Технологический инструмент для периодической прокатки труб

 

Союз Советскин

Социалистические

Республик (li) 733749 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 26.08.77 (21) 2519516/22-02

В 2 1 В 2 1/00 с присоединением заявки №

Всудерстеенный комитет (23) П риоритет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень ¹18 (53) УДК 621.771. ,06 58Я,4.002, .54(088.8) Дата опубликования описания 18 05 80

В. В. Кириченко, В. Н. Морозенко, А. Г. Палий, В. К. Uanzo, A. И. Семененко, Ю. Л. Хотимский и 3. Й. Островская

4 и ьчЯ j /pe (72) Авторы изобретения

Днепропетровский металлургический институт (71) Заявитель (54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ

ДЛЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано в качестве деформирующего инструмента при производстве бесшовных и сварных труб на станах холодной периодической прокатки труб.

Известен технологический инструмент для холодной периодической прокатки труб, содержащим пилигримовые валки, гребень ручья которых выполнен гиперболичес10 ким, и оправку с уменьшающимся поперечным сечением и с криволинейной образующей ее рабочей поверхности, образованной вогнутым и выпуклым гиперболическими участками (1).

Наличие выпуклого гиперболического участка на оправке нарушает принцип соответствия профилей образующих гребня ручья и оправки и при обратном ходе клети вызывает появление пиковых усилий, что приводит. к снижен-по качества поверхности и точности прокатывания труб.

Ф 2

Наиболее близким техническим решением к предложенному является технологический инструмент стана холодной периодической прокатки труб, содержащий пилигримовые валки, гребень ручья которых выполнен по параболе, и оправку уменьшающегося поперечного сечения с криволинейной образующей в виде параболы, порядок которой на единицу меньше параболы гребня ручья (2$.

Недостатками данного инструмента являются наличие геометрических рассогласований между профилями образующей оправки и образующей гребня ручья, неравномерность деформации по длине очага и повышение нагрузок на детали . клети при прокатке труднодеформируемых и толстостенных труб, а также низкое качество и точность при прокатке тонкостенных труб, что исключает возможность применения данной калибровки на труднодеформируемых марках сталей.

Кроме того, данное сочетание образующихся приводит к наличию пережима!

31

5 r 51861, О

3 73 до окончания обжимной зоны, что неблагоприятно отражается на стойкости инструмента, точности и качества прокатываемых труб.

Целью изобретения является повышение качества и точности геометрических размеров труб.

Цепь достигается тем, что в технологическом инструменте, содержащем нилигримовые валки, гребень ручья которых выполнен с криволинейной образующей, и оправку уменьшающегося поперечного сечения с криволинейной образуклцей ее рабочей поверхности, крйволинейные образующая гребня ручья и образующая рабочей поверхности оправки определены между собой как эволюта и эвольвента, параметры которых выражены, уравнением где R u S — радиус кривизны и длина дуги эвольвенты (образую-. щая оправки или гребня ручья).

R и S — радиус кривизны и длина дуги эволюты (образующая ручья или оправки).

Совместное применение образующих гребня ручья и образующей оправки, выб- ранных одна по отношению к другой как эволюта к своей эвольвенте, обеспечит повышенное качество поверхности и точности геометрии прокатываемых труб.

На чертеже представлен технологический инструмент при перемещении валков.

Технологический инструмент стана периодической прокатки труб содержит пилигримовые валки 1 (нижний валок не показан} с ручьями 2 уменьшающегося поперечного сечения и гребнем 3 ручья и оправку, имеющую хвостовик 4 и рабочую поверхность 5 с криволинейной образующей на обжимном участке и уменьшающимся поперечным сечением.

Криволинейные образуюп ая гребня ручья и образующая рабочей поверхности оправки выбраны одна по отношению к другой как эволюта к своей эвольвенте.

Криволинейная вогнутая образующая обжимного участка 1 рабочей поверх,ности оправки имеет длину дуги и переменный радиус кривизны К

Криволинейная образующая гребня ручЬя составлена из участков редуциро3749 4 вания, криволинейного обжимного и калибруюшего участков, которые характеризуются полярными углами соответственно Я,, и полярными радиусами р„, у, р, им ци На редуцирушем и обжимном участках переменное значение, а на калибрующем участке— постоянное.

Криволинейная образующая обжимно10 го участка, гребня ручья на валке 1 с длиной дуги Я и переменным радиусом кривизны Rq является эволютой, т.е. геометрическим местом центров кривизны и огибающей нормалей криволинейной образующей обжимного участка в рабочей поверхнос*и оправки.

Криволинейная образующая обжимного участка рабочей поверхности оправки с длиной дуги g и переменным радиусом

20 кривизны Р является эвольвентой, т.е, огибающей касательных к эволюте криволинейной образуюшей обжимного участка гребня ручья на валке.

Касательные к эволюте, т.е. криволинейной образующей обжимного участка гребня ручья, приведенные до пересечения с соответствующими точками эвольвенты к криволинейной образующей рабочей поверхности оправки при последоЗ0 вательных положениях 0,, 0, 0 центра поперечного сечения ручья валка являются одновременно нормалями к эвольвенте, т.е. криволинейной образующей на оправке.

35 Соотношение параметров, определяющих криволинейные образующей гребня ручья и образующей оправки, выражено уравнением где В. и 5 - радиус кривизны и длина дуги эвольвенты (образующая оправки или гребня ручья);

R и — радиус кривизны и длина

1 дуги эволюты (образующая гребня ручья или

I оправки) .

Инструмент работает следующим образом. Валки 1 разворачивают, а их центр 0 перемешают по прямой, параллельной оси оправки и лежащей с ней в одной плоскости от начальной точки 0 через последовательное положение центра 0 до конечного положения центра ОО, обжимая при этом металл по

733749

35 диаметру на участке редуцирования (угол ф. ) по диаметру и на обжимном участке (угол g ) по диаметру и толщине стенки.

