Способ правки изделий и пресс для его осуществления

 

Использование: исключение смятия трубы в зоне контакта ее искривленного участка с правильным штемпелем. Сущность: способ правки труб включает установку изделия на опоры и изгиб его двумя статическими силами, приложенными между опорами в противоположном исходной кривизне направлении. Интервал между точками приложения сил выбирают из соотношения: , где D_тр - наружный диаметр изделия /трубы/, мм l - расстояние между опорами, мм.

Пресс для правки труб включает опоры, платформу и закрепленную на ней траверсу с двумя правильными штемпелями, размещенными с возможностью перемещения друг относительно друга параллельно оси правки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве труб, в частности прецизионных труб с жесткими допусками по точности внутреннего канала.

Известен способ правки тонкостенных труб с расположением их на опорах и воздействием поперечной сосредоточенной силой, прикладываемой к трубе между опорами [1] Недостатком способа является смятие стенки трубы в месте контакта с пуансоном. Это вызвано тем, что в ряде случаев, в частности, при правке тонкостенных труб, необходимое для правки усилие превышает допустимую нагрузку на смятие профиля трубы.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ правки изделий, включающий установку изделия на опоры, изгиб его одной или двумя статическими силами, приложенными в противоположном исходной кривизне направлении, и воздействие вибрационной нагрузкой [2] Известен пресс для правки труб, включающий опоры и ползун с закрепленными на нем правильным штемпелем [1, с. 70-71, рис. 30] Недостатком такого пресса является нарушение устойчивости поперечного сечения трубы, что связано с превышением допустимого усилия смятия профиля прикладываемым усилием правки, в частности при правке тонкостенных труб и профилей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является пресс для осуществления способа правки изделий [2] включающий опоры и платформу с закрепленной на ней траверсой с двумя правильными штемпелями.

Недостатком известного способа и реализующего его устройства является возможность появления вмятин на поверхности трубы, вследствие превышения усилия правки над усилием смятия профиля. Использование вибрационной нагрузки не устраняет смятые профиля, т.к. пластический изгиб производится в периоде колебаний, когда сумма оптических и динамических сил достигает величины, примерно равной силе "статического" изгиба.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества правки путем исключения смятия поперечного сечения трубы в зоне контакта с правильным штемпелем.

Поставленная задача реализуется за счет того, что в способе правки труб, включающем установку изделия на опоры и изгиб его двумя статическими силами, приложенными между опорами в противоположном исходной кривизне направлении, согласно изобретению, интервал между точками приложения сил выбирают из соотношения где D_тр наружный диаметр трубы, мм;
l расстояние между опорами, мм.

Кроме того, поставленная задача решается также и за счет того, что в прессе для правки труб, включающем опоры и платформу с закрепленной на ней траверсой с двумя правильными штемпелями, согласно изобретению, правильные штемпели размещены с возможностью перемещения друг относительно друга параллельно оси правки.

Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 схематично показан пресс, реализующий способ правки труб, на фиг. 2 изображен один из вариантов подвижного крепления правильного штемпеля. На фиг. 3 и фиг. 4 представлены расчетные схемы правки одной сосредоточенной силой и двумя сосредоточенными силами, соответственно.

Пресс для правки труб (фиг. 1) содержит стол 1 с размещенными на нем опорами 2, траверсу 3, прикрепленную к платформе 4. В траверсе 3 выполнены фигурные пазы (фиг. 2), в них вставлены закладные болты 5, на которые подвешены правильные штемпели 6, крепящиеся к траверсе гайками 7. Платформа 4 соединена со штоком грузового цилиндра 8 (фиг. 1).

Правка на прессе по заявляемому способу осуществляется следующим образом. Трубу 9 (фиг. 1) размещают на опорах 2 выпуклостью, обращенной в сторону траверсы 3 с правильными штемпелями 6. Перемещая правильные штемпели 6 параллельно оси правки, устанавливают расстояние между центральными осями правильных штемпелей (фиг. 1) согласно формуле (1), при этом закладные болты 5 перемещаются в фигурных пазах траверсы 3. Затягиванием гаек 7 фиксируют правильные штемпели в заданном положении. Затем подают рабочую жидкость в поршневую полость грузового гидроцилиндра 8, под действием давления жидкости поршень перемещается вниз и правильные штемпели 6 воздействуют на трубу 9, изгибая ее на необходимую величину. После достижения заданной точки упругопластического прогиба рабочую жидкость подают в штоковую полость грузового гидроцилиндра 8, и труба разгружается. Трубу снимают с опор и устанавливают следующую. Если у другой трубы наружный диаметр отличается от предыдущей, то при необходимости корректируют расстояние (фиг. 1) между штемпелями 6, перемещая их на необходимое расстояние, предварительно ослабив гайки 7. Затем цикл правки повторяют.

Согласно заявляемому способу правки интервал между точками приложения двух поперечных сил выбирают из соотношения (1).

