Устройство для резки труб

 

патентно-теническ я

G,Î,.4ò1å .ý. Ц rà Х, ОП И АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<111 780992

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1201„79 (21) 2714354/25-08 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 231) 80„Бюллетень М43

Дата опубликования описания 2311„80 51) М. К.з

В 23 0 45/00

Государстввнный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

153) УДК 6 2 1. 9 37 . 3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Днепропетровский трубопрокатный завод им. Ленина и Московский трубный завод (71) Заявители (54) устРойстВо для резки тгуБ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а точнее к устройствам для резки труб станками с пильными дисками или фреэами.

Известны устройства для резки труб, включающие установленные на

Г-образной станине с возможностью регулирования межцентрового расстояния приводные опорные ролики, шпиндельный узел с. дисково фрезой, поддерживающие люнеты 11 .

Известные устройства имеют ряд недостатков. Так, операция загрузки станка совершается в осевом направлении на рабочей позиции, что.снижа- 15 ет производительность обработки.

Пильный диск или фреэа располагаются в перемещающейся перпендикулярно заготовке шпиндельной бабке, что снижает жесткость отрезного узла. Сложно 20 управлять перемещением шпиндельной бабки, особенно при часто изменяющихся размерах обрабатываемых труб. узел, и размещенные на верхнем основании коробки с возможностью качания, расположенные симметрично относительно одного иэ валов коробки с приводом от последнего, связанные синхрОниэатором корпуса, в которых на опорах и консольно закреплены ролики, расположенные таким образом, что образующие роликов выше образующей фреэы, причем один из корпусов снабжен шарнирно связанным с ним гидротормозом, а станина снабжена силовым цилиндром с прижимным роликом, размещенным соосно с фрезой и параллельно приводным роликам.

Каждый корпус кинематически связан с соответствующим поддерживающим люнетом. S

На фиг. 1 представлено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — вид A на фиг. 1, на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 — кинематическая схема в развертке, на фиг. 5 — гидротормоз в продольном разрезе; на фиг. 6 — расчетная схема для определения характера подачи трубы на фрезу, на фиг. 7 — упрощенная расчетная кинематическая схема, на фиг. 8 график изменения скорости подачи

Цель изобретения — повышение про- 25 иэводительности и качества обработки °

Цель достигается тем, что в устройство введены коробка скоростей,,в которой расположен шпиндельный 30

В.A.Ãðèíâàëüä, М.Г.Бердянский, Л.М.Эльянов, Ю.К.Невзоров, П.М.Гаврилин и A.Á.Ëàìèí

780992

55 трубы в зависимости от угла качания роликов, на фиг. 9 — таблица"с -исХодными промежуточными и конечными результатами, необходимыми для построения графиков на фиг. 8.

Устройство состоит (фиг.1) иэ коробки скоростей 1, к которой примыкает Г-образная стойка 2. Приводится коробка скоростей от двигателя 3, передающего вращение посредством клиноременной передачи 4 валу 5. От этого вала посредством шестерен 6-9 (фиг.2) вращение передается валам 10 и 11. Шестерня 12 вращает шестерню

13 с валом 14, на котором насажены шестерни 15 и 16 (фиг. 2 и 3). Шестерня 15, входя в зацепление с шес- 15 терней 17, насаженной на-Шййндель

18, приводит последний и насаженную на нем фрезу 19 во вращение. От шес-терни 16 вращение передается шестерням 20 и 21 (фиг.З), сидяцим на ва- щ лах 22 и 23. Эти валы смонтированы в корпусах 24 и 25, которые полыми цапфами опираются на опоры 26, размещенные на верхнем основании коробки скоростей.

На валах 22 и 23 насажены одинаковые шестерни 27, связанные с шестернями 28, на валах 29 которых насажены двухопорные ролики 30 и консольные 31. 30

Валы 29 опираются на подшипниковые опоры внутри корпусов 24 и 25.

На цапфы этих корпусов со стороны противоположной консольным роликам насажены синхронизаторы 32, которые могут быть выполнены либо в виде зуб чатых секторов (фиг.4), ибо в виде другой конструкции, например рычажными.

С этой же стороны цапфы с помощью муфт 33 связаны с валами 34, на кото- 4О рых насажены стойки 35 с роликами

36. Эти ролики и стойки образуют узел люнетов, предназначенный для поддержания трубы во время отрезки.

Количество люнетов определяется длиной обрабатываемых труб.

Корпус 24 шарнирно связан со штоком 37 гидроцилиндра 38. Подпоршневый объем цилиндра заполнен жидкостью и в корпусе его выполнены каналы Cl,,50 соединенные с дросселем 39. Посредством этих каналов жидкость сообщается с надпоршневым объемом гидроцилиндра. Под поршнем 40 расположена пружина 41 возврата. Шток 37 на . противоположном конце имеет резьбу с гайкой 42, которая может менять положение на штоке, изменяя положение проушины штока. В поршень 40 вмонтирован обратный клапан, состоящий иэ шарика 43, пружины 44 и полой гайки 4О

45. Описанный гидроцилиндр назван ййщ56торыоэом.

