Способ оребрения труб спиральной навивкой ленты и устройство для его осуществления

 

Использование: обработка металлов давлением, изготовление оребренных труб. Сущность изобретения: на ленте отгибают полку, которая, прокатываясь между двумя валками, при неравномерной по высоте деформации изгибается полкой на трубу радиусом, большим радиуса оребряемой трубы. При перемещении по дуге лента захватывается за полку, догибается до касания наружной поверхности трубы и прижимается на участке дуги в пределах 60 - 180^o к трубе до затекания металла в риски на наружной поверхности трубы. Виток ребра отгибают под заданным углом. Станок состоит из привода, устройства для накатки рисок на трубе, а также вращения и осевого перемещения ее с заданным шагом, устройства для отгибки полки, устройства для изгиба ленты полкой на трубу, устройства для прижима ленты к трубе и ее закрепления. Изгиб ленты осуществляют методом неравномерной прокатки между двумя валками. Устройство для закрепления спирали включает отсекатель и прижим, геометрическая форма которых позволяет автоматизировать процесс оребрения. 2 с. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к спиральному оребрению труб металлической лентой.

Известен способ спиральной намотки ленты на трубу, преимущественно овального сечения [1] включающий отгибку прилегающего к трубе края ленты на угол, больший 90^о, намотку ленты с отогнутым краем на вращающуюся трубу, возвращение края ленты на угол 90^о и удержание наматываемой ленты на трубе за счет натяжения от деформации изгиба и растяжения.

Известен станок для спирального оребрения труб лентой L-образного профиля, где изгиб ленты полкой на трубу осуществляют формообразующим узлом, имеющим вращающуюся часть-шпиндель и соосно установленную со шпинделем с зазором относительно его торца неподвижную часть формообразующий фланец. На торце шпинделя расположены захватывающие выступы, которые при вращении протягивают ленту через рабочий зазор, изгибая ее полкой на трубу и навивая в спираль.

Крепление спиральных витков ленты к наружной поверхности трубы в этом станке выполняют путем взаимодействия торцовой поверхности кольцевого сектора формообразующего фланца с полкой спирального витка и прижима его к рифленой поверхности трубы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ оребрения труб и устройство для изготовления оребренных труб, где изгиб L-образной ленты и спиральную навивку ее полкой на трубу выполняют методом прокатки с неравномерной по высоте ленты степенью деформации (большая у вершины и меньшая у основания), а крепление витков ленты к трубе осуществляют прикаткой специальным роликом полки ребра к наружной поверхности трубы, на которой нанесены продольные риски.

Прикатка полки ребра специальным роликом обеспечивает крепление ребра к тpубе в том случае, если первые витки ребер предварительно закреплены на трубе каким-либо другим методом, например, заклиниванием первого витка конической пробкой в торец трубы, что весьма трудоемко. Для сокращения количества начальных участков оребрения, а, следовательно, и потерь времени, концы труб вpучную соединяют между собой цангой перед узлом навивки спиральных ребер, навивают ленту непрерывно, а затем опять вручную рассоединяют концы труб, разматывают и обрезают витки оребрения с концов труб, которые должны оставаться гладкими (неоребренными). Такой технологический процесс также трудоемок, требует повышенного расхода алюминиевой ленты и исключает возможность автоматизации процесса.

Целью изобретения является повышение производительности процесса оребрения труб путем его автоматизации, а также экономия металла ленты за счет снижения отходов при креплении первых по ходу подачи трубы витков к трубе.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе оребрения труб спиральной навивкой ленты, включающем накатку рисок на наружной поверхности трубы, вращение и осевое перемещение трубы с заданным шагом, формовку L-образного профиля ленты путем отгибки полки, изгиб ленты по спирали полкой на трубу методом неравномерной по высоте прокатки ее между двумя валками, крепление спиральных витков к трубе, выходящую из зоны прокатки ленту захватывают за полку, догибают до касания с поверхностью трубы и прижимают полку к трубе на участке дуги в пределах 60-180^о, одновременно с прижимом полки к трубе ребро спирали отгибают по ходу осевой подачи трубы относительно его положении при выходе из прокатных валков на угол α определяемый из соотношения: β γ ≥ α > (β γ)/2, где β угол между витками на входе в прокатные валки; γ угол между образующими рабочих поверхностей прокатных валков в сечении их осей.