При перемещении центра из точки 0 через точки 0. и 0 каждая точка образующей, например, обжимного участка гребня ручья движется с угловой скоростью UU<, направленной по касательной и образующей к этой точке.

Направление скорости образующей гребня совпадает с нормалью ксоответствующей точice образующей оправки и соответствует направлению нормальных сил при прямом и обратном ходах клети. Отсутствие рассогласований между направлениями скоростей точек гребня ручья и направлениями действия сил обжатия в определенных сечениях позволяет повысить эффективность процесса деформации за счет увеличения доли работы формоизменения и осуществления четкой связи между силовыми и скоростными параметрами процесса прокатки. Поскольку

25 эвольвенты являются параллельными и эквидистантными кривыми, у одной эволюты может быть бесчисленное МНо жество эвольвент, Если образующая гребня выполнена по эволюте, а образующая обжимного участка оправки по ее эвольренте, то, меняя лишь размеры оправки, можно прокатывать трубы с различным внутренним диаметром и толщиной стенки, с разными обжатиями по стенке, без смены калибров, что сократит вспомогательное время простоев стана, затрачиваемое на перевалку.

Если образующая гребня ручья выполнена по кривой, которая принята за эволюту, а параметры образующей обжимного криволинейного участка оправки найдены из соотношения между эвогпотой и ее эвольвентой независимо от формы и уравнения кривой — образующей греб- 4 ня ручья, то в любом сзчении очага де"формации соблюдается заданная величина нормальных сил — нормальных напряжений, т.е. заданный режим частных обжатий стенки, без рассогласований, Пластическая деформация протекает с заданными величинами и приращениями, в соответствии с заданными режимами.

Это позволяет избежать появления различных трещин, рисок и других дефектов на трубах.

В случае, когда эволютой является криволинейная образукнцая оправки, à ее эвольвенто и — образующая гребня ручья, работа трения на оправке без отклонений (рассогласований) соответствует заданному режиму, а величины нормальных напряжений по длине образующей гребня также соответствуют заданным.

В ряде случаев вообще не имеет значения образующую оправки или ручья принимать за эвольвенту или эволюту, что возможно, если уравнение эволюты и эвольвенты совпадают, например эволютой циклоиды является также циклоида, эвольвентой циклоиды — циклоида, то же самое справедливо и для логарифмической спирали.

Зволюта кривой легко определима, если кривая задана натуральным уравнением

К=И(Я (1)

Управление эволюты для кривой р ф() В =R—

1 ДЯ

Я„=R

При этом кривая Я = (5 ) является эвольвентой по отношению к своей эво- люте, уравнение которой имеет вид % =3 (5<3 ° йля заданной кривой 4=1 (Я,1

1 уравнение эвольвенты имеет вид

%=э„ 9„664 о

Если кривая, эволюту или эвольвенту которой необходимо определить, задана уравнением (1) в декартовой системе координат, то ее параметры, например длина дуги, определяются из уравнения

Х

Б=.J4

Радиус кривизны кривой, выраженьой уравнением (1), определяется из выражения

51+(v ) 1

Й= —, g И где, Q - координаты точек кривой.

В случае, когда кривая, эволюту и эвольвенту которой следует определить, задана уравнениемв полярной системе координат,. то длина %e дуги опреде-. ляется из уравненйя

733749 х

) у= cacn —, 2 б) ? +

Пенная линия трактриса р,=с

Логарифми- р = ca" ческая .

CHHP ?LTIb

$)= О"

Я=та логариЬмичес- д = с " кая спираль о логарифмическая спир аль яклоида R S =16о

2 2 циклоида 82+ 2= 46 оi2 циклоида R + 62= 6à2 а) У- ach—

Х б) Я== g

Полукубическая парабола

9/2 у= Ох ратичная у = ОХ 2.

: парабола у=Ох ратич- У о,х2 ная парабола полукубическая парабола

2. /3 2/3 2/-9 /3 астроида (/+ у) + (х у) = 2 астроида Х + у

2/3 2/9

Астроида х

6q89<

О Р1 У где S — длина дуги кривой;

О - полярный радиус кривой;

9 — полярный угол кривой.

2S

Трактриса R = О e - цепная линия

При использовании технологического инструмента за счет выполнения образующих оправки и гребня ручья как аволюты и авольвенты по отношению дру? к другу позволяет повысить точность геометрических размеров формы и качаство готовых труб и на 15-2О% снизить брак труб.

Формул а изобретения

Технологический инструмент для периодической прокатки труб, содержащий пилигримовые балки, гребень ручья которых выполнен с кр??волинейной образующей, и оправку уменьшающегося поперечного сечения с криволинейной образующей ее рабочей поверхности, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

??оЪыц?ения качества и точности геометрических размеров труб, криволинейные

Соотношения между эволютами и эвольвентами, конкретные их названия и уравнения приведены в таблице. образующая гребня ручья и образующая рабочей поверхности оправки определеиы между собой как эволюта и эвольвен с та,- параметры которых выражены уравнением где R и 5 — радиус кривизны и длина дуги эвольвенты (образу?ощая оправки ??ли гребни

P?b??)

Р дя — радиус кривизны и длина Ф ду? и аволюты (образутйцая гребня ручья или оправки) °

Источники ивформ ации, принятые во внимание прн экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

% 255893, кл. В 21 В 21/00, 1965, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 534261, кл. В 21 В 21/02, 1975.

733749

Составитель Н. Ларина

Редактор В. 1 рубченко Техред, A. Шепанская Корректор Г. Решетннк

Заказ 1953/11 Тираж 986 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Умцород, ул. Проектная, 4