Каретка трубоволочильного стана

 

О П И С А Н И Е (ii)882678

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6i ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 31.03.80(2l) 2901115/22-02 (5! )М. Кд.

3 с присоединением заявки М

В 21 С 1/28

Государственный комитет (23) Приоритет по пелаи изобретений и стирытий

Опубликовано 23. 1 1 . .81. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 25 11 81 (53) УД К 6 21. 774. . 06 (088. 8) яСЯС(т Ы »- .-; (72) Авторы изобретения п тгн-;-,:.

fFXH@<,, 6ЩЯи:, ;, Г. Л. Баранов и В. И. Соколовский (71) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. M. Кирова (54) КАРЕТКА ТРУБОВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА

Изобретение относится к области об работки металлов давлением и может быть использовано в волочильном производстве.

Известны каретки линейных трубоволочильных станов периодического действия, 5 состоящие из корпуса и клиновых плашек.

Поверхности плашек, взаимодействующие с иэделием, имеют насечку (1)

Недостатком станов такого типа является значительная доля времени вспомото гательных операций в цикле волочения каждой единицы изделия.

Значительное увеличение производительности и сокращение времени вспомогательных операций достигается на непрерывных трубоволочильных станках.

Известна каретка трубоволочильного стана, содержащая корпус, в котором установлены две клиновые плашки, имеющие плоские грани для захвата изделия, параллельные оси волочения. Грани каждой плашки наклонены друг к другу под углом

2p . Дефекты на поверхности иэделия в зоне взаимодействия его с плашками недопустимы. Эквивалентные напряжения в наиболее нагруженных точках поперечного сечения трубы складываются иэ растягивающих главных напряжений от осевой силы и сжимающих главных напряжений от изгибающего момента, действующего в поперечном сечении трубы. Доля напряжения волочения в эквивалентном напряжении, в случае, когда плоские грани плашек, взаимодействукнцие с изделием, параллельны оси волочения, является функцией угла между гранями плашки и при о оптимальных значениях углов P„=28 и о 0

Pz =62 не превышает 30%, а прн Р =45 меньше 20% (21

Однако при назначении коэффициентов заласа прочности при волочении, близких к их минимальным допускаемым значениям, длина контактной эоны между иэделием и плашкой, обеспечивающая получение изделия высокого качества, резко возрастает, что приводит к увеличению габаритов каретки.

8826 я -В .ь = .— = —. — - ч.— (1) р ц, р Я Я(4 э(и«р)

Экб р 9 Г « " 2Ti t2

45 где ) и — соответственно, осевая сила в изделии и сила контактного давления между трубой и плашкой в сечении трубы на расстоянии Х от ее ненагруженного осевой силой конца; средний радиус и толщина стенки трубы; плошадь поперечного сечения трубы и момент сопротивления сечения изгибу; изгибающий момент в поперечном сечениг трубы.

Цель изобретения — уменьшение габаритов каретки и повышение производительности трубоволочильного стана эа счет увеличения доли напряжения волочения в эквивалентном напряжении в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы, Указанная цель достигается тем, что в каретке трубоволочильного стана, содержащего корпус, в котором установлены две клиновые плашки, имеющие плоские грани для захвата иэделия, плоские грани плашек наклонены к оси волочения под углом сл., определяемым по формуле

4 4Ят (К -3)J

15 к, где 6 - предел текучести материала трубы;

F. - модуль упругости материапа трубы;

20 коэффициент трения между изделием и плашками; коэффициент запаса прочности материала трубы при волочении.

Использование такого профиля граней плашек, взаимодействующих с изделием, позволяет обеспечить одинаковые эквивалентные напряжения в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы по всей длине контактноР зоны между трубой и ЗО плашкой. Это дает воэможность значительно увеличить долю напряжения волочения в эквивалентном напряжении (до 70% и более), позволяет назначить любые технологические обоснованные коэффициенты запаса прочности при волочении, практически не учитывая влияния напряжений изгиба поперечного сечения трубы на величину эквивалентных напряжений.

Выражение для эквивалентного напра- и) жения в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы имеет вид

78 4

Осевая сила в произвольном сечении трубы с координатоР X складывается из суммы сил трения, действующих на трубу на участке от 0 до х, и определяется по формуле.

