Устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, для изготовления труб с винтовыми гофрами. Устройство содержит станину, установленные на ней головки с размещенными в них вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формообразующими роликами и узел рабочего перемещения трубы, выполненный в виде двух захватов с приводами их перемещения вдоль оси устройства и вращения вокруг указанной оси. Устройство содержит привод перемещения головок вдоль оси устройства, а каждая головка снабжена выполненной с возможностью вращения вокруг оси устройства планшайбой с установленными на ней механизмами радиального перемещения и поворота формообразующих роликов относительно оси устройства. Расширяются технологические возможности, повышается производительность и улучшается качество. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения гофрированных труб преимущественно с винтовыми гофрами.

Известно устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами, включающее станину, установленные на ней головку с размещенными в ней вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формообразующими роликами и узел рабочего перемещения трубы, выполненный в виде захвата с приводом его перемещения (Патент RU 2168384, С1, 7, В 21 D 15/04, 10.06.2001).

Недостатком известного способа являются ограниченные технологические возможности, выражающиеся в следующем:

1. Невозможность изготовления на трубе участков с разными параметрами винтовых гофров (например, по углу подъема винтовой линии и высоте гофров), в том числе пересекающихся, за один проход трубы между роликами;

2. Низкая производительность из-за больших затрат труда и времени на переналадку оборудования при последовательном изготовлении на трубе участков с разными типоразмерами гофров по высоте и углу подъема винтовой линии (сначала необходимо изготовить участок трубы с одними параметрами винтовых гофров, а затем - с другими);

3. Низкое качество из-за невозможности приложения крутящих моментов к участкам трубы для корректировки очагов деформации в процессе формообразования гофров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами, содержащее станину, установленные на ней головку с размещенными в ней вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формообразующими роликами и узел рабочего перемещения трубы, выполненный в виде двух захватов с приводами их перемещения вдоль оси устройства и вращения вокруг указанной оси (Патент RU 2167731, С2, 7, В 21 D 15/04. 27.05.2001).

Недостатком известного способа являются ограниченные технологические возможности, выражающиеся в следующем:

1. Невозможность изготовления на трубе участков с гофрами разной высоты и с разными углами подъема их винтовой линии, в том числе с пересекающимися гофрами, за один проход трубы между роликами;

2. Низкая производительность из-за больших затрат труда и времени на переналадку оборудования при последовательном изготовлении на трубе участков с гофрами разного типоразмера по высоте и углу подъема винтовой линии;

3. Низкое качество из-за невозможности корректировки положения формующих элементов относительно друг друга в процессе формообразования гофров.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества.

Для решения поставленной задачи устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами, содержащее станину, установленные на ней головку с размещенными в ней вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формообразующими роликами и узел рабочего перемещения трубы, выполненный в виде двух захватов с приводами их перемещения вдоль оси устройства и вращения вокруг указанной оси, снабжено дополнительной головкой и приводом перемещения головок вдоль оси устройства, а каждая головка снабжена планшайбой с установленными на ней механизмами радиального перемещения и поворота формообразующих роликов относительно оси устройства, выполненной с возможностью вращения вокруг оси устройства.

Обе головки могут быть размещены между захватами. Привод перемещения головок вдоль оси устройства может быть выполнен с возможностью перемещения головок или одновременно, или раздельно. Привод перемещения головок вдоль оси устройства может быть выполнен с возможностью одновременного перемещения головок или с одинаковой, или с разными скоростями. Привод перемещения головок вдоль оси устройства может быть выполнен с возможностью одновременного перемещения обоих головок или в одну и ту же, или в разные стороны. Планшайба может быть снабжена приводом вращения ее вокруг оси устройства. Приводы вращения планшайб вокруг оси устройства могут быть выполнены с возможностью вращения их или одновременно, или раздельно. Приводы вращения планшайб вокруг оси устройства могут быть выполнены с возможностью их одновременного вращения или с одинаковой, или с разными скоростями. Приводы вращения планшайб вокруг оси устройства могут быть выполнены с возможностью их одновременного вращения или в одном и том же, или в разных направлениях. Механизмы радиального перемещения и поворота формообразующих роликов могут быть снабжены приводами, выполненными с возможностью или одновременного, или раздельного перемещения и поворота роликов в любом сочетании. Приводы перемещения и вращения захватов, перемещения головок, вращения планшайб, перемещения и поворота формообразующих роликов могут быть выполнены с возможностью ручного или дистанционного, или автоматизированного, или автоматического управления.