На стойке 2 стакана укреплены направляющие 46, силовой пневмоцилиндр

47, связанный с полэуном 48, несущим прижимной ролик 49. На станине станка смонтйрован ролик 50, являюцийся продолжением рольганга, по которому труба 51 подается на предварительную позицию устройства.

Расстояние между нижней обраэуюцей трубы 51 и верхней образующей фреэы 19 настраивается гайкой 42 и равно 1,5-2 мм. Расстояние Ь торца консольных роликов от торца трубы равно 2-5 мм.

Устройство работает следующим образом.

Труба 51 по рольгангу (на фиг.1 показан только один ролик 50 этого рольганга) подается в устройство и доходит до упора (не показанного на чертеже). Упор отстоит от плоскости резания на расстоянии, равном длине отрезки.

Затем в поперечном направлении она переносится и укладывается на неврацаюциеся ролики 30, 31 и люнеты.

С помощью гайки 42 устанавливают необходимый зазор t между трубой и инструментом. Включают станок. Приводные ролики и фреза вращаются в заданном направлении. Под действием силового цилиндра 47 опускается ползун 48 с роликом 49. Труба получает вращение. Под действием составляющей силы от усилия прижима жидкость в гидроцилиндре через каналы d и дрос- сель 39 из подпоршневой полости пере-! текает в чадпоршневую. Корпусы 24 и

25 поворачиваются в опорах 26 и одновременно с ними благодаря кинематической связи 33 поворачиваются на тот же угол стойки 35 с роликами

36 (люнеты). При этом труба 51 одновременно с вращением опускается (параллельно себе) на врацающуюся фреэу.

При их встрече начинается отрезка трубы. После прорезания толщины стенки процесс резания заканчивается.

Пневмоцилиндр 47 поднимает полэун 48.

Усилием сжатой пружины 41 поршень

40 и га ка 42 возвращаются в исходное положение. Жидкость при этом перетекает в нижнюю полость гидроцилиндра через обратный клапан, так как шарик 43 в этот момент, благодаря вакууму под поршнем, отходит от седла, сообщая обе полости гидроцилиндра между собой. Корпусы 24 и 25 занимают исходное положение. После отрезки труба 51 в поперечном направлении сбрасывается в карман, а на ее место укладывается следующая. Далее работа устройства повтоярется.

Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает равиомерную,(для практического использования) подачу трубы на инструмент.

Вывод зависимости скорости перемецения трубы (подача) от угла раствора приводных роликов и исследование этой зависимости приводятся ниже.

780992

Чтобы понять характер опускания трубы, перейдем от рассмотрения. фиг.3 к следующей расчетной схеме, основываясь на том, что постоянно обеспечивается контакт между трубой и роликами (фиг.б).

На данной схеме точками A и А,( обозначены центры роликов, точками

О и О(— центры шестерен 20 и 21, точкой  — центр сечения трубы.

Обозначим радиусы разведения роликов OA и О A g через R, а звенья !ц

AB u А4В обозначим через с. Величина с определяется по формуле

С p+ ) т

2 (1) где 0 р - диаметр ролика, DT — диаметр трубы.

Равные отрезки ОД и 04Д обозначим буквой d. Величина d.oïðåäåëÿåòñÿ по ле

Составляем еше одну пропорцию, из которой оПределяем длину отрезка АР

20 форму д«+ 1 мм (2)

Следует отметить, что конструктивно, например с помощью синхронизатора, можно обеспечить синхронное разведение роликов, поэтому на схеме (фиг.б) угловые скорости разведения и, следовательно, линейные скорости центров обоих роликов обозначены одинаково по абсолютной величине.

Получаем симиетричную рычажную систему, которую для удобства расчета -30 можно привести :: несколько упрощенной кинематической схеме, не повлияв на конечный результат.

На схеме доказано некоторое промежуточное положение системы, когда ры- 35 чаг ОА составляет с ве .тикальной осью угол ), в начальныи момент равный нулю (фиг. 7) .

Рассматривая звено AB как твердое тело, которое совершает плоско-парал- 40 лельное движение, можно записать Р Ут (3)

9: В

АР ВР

АР АК

ОА ОС

0А. АК

ОС (12) R /св - х х

АРГв Тх-) ) х (13) где точка Р— мгновенный центр скоростей — точка пересечения линий, 45 перпендикулярных векторам скоростей Vp и VT )

Vp — линейная скорость отведения ролика, V - линейная скорость опускания 50 т, убы, Находим геометрическую зависимость длин отрезков AP u ВР от величины х, которой обозначен отрезок AN, перпендикулярный 80 (в начальном положе- 55 нии — хо = 4).

