устройство для волочения металлических труб с переменной по длине толщиной стенки

Формула изобретения

Устройство для волочения металлических труб с переменной по длине толщиной стенки, содержащее станину, установленную на ней волоку, короткую коническую оправку, закрепленную на конце стержня, имеющего механизм возвратно-поступательного перемещения в процессе волочения и волочильную тележку, отличающееся тем, что механизм возвратно-поступательного перемещения стержня выполнен в виде двуплечего рычага с осью вращения, закрепленной на станине, одна плечо которого шарнирно соединено со свободным концом стержня, на другом плече установлен с возможностью вращения ручьевой ролик, при этом аналогичный ролик установлен на станине с возможностью вращения и взаимодействия с роликом двуплечего рычага посредством размещенного в ручьях роликов копира, выполненного в виде тела вращения с криволинейной образующей, соединенного с продольной тягой, противоположный конец которой шарнирно закреплен на волочильной тележке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при изготовлении труб с переменной по длине толщиной стенкой, например для велосипедных рам и других трубчатых конструкций облегченного типа.

Известно устройство, включающее установленную на станине волоку, короткую коническую оправку, закрепленную на свободном конце стержня, механизм его возвратно-поступательного перемещения в процессе волочения, а также волочильную тележку, в котором перемещение конической оправки в очаге деформации осуществляют кулачковым механизмом, приводимым в движение собственным электродвигателем через соответствующий редуктор. При этом в соответствии с профилем кулака механизм перемещает (возвратно-поступательно) стержень с оправкой.

Нормальный процесс волочения (без обрыва волочильных головок в период захвата) для большинства сталей и сплавов возможен при плавном нарастании скорости движения волочильной тележки. Для согласования переменной (в начальный период) скорости движения тележки со скоростью перемещения стержня с оправкой, которая задается угловой скоростью вращения и профилем кулака, приводимого от отдельного двигателя, требуется сложная электронная система с датчиками перемещения.

При заданной угловой скорости периметром профиля кулака ограничивается набор профильных участков протягиваемых труб. Для расширения набора длин профильных участков необходимо дополнительное приспособление, изменяющее масштаб угловой скорости вращения кулака и включающее коробку передач, сменный набор шестерен или вариатор скоростей.

Устройство имеет сложную металлоемкую конструкцию (двигатель, редуктор, кулачковый механизм) и использование его вызывает дополнительные энергозатраты.

Кроме того, вследствие неконтролируемости длины свободного пробега тележки (всегда имеющего место при волочении из-за инерционности привода волочильной цепи) кулак в момент остановки стана занимает случайное положение и при волочении очередной трубы требуется выведение его в исходное положение. Это приводит к потерям времени и снижению производительности процесса.

Задачей данного изобретения является создание устройства для волочения труб, обеспечивающего жесткую, не требующую регулировки, кинематическую связь между движением волочильной тележки и перемещением стержня с оправкой, формирующей в очаге деформации стенку протягиваемой трубы.

Поставленная задача решается тем, что на волочильном стане, включающем установленную на станине волоку, короткую оправку, закрепленную на свободном конце стержня, механизм возвратно-поступательного перемещения стержня в процессе волочения, а также волочильную тележку, оправочный стержень шарнирно соединен с одним плечом двуплечего рычага, имеющего ось вращения, закрепленную на станине устройства, а на другом плече несущего ручьевой ролик, составляющий пару с аналогичным роликом, укрепленным на станине устройства; между роликами, в их ручьях, расположен копир, выполненный в виде тела вращения с криволинейной образующей и соединенный с продольной тягой, противоположный конец которой шарнирно прикреплен к волочильной тележке.

Отличие предлагаемого устройства от прототипа заключается в том, что оправочный стержень шарнирно соединен с плечом двуплечего рычага, имеющего ось вращения, закрепленную на станине устройства, а на другом несущего ручьевой ролик, составляющий пару с аналогичным роликом, укрепленный на станине устройства, между роликами, в их ручьях, расположен копир, выполненный в виде тела вращения с криволинейной образующей, соединенный с продольной тягой, противоположный конец которой шарнирно прикреплен к волочильной тележке.

