Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУСТОРОННЕЙ ГИБКИ ТРУБЫ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для двухсторонней гибки труб.

Известно устройство для двусторонней гибки, содержащее привод в виде силового цилиндра, гибочные узлы, состоящие из сухарей в виде вал-шестерни, смонтированной с возможностью взаимодействия с установленной в корпусе зубчатой рейкой. На сухарях размещены гибочные штифты. В устройстве предусмотрены регулируемые упоры, регламентирующие форму загиба детали. Устройство содержит механизм подгибки концов детали в виде копира с двумя рабочими поверхностями, одна из которых выполнена с губкой, имеющей канавки для захвата деталей, а вторая установлена с возможностью взаимодействия с матрицей, несущей взаимодействующий с копиром ролик. Устройство содержит поворотный выталкиватель в виде П-образной рамки. На торцевых поверхностях сухарей выполнены наклонные канавки для фиксации концевых частей детали. Взаимодействующая с матрицей часть копира выполнена в виде клиновой призмы (Патент РФ №2101113, опубл. 10.01.1998).

Известно устройство для двухсторонней гибки труб в двух плоскостях, содержащее смонтированные на станине узлы горизонтальной и вертикальной гибки с гибочными рычагами, установленными на валах, приводами их перемещения и фиксатор заготовки. Узел горизонтальной гибки выполнен в виде имеющего возможность перемещения по направляющим колонкам, жестко закрепленным на станине, подвижного прижим-шаблона, закрепленного через ломающиеся рычаги к штоку пневмоцилиндра, контур которого, соприкасаемый с заготовкой при гибке, выполнен по форме готовой детали и имеет радиусную часть в виде полужелоба, подвижных щек, выполненных с овальными отверстиями и радиусной частью, соответствующей радиусу горизонтального гиба, заканчивающейся кривой, нижняя часть которых выполнена в виде вилки, копиров, имеющих расположенные под углом относительно перемещения прижим-шаблона выступы и выполненных с возможностью регулировки для точной установки подвижных щек посредством взаимодействия с вилкой и возможностью перемещения по закрепленным на прижим-шаблоне направляющим планкам и оси с буртом, установленных на валах, имеющих возможность вращения через реечно-шестеренчатые механизмы, сухарей с рабочим контуром в виде полужелоба, верхняя часть которого заканчивается кривой, при этом кривые щек и кривые полужелоба сухарей выполнены из условия образования шаблонов узла вертикальной гибки в виде единого ручья после завершения горизонтальной гибки (Патент РФ №2292974, опубл. 10.02.2007).

Общим недостатком известных устройств является наличие весьма значительных сил трения при формировании мест изгиба, вызванных скольжением трубы вдоль элементов, формирующих поверхность изогнутой трубы. Кроме того, известные устройства не предполагают возможности нагрева трубы, что весьма сильно ограничивает возможности гибки трубы и возможные радиусы гибки. Все это существенным образом влияет на качество изогнутой поверхности. На изогнутых участках возникают овальности, морщины, а иногда и трещины.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является станок для двусторонней гибки труб, который содержит узел зажима трубы, два узла гибки - горизонтальный и вертикальный. Гибочные шаблоны и гибочные ролики обоих узлов выполнены и установлены одинаково. Узел горизонтальной гибки содержит один силовой цилиндр, а узел вертикальной гибки - два силовых цилиндра. Гибочные шаблоны выполнены на половину длины окружности со стороны, противоположной станине одноребордными, и установлены с возможностью поворота на 180° в сторону обкатки их гибочными роликами (Авторское свидетельство СССР №1304958, опубл. 23.04.1987 - прототип).

Недостатком прототипа является то, что зажим и формующие элементы отнесены далеко друг от друга, что снижает точность удержания и точность изгиба трубы. Для изгиба может быть использована только конечная заготовка трубы, т.к. изгиб проводится в две стороны одновременно и в процессе изгиба изменяют свое положение оба конца трубы. Кроме того, на известном оборудовании невозможно выполнять изгиб трубы по сложному профилю, отличному от окружности. Все это снижает качество изогнутых труб.

В предложенном изобретении решается задача повышения качества изогнутых труб.

