RU2486024C1 - Tube shaping device - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to production of pipes. Case working parts is composed of two or more spindles fitted one inside the other to turn about its lengthwise axis while rollers are fitted at spindle free ends on angle plates to run unobstructed in planes perpendicular to tube axis.

EFFECT: expanded processing performances, ease of etraction after shaping.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к трубопрофильному производству.The invention relates to the field of metal forming, and in particular to tube production.

Известно устройство для раздачи труб, содержащее конический пуансон, устанавливаемый на тяговом стержне (см. И.Л.Перлин, М.З.Ерманок. Теория волочения, М., Металлургия, 1971, с.76). При протягивании пуансона через внутренний канал трубы происходит увеличение внутреннего и наружного диаметра трубы (раздача трубы).A device for distributing pipes containing a conical punch mounted on a pull rod (see I.L. Perlin, M.Z. Yermanok. Drawing theory, M., Metallurgy, 1971, p. 76). When pulling the punch through the inner channel of the pipe, an increase in the inner and outer diameter of the pipe (pipe distribution).

Недостатком такого устройства является наличие трения скольжения между пуансоном и стенкой трубы, что приводит к возникновению значительных осевых усилий на тяговом стержне. Кроме того, при неблагоприятном течении процесса это может приводить к появлению продольных рисок на трубе, обрыву тягового стержня. С применением указанного устройства является невозможным раздача участка трубы, находящегося между двумя другими участками меньшего диаметра, ограничена величина радиальной деформации (величина раздачи) вследствие неблагоприятного характера напряженного состояния металла трубы, является необходимым применение качественных смазок для внутренней поверхности трубы. Следует отметить также невозможность использования указанного устройства для получения на трубе профиля с большими углами наклона по отношению к оси трубы, в частности, кольцевых ребер или сетчатой накатки.The disadvantage of this device is the presence of sliding friction between the punch and the pipe wall, which leads to the occurrence of significant axial forces on the traction rod. In addition, with an unfavorable course of the process, this can lead to the appearance of longitudinal marks on the pipe, to the breakage of the traction rod. Using this device, it is impossible to distribute a portion of the pipe between two other sections of a smaller diameter, the amount of radial deformation (amount of distribution) is limited due to the unfavorable stress state of the pipe metal, it is necessary to use high-quality lubricants for the inner surface of the pipe. It should also be noted the impossibility of using this device to obtain a profile on the pipe with large angles of inclination with respect to the axis of the pipe, in particular, annular ribs or mesh knurling.

Известно устройство для раздачи труб (патент WIPO WO 2007/017355 от 15/02/2007), содержащее тяговый стержень с концевым упором, на котором установлены два элемента, центрирующих раздающий элемент по коническим поверхностям. При приложении тягового усилия к тяговому стержню два элемента воздействуют на раздающий элемент, что приводит к увеличению его диаметра. При проталкивании рассмотренного элемента через трубу и происходит ее раздача.A device for distributing pipes (patent WIPO WO 2007/017355 of 02/15/2007) containing a traction rod with an end stop on which two elements are installed that center the distributing element on conical surfaces is known. When traction is applied to the traction rod, two elements act on the distribution element, which leads to an increase in its diameter. When pushing the considered element through the pipe and its distribution occurs.

К недостаткам этого устройства следует отнести малую величину возможной радиальной раздачи трубы, наличие трения скольжения между трубой и раздающим элементом и необходимость использования и нанесения качественных смазок, а также затрудненное использование устройства при неблагоприятных условиях трения. Как и для вышеприведенного аналога, сохраняются также ограничения по типам возможного профиля внутренней поверхности трубы.The disadvantages of this device include the small possible radial distribution of the pipe, the presence of sliding friction between the pipe and the distributing element and the need to use and apply high-quality lubricants, as well as the difficult use of the device under adverse friction conditions. As for the above analogue, there are also restrictions on the types of possible profile of the inner surface of the pipe.

