Устройство для гибки труб

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности устройства для гибки труб в холодном состоянии за счет создания в зоне гиба упругого шарнира локальной упруго-пластической деформации материала трубы вращающимся раскатником. Сущность изобретения: устройство содержит привод подачи трубы вдоль раскатника и узел гибки, содержащий качающийся силовой цилиндр, шток которого через рычаг связан с исполнительным органом. Особенностью устройства является выполнение исполнительного органа узла гибки в виде патрона, связанного с силовым цилиндром через спаренные шарнирные параллелограммы чем обеспечивается схема чистого изгиба. Привод подачи трубы оснащен коробкой скоростей, а скорость поворота патрона гибки регулируется дросселем силового цилиндра, что обеспечивает получение требуемого радиуса гиба трубы. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам гибки труб в холодном состоянии за счет локальной упруго-пластической деформации материала стенки и может быть использовано для изготовления крутозагнутых мерных отводов для соединения труб.

Известны устройства для гибки труб, содержащие раскатную головку с разжимными роликами, клеть овального калибра и узел гибки с подвижным роликом [1] .

Недостатком устройства является ограниченная область применения: только для толстостенных труб из-за возможной потери прочности в сечении по изгибу и деформирования в силовых магистралях.

Известно устройство выбранное за прототип, где дополнительно перед клетью овального калибра со стороны подачи трубы установлена калибрующая клеть с приводными валками, которые взаимно перпендикулярны валкам клети овального калибра, а узел гибки выполнен в виде связанного с силовым качающимся цилиндром двуплечего рычага, несущего исполнительный орган - гибочный ролик и размещенного в пазу свободно установленного на оси барабана [2] .

Гибочная клеть позволяет повысить усилие, необходимое для стабильного протекания процесса гибки, и производить калибровку. Установка валков во взаимно перпендикулярных плоскостях повышает точность геометрической формы согнутой трубы.

При перемещении заготовки относительно гибочного ролика плоскость гиба поворачивается, что вызывает поворот барабана. Таким образом, следящая система позволяет снизить нагрузки.

Устройство обеспечивает гибку крупногабаритных тонкостенных труб и повышение их качества за счет суммарной деформации от обжатия предварительно овализированных в перпендикулярной плоскости труб, от раздачи раскатной головкой и изгибающего усилия. Тонкостенные трубы изгибаются без потери формы и несущей способности.

Однако конструкция известного устройства сложна, энергоемка и, главное, - выполнена по схеме деформирования поперечными силами, создаваемыми узлом гиба трубы, зафиксированной в опорных роликах. Последнее обстоятельство ограничивает радиус гиба трубы, так как при увеличении кривизны вновь возникают геометрические дефекты: овализация, гофры, складки и т. п.

Кроме того, создание изгибающего момента в зоне пластического шарнира посредством опорного и гибочного роликов конструктивно не позволяет в устройстве изготавливать соединительные отводы из мерной трубной заготовки.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства для гибки труб как по видам и типам изделий (различных диаметров и толщин стенок труб, соединительных отводов точных размеров), так и по диапазону радиусов гиба.

Это достигается в устройстве для гибки труб, содержащем привод подачи трубы вдоль снабженного распорным механизмом роликового вращающегося раскатника, за которым смонтирован узел гибки, имеющий качающийся силовой цилиндр, шток которого с исполнительным органом связан посредством рычага, привод подачи трубы оснащен коробкой скоростей, а исполнительный орган узла гибки выполнен в виде поворотного патрона, связанного через спаренные параллелограммы с силовым цилиндром, который преимущественно соединен с гидросистемой посредством регулируемого дросселя.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - раскатник.

Устройство структурно содержит смонтированные на общей станине 1 узел создания пластического шарнира в изгибаемой трубе, механизм продольной подачи трубы и узел гибки.

Раскатник 2 первого из названных узлов установлен на валу 3, вращаемом двигателем М₁, который имеет вариатор. Раскатник 2 (фиг. 2) содержит шарнирно закрепленные в опорах 4 ролики 5, которые посредством тяг 6 связаны с нажимным стаканом 7 (привод не показан), коаксиально установленным на валу 3.

Вал 3 размещен внутри патрона 8 механизма продольной подачи трубы, который смонтирован на направляющей 9 и выполнен в виде гайки 10 ходового винта 11, связанного с двигателем М₂ через коробку скоростей 12.

Исполнительный орган узла гибки содержит поворотный патрон 13, который спаренными шарнирными параллелограммами 14, 15 связан со штоком силового цилиндра 16 посредством рычага 17, шарнирно смонтированного на коромысле 18, несущем пантограф 14-15. Силовой цилиндр 16 подключен к гидросистеме через регулируемый дроссель 19.