Размещение обеих головок между захватами дает возможность согласовывать параметры очагов деформации и, следовательно, повысить качество. Выполнение привода перемещения головок вдоль оси устройства с возможностью перемещения головок или одновременно, или раздельно позволяет увеличить число сочетаний регулируемых факторов, влияющих на формообразование гофров, следовательно, повысить качество. Выполнение привода перемещения головок вдоль оси устройства с возможностью одновременного перемещения головок или с одинаковой, или с разными скоростями позволяет еще увеличить число сочетаний регулируемых факторов, влияющих на формообразование гофров, и, следовательно, повысить качество. Выполнение привода перемещения головок вдоль оси устройства с возможностью одновременного перемещения обеих головок или в одну и ту же, или в разные стороны позволяет еще более увеличить число сочетаний факторов, влияющих на формообразование гофров, следовательно, повысить качество. Снабжение планшайбы приводом вращения ее вокруг оси устройства увеличивает производительность. Выполнение приводов вращения планшайб вокруг оси устройства с возможностью вращения их или одновременно, или раздельно позволяет еще увеличить производительность. Выполнение приводов вращения планшайб вокруг оси устройства с возможностью их одновременного вращения или с одинаковой, или с разными скоростями позволяет еще более увеличить производительность. Выполнение приводов вращения планшайб вокруг оси устройства с возможностью их одновременного вращения или в одном и том же, или в разных направлениях позволяет оптимизировать параметры очагов деформации и тем самым повысить качество. Снабжение механизмов радиального перемещения и поворота формообразующих роликов приводами, выполненными с возможностью или одновременного, или раздельного перемещения и поворота роликов в любом сочетании, расширяет диапазон геометрических параметров изготавливаемых гофров и, следовательно, увеличивает технологические возможности. Выполнение приводов перемещения и вращения захватов, перемещения головок, вращения планшайб, перемещения и поворота формообразующих роликов с возможностью ручного или дистанционного, или автоматизированного, или автоматического управления расширяет технологические возможности, повышает производительность и качество.

На фиг.1 схематично показан общий вид устройства; на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 показан вид В на фиг.2 - ролики повернуты в одну сторону относительно оси устройства; на фиг.5 показан разрез А-А на фиг.1 - планшайбы повернуты относительно друг друга; на фиг.6 показан вид В на фиг.2 - ролики повернуты в разные стороны относительно оси устройства.

Устройство включает в себя станину 1, на которой установлены головки 2, 3, снабженные планшайбами 4, 5. На планшайбах 4, 5 размещены механизмы радиального перемещения 6, 7 формообразующих роликов 8, 9, которые установлены на осях 10, 11. Механизмы радиального перемещения 6, 7 могут быть выполнены в любом известном виде (втулка, вал, корпус и т.п. с одной степенью подвижности); например на фиг.1 показан вариант втулок 6, 7, имеющих возможность поступательного перемещения вдоль осей 12, 13, расположенных перпендикулярно к оси устройства 14. На планшайбах 4, 5 размещены механизмы радиального вращения 15, 16 формообразующих роликов 8, 9 вокруг осей 12, 13. Механизмы радиального поворота 15, 16 также могут быть выполнены в любом известном виде (втулка, вал, корпус и т.п. с одной степенью подвижности); например, на фиг.1 показан вариант расположенных во втулках 6, 7 валов 15, 16, имеющих возможность вращения вокруг осей 12,13. На валах 15, 16 установлены оси 10, 11 с роликами 8, 9. Механизмы радиального перемещения 6, 7 и радиального поворота 15, 16 формообразующих роликов 8, 9 снабжены приводами (на чертежах не показаны), в качестве которых могут быть использованы приводы любого известного типа. Планшайбы 4, 5 снабжены приводами вращения их 17, 18 вокруг оси устройства 14. На фиг.1 показан вариант зубчатого зацепления планшайб 4, 5 с приводами 17, 18. Головки 2, 3 снабжены приводами 19, 20 перемещения их вдоль оси устройства 14. Захваты 21, 22 трубы 23, на которой образуют гофры 24, 25 и впадины 26, 27, снабжены приводами их вращения 28, 29 вокруг оси устройства 14 и перемещения 30, 31 вдоль упомянутой оси. В качестве приводов 17...20, 28...31 могут быть использованы любые известные типы приводов, например силовые цилиндры, электромеханические зубчатые, червячные, реечные, цепные и т.п. Приводы 17...20, 28...31 могут быть снабжены элементами, обеспечивающими возможность их отключения от соответствующих механизмов.

