Устройство для резки труб

 

Изобретение используется в непрерывных профилегибочных и трубоэлектросварочных агрегатах для разрезания движущегося проката на мерные длины. Устройство содержит основание с колоннами, на которых вертикально перемещается посредством привода приводной пильный диск. Привод вертикального перемещения выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, нижним и верхним штоками, двумя подводами рабочей жидкости и двумя торцевыми крышками. Штоки со стороны поршня выполнены с участками переменного поперечного сечения по длине штоков, взаимодействующими в начале и в конце хода поршня с внутренними цилиндрическими поверхностями крышек корпуса гидроцилиндра, выполненного в верхней части с наружной резьбой. Один подвод рабочей жидкости, ближайший по высоте к пильному диску, выполнен в корпусе гидроцилиндра, а второй - по оси верхнего штока гидроцилиндра. Верхняя крышка выполнена с кольцевым карманом, цилиндрическая поверхность которого снабжена резьбой, взаимодействующей с резьбой, выполненной на корпусе гидроцилиндра. Изобретение позволит повысить качество реза и увеличить стойкость инструмента за счет регулируемого хода поршня гидроцилиндра и возможности управления скоростью перемещения пильным диском при резании любого типоразмера труб. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к устройствам для резки проката и труб в непрерывных профилегибочных и трубоэлектросварочных агрегатах.

Одним из узких мест непрерывного трубоэлектросварочного агрегата является летучее отрезное устройство, которое при скорости сварки труб ⊘ 20-108 до 1,5 м/с, их длине от 6 м для обеспечения непрерывности процесса должно иметь окружную скорость пильного диска до 80 м/с и подачу 60 мм/с. Такие завышенные режимы резания, не свойственные традиционным теоретическим, приводят к тому, что при выходе пильного диска после разрезки, толщина стенки в верхней и нижней частях трубы, из-за различной текущей величины разрезаемого сечения, зона резания разогревается до температуры 600-900°, несмотря на интенсивное охлаждение смазочно-охлаждающей жидкостью. Недорезанные части металла на торцах трубы (больше вверху, меньше внизу при расположении пильного диска выше разрезаемой трубы) толщиной в долях миллиметра из-за равномерной скорости подачи режущего инструмента при резании и традиционной форме режущих зубьев загибаются под углом 90° к оси трубы (образуется так называемая “борода”). Такие трубы без обработки торцев на металлорежущих станках нельзя испытывать давлением на гидропрессах.

Известно устройство для резки труб, содержащее транспортер для перемещения отрезаемых труб. По бокам транспортера, на пути перемещения труб, установлены режущие средства с приводными пильными дисками и механизмами поворота. Зубья пильного диска выполнены с углом резания от 80° до 85° (см. а.с. СССР №156033, кл. В 23 D 21/00, 1963 г.).

Недостатком известного устройства является низкое качество реза, что является следствием равномерной подачи режущего средства с традиционной формой зубьев пильного диска и отсутствием зажима труб. Отсутствие зажима отрицательно сказывается и на стойкости режущего инструмента. Такое устройство может быть использовано только для черновой порезки труб.

Известна также дисковая пила для резки труб (см. а.с. СССР №1537420, кл. В 23 D 45/00, заявл. 1988 г., опубл. 1990 г.). Пила содержит раму с установленным на ней поворотным звеном, привод вращения которого содержит зубчатую передачу и смонтированные на нем узел пильного диска и противовес. Привод вращения поворотного звена установлен на самом звене со стороны, противоположной расположению узла пильного диска относительно оси вращения поворотного звена, а в зубчатой передаче, состоящей по меньшей мере из одной пары сопряженных между собой цилиндрических колес, одно колесо жестко закреплено на раме соосно с осью вращения поворотного звена, а другое колесо установлено на поворотном звене с возможностью одновременного вращения вокруг его оси вращения.

Недостатком этой дисковой пилы является недостаточно качественный рез из-за равномерной подачи режущего инструмента и традиционной формы зубьев пильного диска. При этом круговая траектория перемещения пильного диска при равномерном вращении увеличивает цикл реза.

Из известных устройств для резки труб наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в а.с. СССР №1518088, кл. В 23 D 21/00, заявл. 29.02.88 г., опубл. 30.10.89 г.

Это устройство для резки труб содержит основание, расположенные на нем механизм зажима и колонны, на которых с возможностью вертикального перемещения от привода смонтировано режущее средство с пильным диском. Механизм зажима выполнен в виде подпружиненных башмаков, размещен вне зоны режущего средства и имеет общий с режущим средством привод.

Вращение пильного диска осуществляется за счет размещенной на общем валу с ним зубчатой шестерни, которая при перемещении вниз зубчатой рейки, закрепленной на плите, поворачивает вал упомянутым выше приводом.