В опытной установке ТГПШ - 161 угловая скорость поворота коромысла 18 дросселированием обеспечена в диапазоне от 0 до 0,131 рад/с, скорость продольной подачи патрона за счет переключенных зубчатых передач коробки 12 устанавливается дискретно: 10, 40, 70 и 100 мм/с, частота вращения раскатника изменяется в ряду: 30, 120, 210 и 300 об/мин в зависимости от диаметра изгибаемых труб от 108 до 168 мм при максимальной толщине стенки 10 мм.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от заданного радиуса гиба и типоразмера обрабатываемой трубы, используя тарировочную таблицу, составленную на базе однозначной зависимости (R = V_т/ ω_n), посредством переключения зубчатых передач в коробке 12 и степени дросселирования потока жидкости в цилиндре 16, устанавливают необходимое соотношение скоростей продольной подачи трубы V_т и ее поворота ω_n соответственно.

Трубная заготовка устанавливается в патроне 8 и подачей нажимного стакана 7 через поворот тяг 6 ролики 5 перемещаются в радиальном направлении и создают определенный натяг с внутренней поверхностью стенки трубы. Затем патрон 13 фиксируется на свободном торце трубы.

Одновременно включаются приводы вращения раскатника 2, ходового винта 11 и узла гибки, соответственно двигатели М₁ и М₂, цилиндр 16.

В зависимости от материала трубы и толщины стенки, а также необходимой производительности устанавливают частоту вращения раскатника 2 и величину рабочего натяга сменными роликами 5 для создания стабильного пластического шарнира. Так, например, для трубы диаметром D_н = 159 мм со стенкой 8 мм из стали 09Г2С при частоте вращения раскатника от 120 до 300 об/мин, угловой скорости поворота патрона 13 ω_n = 0,030. . . 0,125 рад/c и скорости подачи трубы: V_т = 40. . . 100 мм/с получены радиусы гиба от 2 дН до 21 Д_н.

При настройке станка, например, на радиус гиба 800 мм устанавливались с помощью дросселя 19 угловая скорость поворота коромысла 18 ω_n= 0,125 рад/с, а с помощью коробки скоростей 12 - скорость подачи трубы V_т = 100 мм/c.

В кольцевой зоне контакта роликов 5 раскатника 2 с трубой возникает сложнонапряженное состояние материала за пределами упругих деформаций - пластический шарнир, который перемещается по всей длине гиба. При этом труба изгибается под действием изгибающего момента, незначительного по величине с подачей вправо (по чертежу) трубы, шток цилиндра 16 перемещается влево и через рычаг 17 поворачивает коромысло 18. Равномерное движение коромысла через параллелограммы 14, 15 передает изгибающий момент на патрон 13 - осуществляется гибка трубной заготовки практически на всем протяжении между патронами 13 и 8. Далее после остановки приводов освобождается со сведенных роликов 5 раскатника 2 готовый отвод и включается реверс на возврат механизмов в исходное положение.

Предложенное устройство просто по конструкции, надежно в эксплуатации, мобильно для использования в полевых условиях строительства трубопроводов. Исключительное преимущество перед известными устройствами, использующими метод пластического шарнира, заключается в том, что возможно изготовление крутозагнутых (до 90^о) отводов из мерной заготовки (отходов) с минимальными прямыми концами, сопоставимыми с диаметром трубы и практически постоянной толщиной стенки после гибки.

В опытной установке из трубных заготовок диаметром 108. . . 168 мм получены крутозагнутые отводы с радиусами в диапазоне 0,49. . . 1,52 м, геометрия которых соответствует требованиям ГОСТ 17380-83. (56) 1. Белкин Н. М. и др. Гибка труб методом пластического шарнира. - Строительство трубопроводов. N 8, 1989, с. 37-39.

2. Авторское свидетельство СССР N 1516179, кл. В 21 D 9/14, 1991.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБКИ ТРУБ, содержащее механизм осевой подачи трубы с приводом, роликовый раскатник с распорным механизмом, смонтированный с возможностью вращения, и узел гибки, включающий силовой цилиндр, шток которого посредством рычага связан с исполнительным органом, отличающееся тем, что привод механизма осевой подачи трубы снабжен коробкой скоростей, исполнительный орган узла гибки выполнен в виде поворотного патрона, связанного через спаренные параллелограммы и рычаг с силовым цилиндром, который соединен с гидросистемой преимущественно посредством регулируемого дросселя.

РИСУНКИ

Рисунок 1