Известно устройство для закрепления труб в решетках (а.с. СССР №845995, опубл. 15.07.81, Б.И. №26). Устройство содержит разжимную цангу с лепестками, имеющими радиальные разрезы и конический шток, причем лепестки цанги выполнены с разрезами по хордам, а разрезы по радиусам выполнены перпендикулярно разрезам по хордам.A device is known for securing pipes in gratings (AS USSR No. 845995, publ. 15.07.81, B.I. No. 26). The device comprises an expandable collet with petals having radial cuts and a conical rod, moreover, the collet petals are made with cuts along the chords, and the cuts along the radii are made perpendicular to the cuts along the chords.

Недостатком устройства является то, что элементы самого устройства (лепестки цанги) перемещаются внутри устройства со скольжением, что приводит к необходимости приложения значительных усилий на коническом штоке. Цанга в разжатом состоянии заклинивается в трубе, что сильно ограничивает длину раздаваемого участка трубы до длины рабочего участка устройства. Устройство такого типа не может быть использовано для раздачи труб с повышенной толщиной стенки и на значительной длине, что ограничивает область его применения.The disadvantage of this device is that the elements of the device itself (petals collet) move inside the device with sliding, which leads to the need for significant efforts on the conical rod. The collet in the open state is jammed in the pipe, which greatly limits the length of the pipe section being distributed to the length of the working section of the device. A device of this type cannot be used to distribute pipes with increased wall thickness and considerable length, which limits its scope.

Известно устройство для развальцовки труб по патенту России RU 2.144.128 от 10.01.2000. Устройство содержит корпус с центральным каналом, муфтовыми и ниппельными концами для присоединения и рабочей частью, на которой размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях. Углубления не являются опорными частями для роликов, поскольку имеется зазор между этими углублениями и роликом. Сами ролики опираются в осевом направлении снизу на оси, а сверху на подшипники скольжения и закреплены во втулках подшипников штифтами. Ролики имеют коническую форму.A device for expanding pipes according to the patent of Russia RU 2.144.128 from 10.01.2000. The device comprises a housing with a central channel, coupling and nipple ends for connection and a working part, on which rollers are mounted, mounted on axes inclined with respect to the axis of the housing. The recesses are not supporting parts for the rollers, since there is a gap between these recesses and the roller. The rollers themselves are supported in the axial direction from below on the axis, and from above on the plain bearings and are fixed in the bearing bushings with pins. The rollers are conical in shape.

Недостатками прототипа является отсутствие регулировки радиального положения роликов, что приводит к затрудненной подаче устройства в трубу. Несмотря на имеющее место качение по рабочей поверхности роликов и трубы, устройство содержит силовые подшипниковые узлы с трением скольжения. Кроме того, опора ролика производится по кольцевой торцовой поверхности, а возникающее при этом трение скольжения может приводить к повышенному износу указанного опорного узла. Конструкция ролика не содержит калибрующего пояска, что снижает точность раскатки. Устройство не может быть использовано при раздаче участка трубы, расположенного между двумя другими участками трубы меньшего диаметра.The disadvantages of the prototype is the lack of adjustment of the radial position of the rollers, which leads to difficulties in feeding the device into the pipe. Despite the rolling on the working surface of the rollers and pipes, the device contains power bearing units with sliding friction. In addition, the roller is supported along the annular end surface, and the sliding friction resulting from this can lead to increased wear of the indicated support unit. The design of the roller does not contain a calibrating belt, which reduces the accuracy of rolling. The device cannot be used when distributing a pipe section located between two other pipe sections of a smaller diameter.