Устройство работает в следующей последовательности.

Исходную трубу-заготовку 23 вводят в рабочее пространство роликов 8, 9, зажимают ее в захватах 21, 22; при этом продольная ось трубы 23 совпадает с осью устройства 14. Включают приводы осевого перемещения 30, 31 и вращения 28, 29; захваты 21, 22 начинают перемещаться вдоль оси устройства 14 со скоростью V₁, V₂ соответственно и вращаться вокруг нее со скоростью ω₁, ω₂, передавая крутящие моменты M₁, М₂ и осевые усилия P₁, Р₂ трубе 23 и перемещая ее между роликами 8, 9. Посредством механизмов 6, 7 ролики 8, 9 из исходного положения перемещают к оси устройства 23 на расстояние δ₁, δ₂ (фиг.2, 3) соответственно. Ролики 8, 9, вращаясь от взаимодействия с трубой 23 вокруг осей 10, 11, деформируют ее, образуя винтовые гофры 24, 25 и впадины 26, 27; при этом ролики 8, 9 предварительно поворачивают на угол α°₁, α°₂ (фиг.4). При изготовлении гофров с увеличенной высотой углы α°₁, α°₂ устанавливают равными между собой (фиг.4); расстояние δ₂ устанавливают меньшим, чем δ₁ (фиг.2, 3). Посредством приводов 19, 20 головки 2, 3 перемещают с тем, чтобы расположить ролики 8, 9 на расстоянии L₁ между ними. При помощи приводов 17, 18 поворачивают планшайбы 4, 5 относительно друг друга на угол γ° (фиг.5). Расстояние L₁ между роликами 8, 9 и угол γ° выбирают с таким расчетом, чтобы соответствующие пары роликов 8, 9 находились на одной и той же винтовой линии, т.е. производили формообразование одной и той же впадины 26, 27, расположенной между соседними гофрами 24, 25. Таким образом, ролики 9 деформируют трубу 23 с формообразованием гофров 24 и впадин 26 с высотой h₁ (фиг.2), ролики 8 деформируют гофры 24 и впадины 26 с формообразованием гофров 25 и впадин 27 увеличенной высоты h₂ (фиг.3). После того как на требуемом по длине участке трубы 23 образуют винтовые гофры 25 приводы перемещения 30, 31 и вращения 28, 29 отключают (захваты 21, 22 останавливаются), ролики 8, 9 отводят от оси устройства 14 в исходное положение, трубу 23 извлекают из захватов 21, 22 и из рабочей зоны роликов 8, 9. При изготовлении пересекающихся гофров углы α°₁, α°₂ устанавливают равными между собой по величине, но противоположными по направлению (фиг.6); расстояния δ₂ и δ₁ могут быть равными или отличаться по величине. Планшайбы 4, 5 посредством приводов 17, 18 вращают относительно друг друга и трубы 23 со скоростью ω₃, ω₄ соответственно. Ролики 8 деформируют гофры 24 и впадины 26 с формообразованием пересекающихся с ними гофров 25 и впадин 27. При этом происходит деформирование гофров 24 и впадин 26, в результате чего они преобразуются в дискретные фрагменты винтовых гофров и впадин (фиг.6). После изготовления на трубе 23 требуемого участка с пересекающимися гофрами приводы перемещения 30, 31 и вращения 28, 29 захватов 21, 22 и вращения 17, 18 планшайб 4, 5 отключают, ролики 8, 9 отводят от оси устройства 14 в исходное положение, трубу 23 извлекают из захватов 21, 22 и из рабочей зоны роликов 8, 9. В процессе формообразования гофров головки 2, 3 могут перемещать со скоростью V₃, V₄, V₅, V₆ (фиг.1). Передаваемые на трубу 23 осевые усилия P₁, P₂, крутящие моменты M₁, M₂, скорости перемещения захватов 21, 22 V₁, V₂ и головок 2, 3 V₃, V₄, V₅, V₆, скорости вращения захватов 21, 22 ω₁, ω₂ и планшайб 4, 5 ω₃, ω₄, углы поворота роликов 8, 9 α°₁, α°₂ и планшайб 4, 5 γ°, а также расстояние L₁ между роликами 8, 9 выбирают в зависимости от энергосиловых (например, физико-механических свойств материала трубы, параметров очага деформации, характеристик оборудования и т.п.), геометрических (например, L₁/D, L₂/D, L₃/D, h/D, s/D β°₁, β°₂, где L₁ -расстояние между роликами 8 и 9, L₂ - длина участка трубы 23, удаляющегося от роликов 8, L₃ - длина участка трубы 23, приближающегося к роликам 9, D - наружный диаметр трубы, s - толщина стенки трубы, h - высота гофров, β°₁, β°₂ - углы подъема винтовой линии гофров и т.п.) и некоторых других факторов (например, формы поперечного сечения, числа гофров и т.п.) конкретного технологического процесса. Указанные силовые, скоростные и геометрические параметры могут быть реализованы приводами 17, 18, 19, 20, 28, 29, 30, 31 в режимах ручного, дистанционного, автоматизированного или автоматического управления. При необходимости ролики 8, 9 могут поворачивать вокруг осей 12, 13 в процессе формообразования гофров для изготовления на трубе участков с гофрами, угол подъема винтовой линии которых является величиной переменной. На трубе может быть изготовлено несколько участков с гофрами. Кроме винтовых гофров на трубе могут быть изготовлены кольцевые гофры (α°₁=α°₂=90°); при этом приводы 30, 31 отключают. Могут быть изготовлены гофры прямолинейные, параллельные продольной оси трубы (α°₁=α°₂=0°); при этом приводы 17, 18, 28, 29 отключают.

