RU218431U1

RU218431U1 - DEVICE FOR ELIMINATION OF RADIAL AND AXIAL DISPLACEMENT OF CENTERS OF APPLICATION OF LOADS AND DEFORMATIONS IN MANUFACTURING LONG-DIMENSIONAL TUBE PRODUCTS ON A ROLLING AND DRAWING MILL

Info

Publication number: RU218431U1
Application number: RU2023103768U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Вайцехович
Original assignee: Сергей Михайлович Вайцехович
Filing date: 2023-02-20
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в горизонтальных и универсальных клетях прокатного стана, а также для волочения трубных заготовок, в частности спирально-профильных труб газотранспортных систем, кожухотрубных теплообменных аппаратов. Устройство для устранения радиального и осевого смещения центров приложения деформаций и тягового усилия при изготовлении длинномерных трубных изделий на прокатно-волочильном стане содержит корпус, приставку, правый и левый вкладыши со сферическими поверхностями, внутри которых расположен стержень; новым является то, что устройство состоит из двух частей: узла центрирования, выполненного в виде корпуса, и узла захвата - в виде приставки, контактирующих между собой через внешнюю пару трения скольжения, соединенных стержнем, который со стороны приставки выполнен цилиндрическим, а со стороны корпуса - в виде седла, ответная часть которого контактирует с внутренней стороной корпуса, опирающегося на промежуточную пару трения скольжения, встроенную во внутреннюю торцевую поверхность корпуса, при этом на цилиндрической части стержня, размещенного в приставке, расположены подшипник качения, упорный подшипник и упругий элемент, зафиксированные стопорной гайкой, левый вкладыш, встроенный в седло стержня, контактирует через внутреннюю пару трения скольжения с правым вкладышем, оба вкладыша расположены на шпильке с размещенными внутри них ползушками, компенсаторами, упругими элементами и стопорной гайкой для обеспечения передачи осевого давления через промежуточную пару трения скольжения на узел захвата, с возможностью вращения приставки вокруг цилиндрической части стержня, а за счет упругих элементов имеется возможность компенсировать радиальное смещение, не превышающее 30% от величины наружного диаметра трубной заготовки, и связанную с ним торцевую расцентровку поворотом шпильки на угол от 0 до

радиан, при этом угол торцевой расцентровки α образован прямой, соединяющей с одной стороны центр трубной заготовки, зажатой профилирующими роликами в клети (центр деформации), а с другой стороны - центр трубной заготовки, зажатый цанговым патроном, и проекцией этой прямой на плоскость, проходящей через ось трубной заготовки, в то же время одна из частей устройства - узел захвата, удерживающий трубную заготовку, имеет возможность вращения вокруг стержня, а узел центрирования, связанный со штоком тягового оборудования, перемещается горизонтально, кроме того, упругий элемент, расположенный на цилиндрической части стержня, имеет возможность создавать упругое соединение между узлом центрирования и узлом захвата. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

The utility model relates to the field of machine tools and can be used in horizontal and universal stands of a rolling mill, as well as for drawing pipe blanks, in particular, spiral-shaped pipes of gas transmission systems, shell-and-tube heat exchangers. A device for eliminating radial and axial displacement of the centers of application of deformations and traction force in the manufacture of long tubular products on a rolling and drawing mill includes a housing, an attachment, right and left inserts with spherical surfaces, inside which the rod is located; new is that the device consists of two parts: a centering unit made in the form of a body, and a gripping unit - in the form of an attachment, contacting each other through an external pair of sliding friction, connected by a rod, which is cylindrical on the attachment side, and on the casing side - in the form of a saddle, the mating part of which is in contact with the inner side of the housing, based on an intermediate sliding friction pair built into the inner end surface of the housing, while on the cylindrical part of the rod placed in the attachment, there are a rolling bearing, a thrust bearing and an elastic element fixed lock nut, the left liner, built into the saddle of the rod, contacts through the internal pair of sliding friction with the right liner, both inserts are located on the stud with sliders, compensators, elastic elements and a lock nut placed inside them to ensure the transfer of axial pressure through the intermediate pair of sliding friction on gripping unit, with the possibility of rotation of the attachment around the cylindrical part of the rod, and due to the elastic elements, it is possible to compensate for the radial displacement, not exceeding 30% of the outer diameter of the tubular billet, and the associated end misalignment by turning the stud at an angle from 0 to