В качестве прототипа принято устройство для раздачи труб по патенту RU 2337781 C1 от 10.11.2008, Бюл. №31, включающее корпус, имеющий присоединительную и рабочую части и содержащий центральный осевой канал, рабочие ролики, установленные под углом к оси корпуса, отличающееся тем, что рабочая часть корпуса содержит два последовательно расположенных участка - конический опорный и конический упорный, причем конический упорный участок имеет больший, чем конический опорный, угол конусности, на коническом опорном участке параллельно образующим нанесены цилиндрические канавки, являющиеся опорами рабочих роликов, рабочие ролики содержат цилиндрический профилирующий и конический упорно-калибрующий участки и помещены в коническом роликодержателе, снабженном приводом его осевого перемещения, а, кроме тою, отличающееся тем, что привод роликодержателя выполнен в виде кольцевого гидравлического цилиндра с поршнем, установленного соосно с корпусом устройства.As a prototype adopted a device for the distribution of pipes according to patent RU 2337781 C1 from 10.11.2008, bull. No. 31, comprising a housing having a connecting and working parts and containing a Central axial channel, working rollers installed at an angle to the axis of the housing, characterized in that the working part of the housing contains two consecutive sections - conical supporting and conical resistant, and the conical resistant section has a taper angle greater than the conical support, on the conical support section, cylindrical grooves are applied parallel to the generators, which are the supports of the working rollers, the working rollers contain cylin nonstoichiometric profiling and conical thrust templating portions and placed in a conical annular body provided with a drive of its axial movement, and besides toyu, characterized in that the drive roller holder is made in the form of an annular hydraulic cylinder with a piston mounted coaxially to the body of the device.

Недостатком прототипа является наличие совмещения в наружной поверхности роликов двух функций - рабочей (профилирующей или раскатывающей) и опорной. Таким образом, устройство в значительной степени ограничено лишь применением его для раздачи цилиндрических участков, тогда как использование его для накатки профиля требует изменения в конструкции роликов и опорной части корпуса устройства. Кроме того, использование устройства для профилирования или раскатки труб со значительно коррозировавшей, загрязненной или поврежденной внутренней поверхностью приведет к повышенному износу опорных поверхностей роликов и корпуса устройства.The disadvantage of the prototype is the presence of the combination in the outer surface of the rollers of two functions - working (profiling or rolling) and support. Thus, the device is largely limited only by its use for distributing cylindrical sections, while its use for knurling a profile requires a change in the design of the rollers and the supporting part of the device body. In addition, the use of a device for profiling or rolling pipes with significantly corroded, contaminated or damaged inner surfaces will lead to increased wear of the bearing surfaces of the rollers and the housing of the device.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность раздачи участков трубы с возможностью нанесения на внутреннюю поверхность трубы профиля произвольной формы, в том числе, с направлением гофров или выступов, перпендикулярным оси трубы. Также задачей является повышение долговечности устройства путем конструктивного разделения рабочих и опорных участков роликов.The objective of the invention is to provide a device that allows the distribution of pipe sections with the possibility of applying to the inner surface of the pipe an arbitrary shape profile, including with the direction of the corrugations or protrusions perpendicular to the axis of the pipe. Another objective is to increase the durability of the device by constructive separation of the working and supporting sections of the rollers.

Задача решается созданием устройства для раздачи труб роликами, включающего корпус, имеющий присоединительную и рабочую части и содержащий центральный осевой канал, а также рабочие ролики.The problem is solved by creating a device for distributing pipes with rollers, including a housing having a connecting and working parts and containing a Central axial channel, as well as working rollers.

Новым в устройстве является то, что рабочая часть корпуса выполнена в виде двух или более шпинделей, установленных один внутри другого с возможностью поворота относительно своей продольной оси, а ролики установлены с возможностью свободного вращения в плоскостях, перпендикулярных оси трубы, на концевых участках шпинделей посредством эксцентриковых опор.New in the device is that the working part of the housing is made in the form of two or more spindles mounted one inside the other with the possibility of rotation relative to its longitudinal axis, and the rollers are mounted with the possibility of free rotation in planes perpendicular to the axis of the pipe at the end sections of the spindles by means of eccentric supports.