Верхняя граница интервала определена из расстояния расчетных схем с приложением одной поперечной силы в центре балки (фиг. 3) и двух поперечных сил на одинаковом расстоянии от центра балки (фиг. 4).

Максимальный изгибающий момент M_max в первом случае равен

где l расстояние между опорами, мм.

Во втором случае:
M_max2=P't₁,
где
t₁ расстояние между точкой приложения силы и ближайшей опорой, мм.

Учитывая, что для предупреждения потери устойчивости профиля необходимо уменьшать величину прикладываемого усилия к поперечному сечению профиля, правку проводят, воздействуя на трубу двумя поперечными силами (фиг. 4). Из фиг. 4 видно, что если прикладывать такое же усилие, как при правке одной силой, но разбивая ее на две составляющие, то на каждое сечение будет воздействовать сила по величине, меньшая суммарной P. При этом для устранения кривизны значения величины изгибающего момента как в случае правки одной сосредоточенной силой, так и в случае правки двумя сосредоточенными силами должны быть одинаковы. Принимая во внимание выражения (2) и (3), условно равенство моментов запишется следующим образом

Откуда

Из анализа выражения (5) следует, что соотношение P и P¹ зависит от расстояния t₁, при этом, когда P P¹, то t₁ принимает минимальное значение t₁= l/4, а расстояние t в этом случае максимальное И обратное: при уменьшении P¹ расстояние t₁ увеличивается, а расстояние t уменьшается. Но расстояние t не может уменьшиться меньше 2 D_тр, т.к. в этом случае действие двух сил аналогично действию одной силы на поперечное сечение профиля и эффекте разделения силы не происходит. Таким образом, величина 2 D_тр определяет нижнюю границу заявляемого интервала. Конкретная величина расстояния между опорами из интервала, определяемого выражением (1), выбирается из технологических параметров правки характера искривления оси трубы, величины усилия смятия профиля и т.п.

Для сравнения способов правки одной сосредоточенной силой и двумя сосредоточенными силами было взято три трубы со следующими параметрами: длина 2 м, наружный диаметр 50 мм, толщина стенки 1 мм, марка стали сталь 20.

Сначала одну из труб располагали на опорах, расстояние между которыми составляло 1000 мм, и прогибали сосредоточенной силой. Когда прогиб достиг значения 11,1 мм, в зоне контакта правильного штемпеля с трубой появился прогиб стенки профиля, т.е. произошла потеря устойчивости профиля. Усилие, действующее на поперечное сечение профиля, составило 4000 Н.

Следующую трубу прогибали двумя сосредоточенными силами без изменения расстояния между опорами, предварительно установив расстояние между центральными осями правильных штемпелей равным 300 мм, что соответствует среднему значению заявляемого интервала при данном расстоянии между опорами - 1000 мм, и выбранным наружным диаметром трубы 50 мм. Прогиб осуществляли до значения кривизны 11,1 мм (как при правке сосредоточенной силой), на каждое сечение трубы при этом действовала нагрузка 2857 Н. После разгрузки на поверхностях, контактировавших с правильным штемпелем, никаких дефектов не наблюдалось.

Перед проведением следующего эксперимента правильные штемпели были сдвинуты на расстояние 2 D_тр. После того как трубу прогнули на 11,1 мм и отвели штемпели, на поверхности трубы в зоне контакта с трубой одного из штемпелей обнаружили дефект в виде продавливания стенки. Общее усилие прогиба составило 4941 Н.

Проведенные эксперименты показали, что правка труб двумя силами, расстояние между которыми выбрано из заявляемого интервала, дает возможность сообщать трубам такую же величину упругопластичного изгиба, как и при нагрузке одной сосредоточенной силой. При этом не происходит смятия профиля, т. к. к сечению трубы, контактирующему с правильным штемпелем, прикладывают меньшую нагрузку. Таким образом, уменьшается опасность смятия профиля, что особенно важно при рихтовке труб с прецизионными размерами внутреннего канала, например, цилиндра плунжерной пары.

Предложенное изобретение опробовано и предлагается к использованию для правки цилиндров плунжерных пар скважинных штанговых насосов для нефтедобычи, а также тонкостенных корпусов погружных электронасосов и погружных электродвигателей.

Формула изобретения

1. Способ правки изделий, включающий установку изделия на опоры и изгиб его двумя статическими силами, приложенными между опорами в противоположном исходной кривизне направлении, отличающийся тем, что интервал между точками приложения сил выбирают из соотношения
2D_mp <t <l/2,
mp наружный диаметр изделия, мм;
l расстояние между опорами, мм.

2. Пресс для правки изделий, содержащий опоры и платформу с двумя правильными штемпелями, отличающийся тем, что на платформе закреплена траверса, а правильные штемпели размещены на траверсе с возможностью взаимного перемещения параллельно оси правки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3