Х

v= s> J ax 1

Принимая, что э,,<, в любом поперечном сечении трубы равно пределу текучести материала трубы, из (1} и {2) получают выражение для <, - 2 ч

ЗК(4-Гки «р) (3} х(л-" eXp «S (e-x)

3IP (V Г n2J) где К = - > <(- на1тряжение волочения.

Бр

L, — длина плашек, Величину упругого перемещения точки профиля поперечного сечения трубы под действием силы ц, находят на основании теоремы Кастильяно

3" Г

J= —

/, где 2" с, (1 - М ) К К P

-2 2 . з 2 Г полная потенциальная энергия деформации кольца единичной силы, выделенного из трубы (2};

„й — коэффициент Пуассона;

К =0 2. )(Яп 2Р- Хр соь i/i Jlc0S P-<).

Зависящая от Х переменная часть этого перемещения равна

И I < Т 1 (и - )

Г$ E Т 3 I(< (9- Гйи «р

Ф а(4-Ги г ) Ir Г « И(-х> у (3Р(4- ))«.2р)) )

Раскладывают эспонциальную функцию в степенной ряд. Учитывая возможные диапазоны изменения параметров, стоящих. под знаком экспоненты (0,1 < f (() )g; CI Qq c <

<<< 35}1удерживают в разложении два первых члена тогда

"! . с .|

3$ ygs Р kg

z ду (8 38 () — 8 )К (9 7 sk>l «

Погрешность, связанная с отбрасыванием остальных членов ряда, не превышает 5%.

Величина А> является функцией только угла р и имеет диапазон изменения 0,06<

<А <0,18. Для расчета принимают средне«значение А -0,1.

5 8

Поскольку плашка значительно жестче изделия, то при захвате трубы она, практически, не деформируется и, выполняя профиль плоской грани плашки, взаимодействующей с изделием по закону (4), получают такие условия деформации трубы, при которых эквивалентные напряжения в наиболее нагруженных точках ее поперечного сечения будут постоянны по всей длине контактной зоны. Зависимость (4) является линейной функцией координаты контактной зоны, поэтому предлагаемый профиль грани плашки удобнее задать углом наклона этой грани к оси волочения С с учетом того, что о(величина малая и1 («Хиз (4) получим

Каретка трубоволочильного стана, со>о держащая корпус, в котором установлены две клиновые плашки, имеющие плоские грани для захвата изделия, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов каретки и повышения производительности стана за счет увеличения доли напряжения волочения в эквивалентном напряжении в наиболее опасных точках поперечного сечения трубы, плоские грани плвшек наклонены к оси волочения под углом оС, определяемым по формуле !

4 4,(

30 .бы;

К вЂ” коэффициент запаса прочности материала трубы при волочении; - коэффициент трения между изделием и плашками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Перциков 3. И, и др. Современные станы для волочения труб прутков в СССР и эа рубежом. М., НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1 974, с. 45.

2. Соколовский В. И, и др. Определение длины трубных захватов непрерывного трубоволочильного стана. - Иэв. ВУЗов.

Машиностроение, 1978, М 7, с. 142146

Формулу для определения минимальной. допускаемой длины плашек, при которой исключаются дефекты на поверхности трубы в зоне захвата, получают из (2) и (3)

8 = 1,Ч вЂ” (3 Tigiqlp ) 1q

K Т kg-1

На фиг. 1 изображена каретка, вид сбоку; на фиг, 2 — разрез А-А нв фиг. 1.

Каретка состоит из корпуса 1 и двух клиновых плвшек 2, имеющих плоские грани 3 для захвата трубы. Грани плашек, взаимодействующие с изделием, расположены под углом сС,к оси волочения.

При работе стана каретке сообщают движение в направлении волочения. B зоне захвата изделия плашки 2 при помощи механизма захвата изделия одного из известных типов перемещаются по клиновым направляющим корпуса 1 каретки до соприкосновения плоских граней 3 плвшек с иэделием 4. Сила трения между обрабатываемой трубой 4 и плашками 2 при дальнейшем движении каретки затягивает плашки 2 в клиновые направляющие кор2678 о пусв каретки 1. Это приводит к заклиниванию трубы 4 между плашками 2 каретки и упругой деформации трубы, которая соответствует профилю плашки.

Фор мула изобретения

882678

Оиа. 1

Составитель Ю. Зарапин

Редактор В. Иванова Техред А. Бабинец Корректор М. Коста

Заказ 10053/13 Тираж 891 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4