Станок для оребрения труб спиральной навивкой металлической ленты содержит установленные на станине устройство для накатки продольных рисок на наружной поверхности трубы, вращения и осевого перемещения ее с заданным шагом, устройство для отгиба полки на ленте, устройство для изгиба ленты полкой на трубу, включающее два прокатных валка, устройство для соединения полки спирального витка с поверхностью трубы, которое выполнено в виде жестко закрепленного на станине последовательно за первым по ходу подачи прокатным валком отсекателя, смонтированного с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью упомянутого валка, а также кронштейна, смонтированного на станине с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси станка, и размещенного на кронштейне прижима, при этом второй по ходу подачи валок выполнен с клиновидным поперечным сечение рабочего элемента, боковая поверхность отсекателя выполнена в виде направляющего участка с геликоидной поверхностью с шагом перемещения образующей вдоль оси станка, равным шагу оребрения, и углом δ наклона образующей к продольной оси станка, определяемым из соотношения: τ + β γ ≥ δ > τ + (β γ)/2, где β угол клиновидного сечения рабочего элемента второго по ходу подачи прокатного валка; γ угол между образующими рабочих поверхностей прокатных валков в сечении их осей; τ угол между образующей рабочей поверхности первого прокатного валка и продольной осью станка в общем сечении осей валков и станка; и отгибающего участка, выполненного в виде переходной поверхности от касательной к рабочей поверхности первого прокатного валка к геликоидной поверхности направляющего участка, а прижим установлен с зазором относительно боковой поверхности отсекателя и выполнен с обращенной к продольной оси станка рабочей поверхностью, состоящей из сопряженных между собой заборного и калибрующего участков.

На фиг.1 изображена кинематическая схема станка; на фиг.2 вид А на фиг. 1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 отсекатель; на фиг.5 развертка поверхности F на фиг.4.

Алюминиевая лента 1 с отогнутой полкой, прокатываясь между двумя валками 2 и 3 неравномерно по высоте (большая степень деформации у вершины и меньшая у полки), изгибается полкой на трубу 4 радиусом, на 0,5-1,5 мм большим радиуса оребряемой трубы, и, перемещаясь по дуге, захватывается заборным участком G прижима 5 за полку, догибается до касания наружной поверхности трубы и прижимается калибрующим участком G прижима на участке дуги в пределах 60-180^о к трубе до затекания металла ленты в риски на наружной поверхности трубы.

Для обеспечения надежности крепления первых витков оребрения к трубе одновременно с прижимом полки ребра к трубе его отгибают отсекателем 6 по ходу осевого перемещения трубы на угол α, позволяющий ребру проходить мимо рабочего элемента второго прокатного валка без дополнительной отгибки или с величиной отгибки, не нарушающей прочности соединения ребра с трубой.

Эксперименты показали, что угол предварительной отгибки может быть вдвое меньше угла окончательной отгибки рабочим элементом второго прокатного валка без потери надежности крепления ребра к трубе.

Поэтому угол предварительной отгибки должен быт выполнен в пределах: β γ ≥ α > (β γ)/2, Станок для оребрения труб спиральной навивкой ленты состоит из установленных на станине привода 7; устройства 8 для накатки рисок на наружной поверхности оребряемой трубы 4, а также вращения и осевого перемещения ее с заданным шагом, устройства для отгибки полки на ленте (не показано), устройства для изгиба ленты полкой на трубу путем неравномерной по высоте прокатки ленты между двумя валками 2 и 3, закрепляющего устройства для соединения спирального витка ленты с наружной поверхностью трубы, которое включает в себя отсекатель 6 и прижим 5. Отсекатель 6 устанавливают неподвижно вплотную к рабочей поверхности первого прокатного валка 2 в непосредственной близости от зоны прокатки ленты. Рабочую боковую поверхность отсекателя 6 выполняют в виде двух участков: отгибающего D и направляющего N. Направляющий участок N представляет собой геликоидную поверхность с шагом перемещения вдоль оси станка, равным шагу оребрения трубы, и углом δ наклона образующей к оси станка. Отгибающий участок D рабочей поверхности отсекателя 6 представляет собой переходную поверхность от касательной к рабочей поверхности первого прокатного валка 2 к геликоидному направляющему участку.

Прижим 5 представляет собой пластину, имеющую рабочую, обращенную к оси станка, поверхность, которая состоит из заборного Q и калибрующего Q участков.

Калибрующий участок Q выполнен в виде части цилиндрической поверхности, ограниченной боковыми поверхностями прижима, диаметром, меньшим диаметра внутренней поверхности первого прокатного валка.

Заборный участок G рабочей поверхности прижима выполнен по сопрягаемой поверхности, например, по касательной к калибрующему участку. Прижим 5 закреплен на подвижном в радиальном направлении кронштейне и в рабочем положении установлен относительно боковой рабочей поверхности отсекателя 6 с зазором для прохождения ленты оребрения, а калибрующий участок рабочей поверхности концентричен внутренней поверхности первого прокатного валка.