Техническим результатом использования предлагаемого устройства является полное согласование перемещения конической оправки в волоке с перемещением протягиваемой трубы за счет установления жесткой, не требующей регулировки и согласования, кинематической связи между перемещением оправочного стержня и движением волочильной тележки.

За счет того что оправка через копир жестко связана с тележкой, изменение диаметра копира по длине диктует точное соответствие увеличения или уменьшения внутреннего диаметра протягиваемой трубы, что обеспечивает при постоянстве наружного диаметра адекватное изменение толщины стенки трубы. Уменьшение диаметра копира соответствует утонению стенки, а его увеличение утолщению стенки протягиваемой трубы.

Дополнительным техническим результатом является то, что в начале волочения следующей (очередной) трубы оправка автоматически, без предварительной настройки, занимает исходное положение в волоке. В пределах полной (максимальной для данного стана) длины протягиваемой трубы к первому копиру можно присоединять несколько аналогичных копиров одного или разных профилей. Копир, выполненный в виде тела вращения, можно собрать из стандартных элементов, соединяемых между собой в зависимости от профиля протягиваемых труб.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из волока 1, короткой конической оправки 2, закрепленной на конце стержня 3, и волочильной тележки 4. Оправочный стержень 3 шарнирно соединен через подвижное звено 5 и регулировочную муфту 6 с одним плечом двуплечего рычага 7, имеющего ось вращения 8, закрепленную на станине 9.

Второе плечо двуплечего рычага 7 несет на себе ручьевой ролик 10, составляющий пару с аналогичным роликом 11, укрепленным на станине 9. Между роликами 10 и 11 в их ручьях расположен копир 12, выполненный в виде тела вращения веретенообразной формы с криволинейной образующей. Копир 12 соединен с продольной тягой 13, противоположный конец которой шарниром 14 соединен с волочильной тележкой 4.

Процесс волочения осуществляют следующим образом.

Оправочный стержень 3 вручную смещают назад (против хода волочения), как это делается при обычном короткооправочном волочении. При этом через посредство подвижного звена 5 двуплечий рычаг 7 поворачивается на своей оси 8 и дает возможность оправке 2 выйти из волоки 1. Стержень 3 с оправкой 2 отклоняют от оси волочения и надевают на него трубу 15 с забитой головкой. Далее стержень 3 с надетой на него трубой 15 вводят в волоку 1 и продвигают его вперед так, чтобы волочильная головка вышла из волоки 1 в зону действия захвата 16.

До начала волочения длину стержня 3 регулируют муфтой 6 так, чтобы кольцевой зазор между оправкой 2 и началом цилиндрического участка волоки 1 соответствовал требуемой начальной толщине стенки протягиваемой трубы. Захват 16 зажимает головку трубы, зацепление крюка 17 с волочильной цепью приводит в движение волочильную тележку 4, и начинается процесс волочения, т.е. деформация трубы-заготовки в кольцевом зазоре, образованном волокой 1 и оправкой 2.

Продольная тяга 13, перемещаясь вместе с тележкой 4, протягивает между роликами 10 и 11 веретенообразный копир 12. Вследствие увеличения диаметра копира 12 ролик 10 отклоняется вниз и рычаг 7 поворачивается на оси 8. Второе плечо рычага 7 через подвижное звено 5 отодвигает стержень 3 и оправку 2 против хода вращения. Зазор между конической оправкой 2 и волокой 1 увеличивается, синхронно с движением трубы 15 и копира 12 увеличивается и толщина стенки протягиваемой трубы 15. При дальнейшем движении трубы 15 и копира 12 (на участке с его обратной конусностью) зазор между роликами 10 и 11 начинает уменьшаться, рычаг 7 получает возможность поворачиваться в обратном направлении. Оправка 2, увлекаемая трубой 15 под действием сил трения, перемещается в волоке 1 вперед (по ходу волочения), кольцевой зазор уменьшается, что приводит к утонению стенки. Увеличение или уменьшение толщины стенки протягиваемой трубы происходит всякий раз при прохождении между ручьевыми роликами соответствующих участков копира. Цилиндрическому участку копира соответствует постоянная толщина стенки трубы.

Предлагаемое устройство не имеет специального привода и электронных систем и обеспечивает точное соответствие закона изменения толщины стенки трубы профилю копира, выполняемого в виде тела вращения.