radians, while the angle of the end misalignment α is formed by a straight line connecting on one side the center of the tubular blank clamped by the profiling rollers in the stand (deformation center), and on the other hand, the center of the tubular blank clamped by the collet chuck, and the projection of this straight line onto a plane passing through the axis of the billet, at the same time, one of the parts of the device - the gripping unit holding the billet, has the ability to rotate around the rod, and the centering unit associated with the rod of the traction equipment moves horizontally, in addition, the elastic element located on the cylindrical part rod, has the ability to create an elastic connection between the centering node and the capture node. 4 w.p. f-ly, 7 ill.

Description

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в горизонтальных и универсальных клетях прокатного стана, а также для волочения трубных заготовок и изделий, в частности, спирально-профильных труб газотранспортных систем, кожухотрубных теплообменных аппаратов.The utility model relates to the field of machine tools and can be used in horizontal and universal stands of a rolling mill, as well as for drawing pipe blanks and products, in particular, spiral-shaped pipes of gas transmission systems, shell-and-tube heat exchangers.

Известно устройство для уравновешивания шпинделей прокатных станов, включающее шпиндельный стул, на котором смонтированы подпружиненные подшипниковые опоры шпинделей (см. Королев А.А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов. Атлас - М.: Металлургия, 1981, лист УШ-86).A device for balancing the spindles of rolling mills is known, including a spindle chair on which spring-loaded bearing supports of the spindles are mounted (see Korolev A.A. Rolling mills and equipment of rolling shops. Atlas - M.: Metallurgy, 1981, sheet USh-86).

Недостатком аналога является просадка пружин при эксплуатации и быстрый выход их из строя, что вызывает нарушение точного уравновешивания шпинделей, их расцентровку с рабочими валками прокатной клети, радиальные биения шпинделей и валков, снижение их долговечности, появление продольной периодической разнотолщинности и снижение качества прокатываемого металла.The disadvantage of analogue is the drawdown of the springs during operation and their rapid failure, which causes a violation of the exact balancing of the spindles, their misalignment with the working rolls of the rolling stand, radial runout of the spindles and rolls, a decrease in their durability, the appearance of longitudinal periodic thickness variation and a decrease in the quality of the rolled metal.

Наиболее близким прототипом является устройство - узел самоцентрирования пуансона относительно матрицы, содержащий опору и хвостовик пуансона со сферическими торцами, а также расположенный между ними вкладыш с ответными сферическими поверхностями, контактирующий по этим поверхностям с опорой и хвостовиком пуансона, отличающийся тем, что с целью повышения надежности его работы, срока службы и точности центрирования, он снабжен размещенным с возможностью вращения вокруг своей оси внутри выполненного в опоре, вкладыше и хвостовике пуансона центрального сквозного отверстия соединительным стержнем с круглой, плавно сужающейся к стержню головкой на одном его конце, примыкающей к одной из кромок этого отверстия, и с гайкой на другом конце, а также охватывающей стержень шайбой с плавно сужающейся в сторону головки боковой поверхностью, примыкающей по этой поверхности к противоположной кромке указанного 1 отверстия, и расположенным между шайбой и гайкой упругим элементом (см. А.С. №1 260 097 (СССР), Узел самоцентрирования пуансона относительно матрицы. Заявка №3851662/25-27, опубл. 30.09.1986 БИ №36).The closest prototype is the device - node self-centering of the punch relative to the matrix, containing a support and a shank of a punch with spherical ends, as well as an insert located between them with mating spherical surfaces, in contact along these surfaces with a support and a shank of the punch, characterized in that, in order to increase reliability its operation, service life and centering accuracy, it is equipped with a connecting rod placed with the possibility of rotation around its axis inside the central through hole made in the support, insert and shank of the punch with a round head smoothly tapering to the rod at one of its ends, adjacent to one of the edges of this hole, and with a nut at the other end, as well as a washer enclosing the rod with a side surface smoothly tapering towards the head, adjacent along this surface to the opposite edge of the specified 1 hole, and an elastic element located between the washer and the nut (see A.S. No. 1 260 097 (USSR), Punch self-centering unit relative to the matrix. Application No. 3851662/25-27, publ. 09/30/1986 BI No. 36).

