CN105478549A - 一种钢管压制装置 - Google Patents

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应永华
宋北方
叶拾儿
余庭
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die

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Abstract

本发明提供了一种钢管压制装置，属于管件成型技术领域。本钢管压制装置包括：机架，作为安装基体；内滚轮，可转动地安装在机架上且可在机架上竖直位移，所述内滚轮外侧中部开设有可与钢管上端外侧面紧贴的环形第一压制槽；外滚轮，设置为两个且两外滚轮分列在内滚轮下方两侧，所述外滚轮可转动地安装在机架上，所述外滚轮外侧开设有可与钢管下端外侧面紧贴的至少一个第二压制槽，且第二压制槽与钢管下端外侧面的接触为面接触。本钢管压制装置具有工作可靠、外滚轮不易压伤的优点。

Description

一种钢管压制装置
技术领域
本发明属于管件成型技术领域，涉及一种钢管压制装置，特别是一种适用于将钢管压制成型的钢管压制装置。
背景技术
在目前市场上，机械设备尤其是冶金设备的制作、维修过程中，有大量结构需要甩金属圆管弯制成带有圆弧的结构，如矿用液压支架中就有大量的弯钢管结构，在这些结构中对弯曲部位都有一定的技术要求。
现有技术中，有人采用热弯的方式成型加工上述钢管，如果使用热弯，加热过程中管壁容易出现脱皮、氧化等现象，使管壁变薄，对管子机械性能造成一定的破坏。这就使热弯的应用具有了一定的局限性。为了克服热弯的缺点，对此也有人采用了如图1至图3所示的压制装置来压制成型钢管结构，其包括内滚轮10和两个外滚轮20，外滚轮20上设有环形凹槽21，压弯钢管100时，钢管100与外滚轮20的接触为点接触且该接触点为A点(A点位于环形凹槽21最内侧的中部位置，且A点位于外滚轮20中心和内滚轮10中心连线上)，导致外滚轮A点处单纯点受力进而形成应力集中，最终外滚轮20内侧容易压伤，导致整体压制装置工作不可靠，降低了设备的使用寿命。
综上所述，需要设计一种工作可靠、外滚轮不易压伤的钢管压制装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种工作可靠、外滚轮不易压伤的钢管压制装置。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种钢管压制装置，包括：
机架，作为安装基体；
内滚轮，可转动地安装在机架上且可在机架上竖直位移，所述内滚轮外侧中部开设有可与钢管上端外侧面紧贴的环形第一压制槽；
外滚轮，设置为两个且两外滚轮分列在内滚轮下方两侧，所述外滚轮可转动地安装在机架上，所述外滚轮外侧开设有可与钢管下端外侧面紧贴的至少一个第二压制槽，且第二压制槽与钢管下端外侧面的接触为面接触。
作为本发明的进一步改进，所述外滚轮通过铰接轴可转动地安装在机架上，所述第二压制槽设置为单个且开设在外滚轮外侧局部位置，所述外滚轮压制成型钢管后在自重作用下回位至初始位置。
作为本发明的更进一步改进，所述钢管为圆筒形管材，所述第二压制槽的横截面为半圆形，且该半圆形的半径略大于或等于钢管的半径。
作为本发明的又一种改进，所述内滚轮向下位移到底后其外周侧面所在环形面与外滚轮外周侧面所在环形面相接触。
作为本发明的又一种改进，在机架上还设置有用于检测钢管压缩率的检测机构，所述检测机构通过预设压缩率计算公式P1＝L1/(2πR*α/360)计算钢管的最大压缩率，所述预设压缩率计算公式由最大收缩量L1、中心层弯曲半径R以及弯曲角度α构成，其中L1＝(R-R1)*α，所述R1为钢管的内侧弯曲半径。