Такое техническое решение позволяет производить профилирование на произвольном участке трубы, причем обеспечивается возможность легкого извлечения устройства после завершения профилирования. Конструкция роликов предполагает использование унифицированных подшипниковых узлов с возможностью изоляции подшипников от внешних воздействий при помощи уплотнений различного рода. При этом является возможным выполнение роликов с наружным профилем в виде выступов и впадин, с сетчатым рифлением, со спиральным и кольцевым профилем и др., что обеспечивает получение ответных профилей на внутренней поверхности трубы. Возможно также применение устройства для раздачи труб, например, при соединении в муфтах, а также при изготовлении гофрированных труб и сильфонов.Such a technical solution allows profiling in an arbitrary section of the pipe, and it is possible to easily remove the device after the completion of profiling. The design of the rollers involves the use of standardized bearing units with the possibility of isolating the bearings from external influences using seals of various kinds. At the same time, it is possible to make rollers with an external profile in the form of protrusions and depressions, with mesh corrugation, with a spiral and ring profile, etc., which provides response profiles on the inner surface of the pipe. It is also possible to use a device for distributing pipes, for example, when connecting in couplings, as well as in the manufacture of corrugated pipes and bellows.

Конструкция устройства в исполнении с двумя роликами показана на фиг.1, на фиг.2 показано положение роликов при профилировании. На фиг.3 показано исполнение устройства с тремя роликами, на фиг.4 - рабочее положение роликов для этого исполнения.The design of the device in the performance with two rollers is shown in figure 1, figure 2 shows the position of the rollers during profiling. Figure 3 shows the design of the device with three rollers, figure 4 - the working position of the rollers for this design.

Устройство содержит два или более ролика 1, имеющих конический заходный и профилирующий, а также цилиндрический калибрующий участки каждый. На профилирующей и калибрующей частях роликов может быть нанесено профилирование. Ролики установлены на эксцентриковых участках корпуса 2 и шпинделя (шпинделей) 3 устройства при помощи подшипниковых узлов 4, обеспечивающего возможность свободного вращения ролика вокруг своей оси (оси вращения роликов показаны тонкой осевой линией). Корпус установлен на главной опоре вращения 7. Шпиндели 3 представляют собой внутреннюю и полые внешние трубчатые детали с эксцентриковыми участками для установки роликов на одном конце и присоединительной частью для привода или приводов поворота 5 - на другом. Присоединительная (правая) часть корпуса 2 сопряжена с приводом вращения 6, обеспечивающего вращение устройства в целом относительно общей оси шпинделей (показана толстой осевой линией). На вращающейся части этого привода 6 установлено устройство для поворота внутреннего или внутренних шпинделей 5, обеспечивающее поворот шпинделей 3 на требуемый угол.The device contains two or more rollers 1 having a conical entry and profiling, as well as a cylindrical calibrating sections each. Profiling can be applied to the profiling and calibrating parts of the rollers. The rollers are installed on the eccentric sections of the housing 2 and the spindle (spindles) 3 of the device using bearing assemblies 4, which allows the roller to rotate freely around its axis (the axis of rotation of the rollers are shown by a thin axial line). The housing is mounted on the main support of rotation 7. The spindles 3 are internal and hollow external tubular parts with eccentric sections for mounting the rollers at one end and a connecting part for the drive or rotation drives 5 on the other. The connecting (right) part of the housing 2 is coupled to a rotation drive 6, which ensures the rotation of the device as a whole relative to the common axis of the spindles (shown by a thick center line). On the rotating part of this drive 6 is installed a device for turning the internal or internal spindles 5, providing rotation of the spindles 3 to the desired angle.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Труба 8 при помощи вспомогательного устройства для перемещения, например, рольганга или тянущих роликов, надевается на блок шпинделей устройства таким образом, что ролики размещаются внутри трубы напротив участка, подлежащего профилированию. Труба застопоривается от вращения вокруг своей оси при помощи зажима, например, фрикционного. При помощи устройства поворота 5 шпиндель или шпиндели 3 разворачиваются в рабочее положение (показано на фиг.2 для двухроликового и на фиг.4 для трехроликового исполнения устройства). Для двухроликового устройства предпочтительный угол поворота шпинделя 3 составляет 180°, для трехроликового - 150° для каждого из шпинделей 3 (в противоположных направлениях). При этих углах достигается максимальный диаметр описанной окружности устройства. При повороте происходит вдавливание рабочей поверхности роликов 1 во внутреннюю поверхность трубы 7 за счет наличия эксцентриситета на опорных участках корпуса 2 и шпинделей 3.The pipe 8, with the aid of an auxiliary device for moving, for example, a roller table or pulling rollers, is put on the spindle block of the device so that the rollers are placed inside the pipe opposite the section to be profiled. The pipe is blocked from rotation around its axis by means of a clamp, for example, a friction one. Using the rotation device 5, the spindle or spindles 3 are deployed to the operating position (shown in Fig. 2 for a two-roller and in Fig. 4 for a three-roller device). For a two-roller device, the preferred angle of rotation of the spindle 3 is 180 °, for a three-roller device, 150 ° for each of the spindles 3 (in opposite directions). At these angles, the maximum diameter of the circumference of the device is achieved. When turning, the working surface of the rollers 1 is pressed into the inner surface of the pipe 7 due to the presence of eccentricity on the supporting sections of the housing 2 and the spindles 3.