Недостаток известной конструкции устройства для резки труб заключается в том, что из-за равномерной скорости подачи режущего средства при резе труб и традиционной форме зубьев пильного диска не обеспечивается качественный рез труб.

При широком типоразмере разрезаемых труб, например 20-114 мм, из-за наличия пружин механизм зажима имеет значительные габариты и металлоемкость. Размещенные на значительном расстоянии от плоскости резания зажимы ухудшают качество реза и снижают стойкость режущего инструмента.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства для резки труб, позволяющего повысить качество реза и увеличить стойкость инструмента.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для резки труб, содержащем основание с механизмом зажима труб и колоннами, на которых с возможностью вертикального перемещения от привода смонтировано режущее средство с приводным пильным диском, согласно изобретению привод вертикального перемещения режущего средства выполнен в виде гидроцилиндра с двумя подводами рабочей жидкости, одним поршнем и двумя нижним и верхним штоками, выполненными со стороны поршня с участками переменного сечения по длине штоков, взаимодействующими в начале и в конце хода поршня с внутренними цилиндрическими поверхностями крышек корпуса гидроцилиндра, верхняя крышка корпуса гидроцилиндра выполнена с кольцевым карманом, цилиндрическая поверхность большего диаметра которого снабжена резьбой, взаимодействующей с наружной резьбой, выполненной в верхней части корпуса гидроцилиндра, при этом один подвод рабочей жидкости, ближайший по высоте к пильному диску, выполнен в корпусе гидроцилиндра, а второй подвод - в оси верхнего штока.

Кроме того, плоскости задних углов зубьев пильного диска через один зуб наклонены относительно оси его вращения в противоположные стороны под углом 5-10°.

Такое конструктивное выполнение устройства для резки труб позволит повысить качество реза и увеличить стойкость инструмента.

Крепление верхней крышки на наружной поверхности корпуса с помощью резьбового соединения позволяет в зависимости от типоразмера труб регулировать ход поршня гидроцилиндра и, таким образом, максимально экономить время осуществления прямого и обратного хода поршня.

При этом с учетом того, что расположение низа всех сварных труб в отрезном устройстве одинаково, наличие в гидроцилиндре регулируемого хода, участков переменного поперечного сечения на штоке, взаимодействующих в начале и в конце хода поршня с внутренними цилиндрическими поверхностями крышек, позволяют управлять площадью сечения подвода и отвода рабочей жидкости и, как следствие, скоростью перемещения режущего средства с пильным диском в начале и в конце резания каждого типоразмера труб.

Таким образом, практически не изменяя время цикла реза труб (за счет уменьшения хода поршня оно уменьшается, а за счет торможения в начале и в конце реза труб увеличивается), удается уменьшить скорость подачи режущего средства в начале и в конце реза труб и при том же уровне охлаждения пильного диска снизить температуру зоны резания и повысить стойкость инструмента (пильного диска).

Выполнение плоскостей задних углов зубьев пильного диска через один зуб наклоненными относительно оси его вращения в противоположные стороны под углом 5-10° позволяет в верхней и нижней частях сечения трубы иметь недорезанную перемычку не в виде прямоугольника (четырехугольника), а в виде более жесткого пятиугольника. Учитывая, что эта недорезанная перемычка будет иметь и более низкую температуру, то ее загиба под углом 90° происходить не будет.

При наклоне плоскостей задних углов зубьев пильного диска относительно оси его вращения в противоположные стороны под углом менее 5° ухудшается качество реза, а под углом более 10° - уменьшается стойкость инструмента.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 изображено устройство для резки труб, общий вид;

на фиг.2 – вид А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2;

на фиг.4 - схема расположения пильного диска относительно разрезаемой трубы перед и после резки;

на фиг.5 - окончание резки трубы существующей конструкцией пильного диска;

на фиг.6 - окончание резки трубы предлагаемой конструкцией пильного диска;

на фиг.7 - верхнее положение поршня гидроцилиндра;

на фиг.8 - нижнее положение поршня гидроцилиндра.

Устройство для резки труб содержит установленное на каретке 1 основание 2 с колоннами 3, на которых с возможностью вертикального перемещения от привода смонтировано режущее средство 4 с приводным от электродвигателя 5 пильным диском 6. Устройство содержит также механизм зажима 7, смонтированный на основании 2. Каретка 1 перемещается посредством привода 8 по направляющим штангам 9, закрепленным на станине 10.

Привод вертикального перемещения режущего средства 4 выполнен в виде гидроцилиндра 11, имеющего поршень 12, два штока - нижний 13 и верхний 14, два подвода 15, 16 рабочей жидкости и две торцевые крышки 17, 18 с уплотнениями 19, 20 и цилиндрическими штоковыми полостями 21, 22.