Недостатком устройства центрирования является его конструктивное оформление, вследствие чего устройство предназначено только для использования в качестве центрирующего деформирующего, давящего пуансона при получении изделий типа стакана методом обратного выдавливания, а для радиальной и торцевой расцентровок не предназначено.The disadvantage of the centering device is its structural design, as a result of which the device is intended only for use as a centering deforming, pressing punch when obtaining glass-type products by the back extrusion method, and is not intended for radial and end misalignment.

Техническим результатом полезной модели является устранение радиальной и торцевой расцентровок - смещение и перегиба общей оси рабочей клети относительно оси тягового устройства, расположенных в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что повышает качество профилированных деталей.The technical result of the utility model is the elimination of radial and end misalignment - displacement and bending of the common axis of the working stand relative to the axis of the traction device, located in the horizontal and vertical planes, which improves the quality of profiled parts.

Указанный технический результат полезной модели обеспечивается тем, что устройство для устранения радиального и осевого смещения центров приложения деформаций и тягового усилия при изготовлении длинномерных трубных изделий на прокатно-волочильном стане содержит корпус, приставку, правый и левый вкладыши со сферическими поверхностями, внутри которых расположен стержень; новым является то, что устройство состоит из двух частей: узла центрирования, выполненного в виде корпуса, и узла захвата - в виде приставки, контактирующих между собой через внешнюю пару трения скольжения, соединенных стержнем, который со стороны приставки выполнен цилиндрическим, а со стороны корпуса - в виде седла, ответная часть которого контактирует с внутренней стороной корпуса, опирающегося на промежуточную пару трения скольжения, встроенную во внутреннюю торцевую поверхность корпуса, при этом на цилиндрической части стержня, размещенного в приставке, расположены подшипник качения, упорный подшипник и упругий элемент, зафиксированные стопорной гайкой; левый вкладыш, встроенный в седло стержня, контактирует через внутреннюю пару трения скольжения с правым вкладышем, оба вкладыша расположены на шпильке с размещенными внутри них ползушками, компенсаторами, упругими элементами и стопорной гайкой для обеспечения передачи осевого давления через промежуточную пару трения скольжения на узел захвата, с возможностью вращения приставки вокруг цилиндрической части стержня, а за счет упругих элементов имеется возможность компенсировать радиальное смещение, не превышающее 30% от величины наружного диаметра трубной заготовки, и связанную с ним торцевую расцентровку поворотом шпильки на угол α в диапазоне от 0 до

радиан, при этом угол торцевой расцентровки α образован прямой, соединяющей с одной стороны центр трубной заготовки, зажатой профилирующими роликами в клети (центр деформации), а с другой стороны - центр трубной заготовки, зажатый цанговым патроном, и проекцией этой прямой на плоскость, проходящей через ось трубной заготовки, в то же время одна из частей устройства - узел захвата, удерживающий трубную заготовку, имеет возможность вращения вокруг стержня, а узел центрирования, связанный со штоком тягового оборудования, перемещается горизонтально, кроме того, упругий элемент, расположенный на цилиндрической части стержня, имеет возможность создавать упругое соединение между узлом центрирования и узлом захвата.The specified technical result of the utility model is ensured by the fact that the device for eliminating the radial and axial displacement of the centers of application of deformations and traction in the manufacture of long tubular products on a rolling and drawing mill contains a body, an attachment, right and left inserts with spherical surfaces, inside which the rod is located; new is that the device consists of two parts: a centering unit made in the form of a body, and a gripping unit - in the form of an attachment, contacting each other through an external pair of sliding friction, connected by a rod, which is cylindrical on the attachment side, and on the casing side - in the form of a saddle, the mating part of which is in contact with the inner side of the housing, based on an intermediate sliding friction pair built into the inner end surface of the housing, while on the cylindrical part of the rod placed in the attachment, there are a rolling bearing, a thrust bearing and an elastic element fixed lock nut; the left liner, built into the saddle of the rod, contacts through the internal pair of sliding friction with the right liner, both inserts are located on the stud with sliders, compensators, elastic elements and a lock nut placed inside them to ensure the transfer of axial pressure through the intermediate pair of sliding friction to the capture unit, with the possibility of rotation of the attachment around the cylindrical part of the rod, and due to the elastic elements, it is possible to compensate for the radial displacement, not exceeding 30% of the outer diameter of the tubular billet, and the associated end misalignment by turning the pin through an angle α in the range from 0 to