Задача решается тем, что в устройстве для двусторонней гибки трубы, включающем станину, закрепленные на станине узел зажима трубы, гибочный шаблон, ось, а также гибочный ролик, согласно изобретению, узел зажима трубы выполнен в виде двух сопрягаемых П-образных элементов с внутренней поверхностью, ответной наружной поверхности трубы, толщиной h₁ в сопряженном состоянии и имеет торцовую и контактную поверхности, гибочный шаблон имеет формующую поверхность, ответную наружной поверхности изгибаемой трубы, и выполнен с возможностью двусторонней гибки трубы в одной плоскости, гибочный ролик выполнен с формующей поверхностью, ответной наружной поверхности изгибаемой трубы, и с тремя плоскостями, первая плоскость расположена параллельно оси гибочного ролика и отстоит от оси на величину 0,15-0,25 диаметра гибочного ролика, вторая плоскость выполнена параллельно первой и расположена от крайней точки формующей поверхности на высоте, равной половине толщины h₁ узла зажима трубы, третья плоскость выполнена перпендикулярно второй плоскости на высоте, равной половине высоты указанного узла зажима h₁, причем ось гибочного ролика установлена в П-образной скобе, которая установлена на станине с возможностью поворота вокруг оси и с обеспечением возможности контактирования второй плоскости гибочного ролика с торцевой поверхностью узла зажима трубы, третьей плоскости - с контактной поверхностью узла зажима трубы, а его формующей поверхности - с формующей поверхностью гибочного шаблона.

Сущность изобретения

При двусторонней гибке труб возникают трудности, связанные с вытяжкой металла трубы, сопровождающиеся уменьшением толщины трубы и эллипсностью, морщинами и даже трещинами на трубе в месте изгиба. Существующие устройства или не решают эту проблему, или решают лишь частично. В предложенном изобретении решается задача повышения качества изогнутой трубы за счет устранения уменьшения толщины трубы и эллипсности, морщин и трещин на трубе в месте изгиба. Задача решается устройством, представленным на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлен гибочный ролик, на фиг. 2 - устройство в исходном положении для гибки трубы, на фиг. 3 - после гибки трубы, на фиг. 4 представлено сечение А-А.

Устройство для двусторонней гибки трубы включает станину 1 и закрепленные на станине 1 узел зажима 2 трубы 3, гибочный шаблон 4, ось гибочного ролика 5 и гибочный ролик 6. Узел зажима 2 выполнен в виде двух сопрягаемых П-образных элементов 7 и 8 с внутренней поверхностью 9 и 10, ответной наружной поверхности трубы 3. Один из П-образных элементов жестко закрепляют на станине 1, другой выполняют съемным и прижимают к первому, например, посредством струбцины (не показана). В сопряженном состоянии П-образные элементы имеют квадратное сечение (фиг. 4). В сопряженном состоянии узел зажима имеет толщину h₁ и имеет торцевую плоскость 11, обращенную к изгибаемой части трубы, и контактную поверхность 12. Гибочный шаблон 4 выполнен с возможностью двусторонней гибки трубы в одной плоскости и с формующей поверхностью 13, ответной наружной поверхности изгибаемой трубы 3. Гибочный ролик 6 выполнен с формующей поверхностью 14, ответной наружной поверхности трубы 3, и с тремя прямыми плоскостями. Первая плоскость 15 выполнена параллельно оси 5 гибочного ролика 6 и отстоит от оси 5 на величину h₂=0,15-0,25D - диаметра гибочного ролика 6. Гибочный ролик 6 размещен на оси гибочного ролика 16 с возможностью вращения на оси 16. Вторая плоскость 17 выполнена параллельно первой плоскости 15 от крайней точки 18 формующей поверхности 14 на высоту половины толщины h₁ узла зажима 2. Третья плоскость 19 выполнена перпендикулярно второй плоскости 17 из линии 20 на высоте половины толщины h₁ узла зажима 2. Ось 16 гибочного ролика 6 помещена в П-образную скобу 21, которая, в свою очередь, установлена с возможностью поворота вокруг оси 22 на станине 1. Ось 16 гибочного ролика 6 размещена в П-образной скобе 21 с обеспечением возможности контактирования второй 17 и третьей 19 плоскостей гибочного ролика 6 с поверхностями 11 и 12 узла зажима 2 трубы 3 и формующей поверхности 14 гибочного ролика 6 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4.