Дополнительными построениями най-дены точки К и С такие, что отрезки

AK и ВР, а также ОС и Ай перпендикулярны друг другу соответственно.

Составляем очевидную пропорцию:

ОС АС (4)

Ф

АК РК где AC х - d (5)

0C R - (x - d) (6) хх - ви -х/св- х (7)

Подставляя значения иэ (5),(6) и ((7}/в (4), находим длину отрезка РК

РК- (8)

ОС

С2 к2

Рх = .)x-d) (9) хВВ )„d)9

Далее находим длину отрезка РВ, как сумму длин РВ и AN

РЬ- ) -d).х, с -х*

R -lx d)x

Если теперь припять, что скорость отведения роликов Vp постоянна, то из (3) можно получить зависимость скорости опускания трубы Vyov переменной величины х / / (14) /P АР

Если учесть (10) и (13), то

) - х Д -(X-à) (15), "T VP R R сях2

Иэ (1. ) можно получить более удобную для физического толкования зависиМость изменения скорости Vтот угла разведения роликов (р и записать следующее равенство (16)

"- с91П Ц) ) откуда

X с )х =) в П () + J (17) Пользуясь (17), приводим (15) к виду

2cR coscp9Rsdn2y

Y Yp св1п +

2 (18) Изменение скорости V> следует рассматривать на том участке, где угол <р меняется в интервале

9) в )х" 7 (19) 780992 -.-" где 9a — угол, на который расходятся ролики в момент окойчания обрезки трубы.

Этот момент можно описать величиной Н, на которую опускается труба, от начала- Движения.

Находим эту величину по формуле

Н =Д (20) где 5 — толщина стенки трубы, Ь вЂ” сумма первоначального зазора между фрезой и трубой и выхо- lO да фрезы после отрезки (величина постоянная).

Так как раствор между роликами регулируется в зависимости от диаметра трубы, можно определить зависи- 15 мость угла P„ от Н. Запишем в общем виде выражение для Н

Н = (ВО)„- (ВО)„, (21) где (ВО), - значение длины отрезка

BD в исходном положении, (ВО)К - значение длины отрезка

ВО в конечном положении.

Далее можно записать (ВО) = R +4 с - d, (22) 25

IBDl =йГятБ, „2Ю (23) q ) учитывая (22) и (23), перепишем (21) щ в виде (24) По формуле (24), зная Н, трудно З5 определить угол Ч к, поэтому при практических расчетах следует пользоваться графическим определением угла.

Для практических выводов по хаРак-4О теру изменения скорости V построим несколько графиков по формуле (18) для интервала углов (19).—

Все исходные данйые, а также промежуточные и конечные результаты, рассчитанные по выведенным формулам 45 и необходимые для построения графиков, сведены.в табл. 1.— . --Рассматривая построенные графики (фиг.8), можно сделать выводы, что закон изменения скорости опускания 50 трубы V> в функции от угла (p разведения роликов близок к линейному, скорость по абсолютной величине меняет ся незначительно — в диапазоне

0,025-0,05 мм/об, что является незначительным препятствием для практического осуществления постоянной вертикальной подачи трубы.

Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять загрузку станка в поперечном направлении, т.е. по кратчайшему пути, повысить жесткость отрезка узла благодаря монтажу шпинделя с инструментом в стационарной коробке скоростей, упростить управление узлом подачи, совместить узлы подачи и прижима трубы, а также обеспечить высокую перпендикулярность торца.

Формула изобретения

1. Устройство для резки труб, включающее установленные на Г-образной станине с возможностью регулирования межцентрового расстояния приводные опорные ролики, шпиндельный узел с дисковой фрезой, поддерживающие люнеты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, в устройство введены коробка скоростей, в которой расположен шпиндельный узел, и размещенные на верхнем

1 основании коробки с возможностью качания, расположенные симметрично относительно одного иэ валов коробки с приводом от последнего, связанные синхронизатором корпуса, в которых на опорах и консольно закреплены ролики, расположенные таким образом, что образующие роликов выше образующей фрезы, причем один из корпусов снабжен шарнирно связанным с ним гидротормоэом, а станина снабжена силовым цилиндром с прижимным роликом, размещенным соосно с фреэой и параллельно приводным роликам.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый корпус кинематически связан с соответствующим поддерживающим люнетом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1627160, кл. В 23 О 47/04, опублик. 08.01.76.

780992

Составитель М.Кольбич

Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Щомак

Редактор В.Данко

Заказ 8038/9 Тираж 1160 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб.,д. 4/5

4,АР» " ЬЪ Мб »» М

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4