作为本发明的又一种改进，所述检测机构还可通过预设延伸率计算公式P2＝L2/(2πR*α/360)计算钢管的最大延伸率，所述预设延伸率计算公式由最大延伸量L2、中心层弯曲半径R以及弯曲角度α构成，其中L2＝π*(R2-R)/2，所述R2为钢管的外侧弯曲半径。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：整体压制装置结构布局紧凑，采用围弯方式弯曲钢管，外滚轮始终与钢管保持面接触的连接关系，压弯钢管时，上面用带第一压制槽的内滚轮施加弯矩，下面用带第二压制槽的外滚轮支撑，并且各滚轮均可以转动，保证了钢管在一定范围内均匀受力，弯曲过程中施加弯矩时避免了单纯点受力而形成应力集中，工作可靠，外滚轮不易压伤，避免造成变形部位局部过量变形而形成裂纹、褶皱、凹陷等缺陷。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是现有技术中压制装置的结构示意图。
图2是现有技术中外滚轮的结构示意图。
图3是图2另一视角的结构示意图。
图4是本发明一较佳实施例压制前的结构示意图。
图5是本发明一较佳实施例压制成型时的结构示意图。
图6是本发明一较佳实施例中外滚轮的结构示意图。
图7是图6另一视角的结构示意图。
图中，10、内滚轮；11、第一压制槽；20、外滚轮；21、环形凹槽；22、第二压制槽；30、铰接轴；100、钢管。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明保护一种钢管压制装置，用于压制成型的钢管100，该钢管100适用于矿用液压支架中，也可适用于其他应用设备中。
现有技术中的压制装置包括内滚轮10和两个外滚轮20，外滚轮20上设有环形凹槽21，压弯钢管100时，钢管100与外滚轮20的接触为点接触且该接触点为A点(A点位于环形凹槽21最内侧的中部位置，且A点位于外滚轮20中心和内滚轮10中心连线上)，导致外滚轮20A点处单纯点受力进而形成应力集中，最终外滚轮20内侧容易压伤，导致整体压制装置工作不可靠，降低了设备的使用寿命。因此，设计一种比较合理的钢管压制装置是很有必要的。
下面结合图4至图7对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
如图4至图7所示，本钢管压制装置包括：
机架(图中未示出)，作为安装基体；
内滚轮10，可转动地安装在机架上且可在机架上竖直位移，内滚轮10外侧中部开设有可与钢管100上端外侧面紧贴的环形第一压制槽11；
外滚轮20，设置为两个且两外滚轮20分列在内滚轮10下方两侧，外滚轮20可转动地安装在机架上，外滚轮20外侧开设有可与钢管100下端外侧面紧贴的至少一个第二压制槽22，且第二压制槽22与钢管100下端外侧面的接触为面接触。
本钢管压制装置在初始状态下，钢管100放置在外滚轮20上，此时第二压制槽22的整个内端面与钢管100下端的外侧面紧贴(整个内端面与钢管100外侧面的接触为面接触)，内滚轮10抵靠在钢管100需要压弯的部位中部，此时第一压制槽11的局部与钢管100上端的外侧面接触；压制成型时，内滚轮10下移并向下逐渐压弯钢管100，同时外滚轮20随钢管100逐渐向内转动，第二压制槽22与钢管100紧贴的位置和面积不断变化，在压制过程中，钢管100压弯部分中部向下凸起形成拱形结构，而拱形结构下端两侧的外侧面依旧与第二压制槽22保持面接触状态，此时的面接触为靠外的局部第二压制槽22和钢管100外侧面形成。
进一步的，第一压制槽11和第二压制槽22具有限制和引导钢管100变形的作用，使得成型后的钢管100椭圆度符合技术要求；外滚轮20具有施加压力和约束变形的双重作用。
本发明中，整体压制装置结构布局紧凑，外滚轮20始终与钢管100保持面接触的连接关系，采用围弯方式弯曲钢管100，压弯钢管100时，上面用带第一压制槽11的内滚轮10施加弯矩，下面用带第二压制槽22的外滚轮20支撑，并且各滚轮均可以转动，保证了钢管100在一定范围内均匀受力，弯曲过程中施加弯矩时避免了单纯点受力而形成应力集中，工作可靠，外滚轮20不易压伤，避免造成变形部位局部过量变形而形成裂纹、褶皱、凹陷等缺陷。
作为一种优选或可选的实施方式，外滚轮20通过铰接轴30可转动地安装在机架上，第二压制槽22设置为单个且开设在外滚轮20外侧局部位置，外滚轮20压制成型钢管100后在自重作用下回位至初始位置。
在本发明中，第二压制槽22设置为一个且优选第二压制槽22的横截面为半圆形，且外滚轮20压制作业后会在自重作用下回位，进一步保证了工作的连续性和可靠性。初始状态下，第二压制槽22水平设置，此时钢管100平摆在外滚轮20上，压制钢管100时，外滚轮20向内转动使得第二压制槽22朝内倾斜，在钢管100压制完毕并将其取下后，外滚轮20回位至初始位置(即第二压制槽22水平设置位置)。