После того как ролики 1 занимают вышеописанные положения, включается привод вращения 6, за счет чего ролики 1 начинают, под действием совместно вращающегося блока корпуса 2 и шпинделей 3, обкатывать внутреннюю поверхность трубы 7 (совершая при этом планетарное движение). За счет тягового устройства возможно синхронное перемещение трубы, причем, как непосредственно в процессе обкатки, так и между профилированием отдельных участков (при исходном, нерабочем положении роликов).After the rollers 1 occupy the above positions, the rotation drive 6 is turned on, due to which the rollers 1 begin, under the action of the jointly rotating block of the housing 2 and the spindles 3, to run in the inner surface of the pipe 7 (making planetary motion). Due to the traction device, synchronous movement of the pipe is possible, moreover, both directly during the running-in process, and between the profiling of individual sections (with the initial, inoperative position of the rollers).

После того как необходимый участок трубы 7 будет отпрофилирован или деформирован путем раздачи, поворотом шпинделей 3 возвращают ролики 1 в исходное положение, после чего трубу 7 снимают с рабочей части устройства, и процесс профилирования может быть повторен.After the necessary section of the pipe 7 is profiled or deformed by distribution, by turning the spindles 3 the rollers 1 are returned to their original position, after which the pipe 7 is removed from the working part of the device, and the profiling process can be repeated.

Преимуществом описанного устройства является раздельное исполнение рабочей поверхности роликов 1 и их опорного узла, что позволяет изолировать подшипниковый узел 4 от неблагоприятных воздействий при профилировании в сложных условиях. Кроме того, устройство обеспечивает возможность нанесения профиля произвольной формы, например, винтового, кольцевого, продольного, сетчатого рифления и др., причем смена профиля осуществляется путем технологически несложной замены роликов 1.An advantage of the described device is the separate execution of the working surface of the rollers 1 and their support unit, which allows to isolate the bearing unit 4 from adverse effects during profiling in difficult conditions. In addition, the device provides the possibility of applying an arbitrary shape profile, for example, screw, annular, longitudinal, mesh corrugation, etc., and the profile is changed by technologically simple replacement of the rollers 1.

Claims (1)

Устройство для раздачи труб роликами, содержащее корпус, имеющий присоединительную и рабочую части с центральным осевым каналом, и рабочие ролики, отличающееся тем, что рабочая часть корпуса выполнена в виде двух или более шпинделей, установленных один внутри другого с возможностью поворота относительно своей продольной оси, а рабочие ролики установлены на концевых участках шпинделей посредством эксцентриковых опор с возможностью свободного вращения в плоскостях, перпендикулярных оси трубы. A device for distributing pipes with rollers, comprising a housing having connecting and working parts with a central axial channel, and working rollers, characterized in that the working part of the housing is made in the form of two or more spindles mounted one inside the other with the possibility of rotation about its longitudinal axis, and the working rollers are installed on the end sections of the spindles by means of eccentric bearings with the possibility of free rotation in planes perpendicular to the axis of the pipe.

Images