Предложенное устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами позволяет расширить диапазон параметров изготавливаемых гофров (в частности, увеличить их высоту, получить на трубе гофры с разными углами подъема винтовой линии), получить пересекающиеся гофры, снизить время и трудозатраты на переналадку оборудования, что расширяет технологические возможности, повышает производительность и качество.

1. Устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами, содержащее станину, установленные на ней головку с размещенными в ней вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формообразующими роликами и узел рабочего перемещения трубы, выполненный в виде двух захватов с приводами их перемещения вдоль оси устройства и вращения вокруг указанной оси, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной головкой и приводом перемещения головок вдоль оси устройства, а каждая головка снабжена выполненной с возможностью вращения вокруг оси устройства планшайбой с установленными на ней механизмами радиального перемещения и поворота формообразующих роликов относительно оси устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обе головки размещены между захватами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод перемещения головок вдоль оси устройства выполнен с возможностью их одновременного перемещения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод перемещения головок вдоль оси устройства выполнен с возможностью их раздельного перемещения.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод перемещения головок вдоль оси устройства выполнен с возможностью их перемещения с одинаковой скоростью.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод перемещения головок вдоль оси устройства выполнен с возможностью их перемещения с разными скоростями.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод перемещения головок вдоль оси устройства выполнен с возможностью их перемещения в одну и ту же сторону.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод перемещения головок вдоль оси устройства выполнен с возможностью их перемещения в разные стороны.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что планшайбы снабжены приводами вращения их вокруг оси устройства.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводы вращения планшайб вокруг оси устройства выполнены с возможностью их одновременного вращения.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводы вращения планшайб вокруг оси устройства выполнены с возможностью их раздельного вращения.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводы вращения планшайб вокруг оси устройства выполнены с возможностью их вращения с одинаковой скоростью.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводы вращения планшайб вокруг оси устройства выполнены с возможностью их вращения с разными скоростями.

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводы вращения планшайб вокруг оси устройства выполнены с возможностью их вращения в одну и ту же сторону.

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводы вращения планшайб вокруг оси устройства выполнены с возможностью их вращения в разные стороны.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизмы радиального перемещения и поворота формообразующих роликов снабжены приводами, выполненными с возможностью одновременного перемещения и поворота роликов.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизмы радиального перемещения и поворота формообразующих роликов снабжены приводами, выполненными с возможностью раздельного перемещения и поворота роликов в любом сочетании.