具体的，外滚轮20回位的工作原理如下:由于第二压制槽22仅设置为一个且开设在外滚轮20外侧局部位置，使得外滚轮20形成上轻下重的结构，在压制钢管100时，外滚轮20向内转动使得第二压制槽22处于内侧(亦即内滚轮10下方)，此时外滚轮20靠外的一侧重于靠内一侧，且外滚轮20通过轴铰接于机架上，在卸下钢管100后，外滚轮20靠外的一侧即在自重作用下带动靠内的一侧向外转动，即外滚轮20在自重作用下回位至初始位置，具有第二压制槽22的外滚轮20与铰接轴30通过重心位移、铰接等连接方式紧密地配合，使得本案中的压制装置工作更可靠。
此处，值得一提的是：由于其是铰接在机架上的，即使外滚轮20回位时第二压制槽22未回复至完全的水平状态或者有些许摆动，也不会影响钢管100装入外滚轮20。
为使得上述外滚轮20与钢管100的面接触连接更加可靠，保证成型效果，优选钢管100为圆筒形管材，即本压制装置优选用于压制成型矿用液压支架的圆筒形钢管100；第二压制槽22的横截面为半圆形，且该半圆形的半径略大于或等于钢管100的半径。
为使得钢管100压制成型效果更佳，各滚轮配合更加紧密，优选地，结合图5所示，内滚轮10向下位移到底后其外周侧面所在环形面与外滚轮20外周侧面所在环形面相接触。这样的结构设计，保证了布局的紧凑性，使得钢管100周侧面受力均匀，也提高了钢管100的成型效果。
在本案中，为使得压制装置可以根据不同钢管100产品的规格和材料实时对辊轮进行调整，提高工作的可靠性和成品率，优选在机架上还设置有用于检测钢管100压缩率和延伸率的检测机构，检测机构通过预设压缩率计算公式P1＝L1/(2πR*α/360)计算钢管100的最大压缩率，预设压缩率计算公式由最大收缩量L1、中心层弯曲半径R以及弯曲角度α构成，其中L1＝(R-R1)*α，R1为钢管100的内侧弯曲半径。
进一步的，检测机构还可通过预设延伸率计算公式P2＝L2/(2πR*α/360)计算钢管100的最大延伸率，预设延伸率计算公式由最大延伸量L2、中心层弯曲半径R以及弯曲角度α构成，其中L2＝π*(R2-R)/2，R2为钢管100的外侧弯曲半径。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种钢管压制装置，其特征在于：包括：
机架，作为安装基体；
内滚轮，可转动地安装在机架上且可在机架上竖直位移，所述内滚轮外侧中部开设有可与钢管上端外侧面紧贴的环形第一压制槽；
外滚轮，设置为两个且两外滚轮分列在内滚轮下方两侧，所述外滚轮可转动地安装在机架上，所述外滚轮外侧开设有可与钢管下端外侧面紧贴的至少一个第二压制槽，且第二压制槽与钢管下端外侧面的接触为面接触。
2.根据权利要求1所述的一种钢管压制装置，其特征在于：所述外滚轮通过铰接轴可转动地安装在机架上，所述第二压制槽设置为单个且开设在外滚轮外侧局部位置，所述外滚轮压制成型钢管后在自重作用下回位至初始位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢管压制装置，其特征在于：所述钢管为圆筒形管材，所述第二压制槽的横截面为半圆形，且该半圆形的半径略大于或等于钢管的半径。
4.根据权利要求1或2所述的一种钢管压制装置，其特征在于：所述内滚轮向下位移到底后其外周侧面所在环形面与外滚轮外周侧面所在环形面相接触。
5.根据权利要求1或2所述的一种钢管压制装置，其特征在于：在机架上还设置有用于检测钢管压缩率的检测机构，所述检测机构通过预设压缩率计算公式P1＝L1/(2πR*α/360)计算钢管的最大压缩率，所述预设压缩率计算公式由最大收缩量L1、中心层弯曲半径R以及弯曲角度α构成，其中L1＝(R-R1)*α，所述R1为钢管的内侧弯曲半径。
6.根据权利要求5所述的一种钢管压制装置，其特征在于：所述检测机构还可通过预设延伸率计算公式P2＝L2/(2πR*α/360)计算钢管的最大延伸率，所述预设延伸率计算公式由最大延伸量L2、中心层弯曲半径R以及弯曲角度α构成，其中L2＝π*(R2-R)/2，所述R2为钢管的外侧弯曲半径。
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