Гибочный ролик 6 может иметь не только вид круга, но и вид овала, соответственно и гибочный шаблон 4 имеет ответный вид.

Устройство для гибки трубы работает следующим образом.

Разворачивают гибочный ролик 6 первой плоскостью 15 к гибочному шаблону 4. Трубу 3 протаскивают через узел зажима 2 и размещают между гибочным роликом 6 и гибочным шаблоном 4. Зажимают трубу 3 в узле зажима 2. Разворачивают гибочный ролик 6 плоскостями 17 и 19 к узлу зажима 2. Поворачивают П-образную скобу 21 вокруг оси 22 и гибочный ролика 6 вокруг оси 16 до контактирования второй 17 и третьей 19 плоскостей гибочного ролика 6 с поверхностями 11 и 12 узла зажима 2 и формующей поверхности 14 гибочного ролика 6 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4. Надавливают на П-образную скобу 21. При этом гибочный ролик 6 поворачивается вокруг оси 16 и одновременно контактирует формующей поверхностью 14 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4, заставляя трубу 3 принять форму гибочного шаблона 4. Труба 3 сначала изгибается в одну сторону, затем в противоположную сторону в одной плоскости. Отводят П-образную скобу 21, разжимают узел зажима 2, разворачивают гибочный ролик 6 первой плоскостью 15 к гибочному шаблону 4, вытаскивают изогнутую трубу из устройства.

Контактирование второй 17 и третьей 19 плоскостей гибочного ролика 6 с поверхностями 11 и 12 узла зажима 2 и формующей поверхности 14 гибочного ролика 6 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4 обеспечивает при изгибании трубы максимально возможное соблюдение точности изгиба. Двойной контакт третьей плоскости 19 гибочного ролика 6 с контактной поверхностью 12 узла зажима 2 с одной стороны и формующей поверхности 14 гибочного ролика 6 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4 с другой стороны обеспечивает еще и контроль взаимного расположения узла зажима 2 и гибочного шаблона 4. Нарушение положения этих элементов приводит к отсутствию одного из контактов: или к отсутствию контакта третьей плоскости 19 с контактной поверхностью 12 узла зажима 2, или к отсутствию контакта формующей поверхности 14 гибочного ролика 6 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4. И в том, и в другом случае проводят корректировку положения узла зажима 2 и гибочного шаблона 4 на станине 1 до полного и одновременного контактирования третьей плоскости 19 с контактной поверхностью 12 узла зажима 2 и формующей поверхности 14 гибочного ролика 6 с формующей поверхностью 13 гибочного шаблона 4.

Контактирование второй 17 плоскости гибочного ролика 6 с торцевой плоскостью 11 обеспечивает необходимую точность расположения деталей устройства в продольном направлении трубы 3.

Расположение гибочного ролика 6 непосредственно около узла зажима 2 исключает паразитные искривления трубы 3, характерные для известных технических решений.

Формующие поверхности гибочного ролика 6 и гибочного шаблона 4 обеспечивают неизменность формы изогнутой трубы, отсутствие смятий и морщин.

Величина, на которую первая плоскость 15 отстоит от оси 16 на величину h₂=0,15-0,25D - диаметра гибочного ролика 6, обеспечивает размещение трубы и ее удаление из устройства.

Выполнение второй плоскости 17 от крайней точки 18 формующей поверхности 14 по оси 16 гибочного ролика 6 на высоту половины толщины h₁ узла зажима 2 является необходимым условием взаимного размещение гибочного ролика 6 и узла зажима 2.

Трубу 3 перед изгибом возможно нагревать в месте изгиба для облегчения формования.

Взаимное расположение деталей устройства позволяет свободно деформироваться металлу трубы в наиболее нагруженном месте и релаксировать напряжения металла в это место без скольжения трубы относительно гибочного ролика 6 и гибочного шаблона 4.

Применение предложенного устройства позволит повысить качество поверхности изогнутой трубы.