Боковые поверхности прижима 5 выполнены по геликоидам с параметрами направляющей части рабочей боковой поверхности отсекателя или плоскими.

Станок работает следующим образом.

Оребряемая труба 4 подается вдоль оси станка до выхода из накатных роликов 8 на величину гладкого (неоребряемого) конца. Накатные ролики 8 подводятся к трубе 4 и включается привод 7. Ролики 8 приводятся во вращение, накатывая на трубе 4 продольные риски и сообщая ей вращательное и осевое движение в соответствии с заданным шагом оребрения. При подходе начала накатанного участка трубы к зоне оребрения прижим 5 закрепляющего устройства подводят к трубе 4, включают муфту 9 и приводят во вращение первый по ходу осевого перемещения трубы прокатной валок 2, который воздействуя через прокатываемую ленту 1, приводит во вращение второй прокатной валок 3.

Ленту 1, протягивающуюся через устройство отгиба полки, прокатывают неравномерно по высоте (большая степень деформации у вершины) и таким образом изгибают полкой на трубу радиусом, несколько большим радиуса оребряемой трубы 4.

Перемещающийся по дуге конец витка захватывают заборным участком G прижима 5 за полку, догибают до касания наружной поверхности трубы и прижимают калибрующим участком Q прижима до затекания металла ленты 1 в риски на наружной поверхности трубы 4.

Одновременно с прижатием виток ленты 1 отгибают по ходу осевого перемещения трубы на угол α путем контакта с огибающим участком D рабочей боковой поверхности отсекателя 6, пропускают через зазор, образованный направляющим участком N рабочей боковой поверхности отсекателя 6 и боковой поверхностью прижима 5, а затем проводят мимо рабочего элемента второго прокатного валка 3 без потери прочности крепления ленты к трубе.

Таким образом достигается надежное крепление витков ленты (включая первые) к трубе и обеспечивается автоматизированный цикл процесса оребрения труб лентой, спирально навиваемой на трубу, методом неравномерной по высоте прокатки ленты.

Формула изобретения

1. Способ оребрения труб спиральной навивкой ленты, включающий накатку рисок на наружной поверхности трубы, вращение и осевое перемещение трубы с заданным шагом, формовку L-образного профиля ленты путем отгибки полки, изгиб ленты по спирали полкой на трубу методом неравномерности по высоте прокатки ее между валками и крепление спиральных витков к трубе, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и экономии металла за счет снижения отходов при креплении первых по ходу подачи трубы витков к трубе, выходящую из зоны прокатки ленту захватывают за полку, догибают до касания с поверхностью трубы и прижимают полку к трубе на участке дуги в пределах 60 180^o, одновременно с прижимом полки к трубе ребро спирали отгибают по ходу осевой подачи трубы относительно его положения при выходе из прокатных валков на угол α, определяемый из соотношения

где β угол между витками на входе в прокатные валки;
g угол между образующими рабочих поверхностей валков в сечении их осей.

2. Устройство для оребрения труб спиральной навивкой ленты, содержащее установленные на станине устройство для накатки рисок на поверхности трубы, вращения и осевого перемещения трубы с заданным шагом, устройство для отгибки полки на ленте, устройство для изгиба ленты по спирали полкой на трубу, включающее два прокатных валка, устройство для соединения полки спирального витка с поверхностью трубы, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и экономии металла за счет снижения отходов при креплении первых по ходу подачи витков к трубе, устройство для соединения полки спирального витка с поверхностью трубы выполнено в виде жестко закрепленного на станине последовательно за первым по ходу подачи прокатным валком отсекателя, смонтированного с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью упомянутого валка, а также кронштейна, смонтированного на станине с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси станка, и размещенного на кронштейне прижима, при этом второй по ходу подачи валок выполнен с клиновидным поперечным сечением рабочего элемента, боковая поверхность отсекателя выполнена в виде направляющего участка геликоидной поверхности с шагом перемещения образующей вдоль оси станка, равным шагу оребрения, и углом d наклона образующей к продольной оси станка, определяемым из соотношения

где β угол клиновидного сечения рабочего элемента второго по ходу подачи прокатного валка;
g угол между образующими рабочих поверхностей прокатных валков в сечении их осей;
t угол между образующими рабочей поверхности первого прокатного валка и продольной осью станка в общем сечении осей валков и станка,
и отгибающего участка, выполненного в виде переходной поверхности от касательной к рабочей поверхности первого прокатного валка к геликоидной поверхности направляющего участка, а прижим установлен с зазором относительно боковой поверхности отсекателя и выполнен с обращенной к продольной оси станка рабочей поверхностью, состоящей из сопряженных между собой заборного и калибрующего участков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5