Нижний 13 и верхний 14 штоки выполнены со стороны поршня 12 с участками переменного поперечного сечения 23, 24 по длине штоков, взаимодействующими в начале и в конце хода поршня с внутренними цилиндрическими поверхностями крышек 17, 18 корпуса гидроцилиндра 11, выполненного в верхней части с наружной резьбой 25. Верхняя крышка 18 выполнена с кольцевым карманом 26, цилиндрическая поверхность большего диаметра которого снабжена резьбой 27, взаимодействующей с наружной резьбой 25, выполненной на корпусе гидроцилиндра.

Один подвод 15 рабочей жидкости, ближайший по высоте к пильному диску 6, выполнен в корпусе гидроцилиндра 11. Второй подвод 16 выполнен по оси верхнего штока 14 гидроцилиндра. Плоскости 28, 29 задних углов зубьев пильного диска 6 через один зуб наклонены относительно оси его вращения в противоположные стороны под углом 5-10°.

Устройство работает следующим образом.

При резке труб 30 или проката (гнутых профилей) каретка 1 с помощью привода 8 по направляющим штангам 9 разгоняется до скорости сварки труб или прокатки (гибки). Механизмом зажима 7 труба 30 зажимается, рабочая жидкость по подводу 16 подается через верхний шток 14 в цилиндрическую штоковую полость 22 и режущее средство 4 с вращающимся от электродвигателя 5 пильным диском 6 перемещается вниз. При прохождении пильным диском 6 участка “в” (зазор и большая площадь сечения разрезаемой трубы 30, см. фиг.4, 7) площадь f₁ проходного кольцевого сечения меньше примерно в два раза, чем площадь f₂ подвода 16, что позволяет уменьшить расчетную скорость подачи пильного диска 6 в два раза. При прохождении участком “е” переменного поперечного сечения штока 14 плоскости “и-и” площадь f₃ проходного кольцевого сечения увеличивается и в конце участка сравнивается с площадью f₁ и, как следствие, в два раза замедленная скорость поршня 12 и пильного диска 6 увеличивается до равенства с расчетной. В конце участка “г” резки (см. фиг.4) отвод рабочей жидкости переменной площадью f₅ штока 12 на участке длиной “ж” начинает уменьшаться до площади f₄ и, как следствие, уменьшается скорость подачи пильного диска 6 с расчетной до уменьшенной в два раза скорости.

При обратном ходе поршня 12 и пильного диска 6 происходит аналогичное изменение скоростей на участках “д”, “г”, “в”.

Конструктивное выполнение верхней крышки 18 с резьбой, взаимодействующей с резьбой корпуса гидроцилиндра 11, уплотнением 20, цилиндрической штоковой полостью 22, позволяет при установке величины хода поршня 12 в соответствии с наружным диаметром разрезаемой трубы 30 автоматически иметь необходимое по высоте расположение плоскости “и-и” и участка 24 штока 14.

Наклоненные плоскости 28, 29 задних углов зубьев пильного диска 6 в процессе резания снимают стружку различной формы: две треугольные, крышеобразная и пятиугольная, что дает возможность улучшить условия резания в части нагрева зоны резания, уменьшения усилия резания и повышения жесткости в моменты перед разрезкой толщины стенки трубы.

Предложенное устройство для резки труб по сравнению с известными позволяет повысить качество реза и увеличить стойкость инструмента.

Формула изобретения

1. Устройство для резки труб, содержащее основание с механизмом зажима труб и колоннами, на которых с возможностью вертикального перемещения от привода смонтировано режущее средство с приводным пильным диском, отличающееся тем, что привод вертикального перемещения режущего средства выполнен в виде гидроцилиндра с двумя подводами рабочей жидкости, одним поршнем и двумя нижним и верхним штоками, выполненными со стороны поршня с участками переменного сечения по длине штоков, взаимодействующими в начале и в конце хода поршня с внутренними цилиндрическими поверхностями крышек корпуса гидроцилиндра, верхняя крышка корпуса гидроцилиндра выполнена с кольцевым карманом, цилиндрическая поверхность большего диаметра которого снабжена резьбой, взаимодействующей с наружной резьбой, выполненной в верхней части корпуса гидроцилиндра, при этом один подвод рабочей жидкости, ближайший по высоте к пильному диску, выполнен в корпусе гидроцилиндра, а второй подвод - в оси верхнего штока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоскости задних углов зубьев пильного диска через один зуб наклонены относительно оси его вращения в противоположные стороны под углом 5-10°.

РИСУНКИ