по ходу технологического процесса кольцевой канавкой, и осевой полости.

2. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что осевая полость выполнена в виде осевого канала.

3. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что спиральная канавка выполнена многозаходной.

4. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что вершина конуса входной части выполнена в виде части сферы, сопряженной по касательной с боковой поверхностью конуса с величиной радиуса в пределах от 1/3 высоты конуса до 1/2 диаметра первого по ходу технологического процесса цилиндрического пояска.

5. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что диаметры цилиндрических поясков формообразующих ступеней выполнены равномерно увеличивающимися по каждой из ступеней на величину где диаметр канала откалиброванного трубопровода по нижней границе поля допуска; d_загот диаметр канала трубопровода до начала калибровки;
K число формообразующих ступеней.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5