radians, while the angle of the end misalignment α is formed by a straight line connecting on one side the center of the tubular blank clamped by the profiling rollers in the stand (deformation center), and on the other hand, the center of the tubular blank clamped by the collet chuck, and the projection of this straight line onto a plane passing through the axis of the billet, at the same time, one of the parts of the device - the gripping unit holding the billet, has the ability to rotate around the rod, and the centering unit associated with the rod of the traction equipment moves horizontally, in addition, the elastic element located on the cylindrical part rod, has the ability to create an elastic connection between the centering node and the capture node.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, где:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials, where:

на фиг. 1 - схема узла центрирования осей клети и гидроцилиндра тяги А - узел центрирования, Б - узел захвата, Δ - величина смещения оси шпильки,ω - угловая скорость тяги, Р_тяга - тяговое усилие редуцирования, Р_пр - усилие противодавления,ϑ- скорость перемещения компенсатора, 1 - внешняя пара трения скольжения, 18 - цанговый патрон, 23 - шток тягового гидроцилиндра;in fig. 1 - diagram of the unit for centering the axes of the stand and the traction hydraulic cylinder A - centering unit, B - gripping unit, Δ - displacement of the pin axis, ω - angular thrust velocity, P _thrust - reduction traction force, P _pr - counterpressure force, ϑ - movement speed compensator, 1 - external pair of sliding friction, 18 - collet chuck, 23 - rod of the traction hydraulic cylinder;

на фиг. 2 - схема работы устройства при устранении расцентровки: k - коэффициент мультипликатора, Δ - величина смещения шпильки, kΔ - величина смещения осей профилируемой трубной заготовки относительно оси штока тягового гидроцилиндра с учетом коэффициента мультипликатора, L - длина рабочей части узла захвата трубной заготовки, Р_тяга - усилие тяги гидроцилиндра; 1 - пара трения внешняя, 2 - стержень 3 - корпус, 4 - заглушка корпуса, 5 -шпилька, 6 - вкладыш левый, 7 - вкладыш правый, 8 - пара трения внутренняя, 9 - компенсационная пара трения, 10 - ползушка, 11 - компенсатор, 12 - упругий элемент - тарельчатая пружина, 13, 14 - стопорные гайки, 15 - приставка, 16 - держатель, 17 -подшипник качения, 18 - цанговый патрон, 20 - опорный подшипник, 21 - стопорная гайка, 22 - упругий элемент - тарельчатая пружина, 23 - шток тянущего гидроцилиндра;in fig. 2 - scheme of operation of the device when correcting misalignment: k - multiplier coefficient, Δ - displacement of the stud, kΔ - displacement of the axes of the profiled tubular blank relative to the axis of the rod of the traction hydraulic cylinder, taking into account the multiplier coefficient, L - length of the working part of the capture unit of the tubular blank, P _thrust - traction force of the hydraulic cylinder; 1 - external friction pair, 2 - rod 3 - housing, 4 - housing plug, 5 - stud, 6 - left insert, 7 - right insert, 8 - internal friction pair, 9 - compensation friction pair, 10 - slider, 11 - compensator, 12 - elastic element - belleville spring, 13, 14 - lock nuts, 15 - attachment, 16 - holder, 17 - rolling bearing, 18 - collet chuck, 20 - support bearing, 21 - lock nut, 22 - elastic element - belleville spring, 23 - rod of the pulling hydraulic cylinder;

на фиг. 3 - вид по вырезу I (фиг. 2), масштаб М 10/1:in fig. 3 - view along cutout I (Fig. 2), scale M 10/1:

ВС=Δ - величина смещения шпильки, профилирующей трубную заготовку относительно оси штока тягового гидроцилиндра, Z - вертикальная ось, X - горизонтальная ось, α - угол расцентровки;BC=Δ - the value of the displacement of the stud profiling the billet relative to the axis of the rod of the traction hydraulic cylinder, Z - vertical axis, X - horizontal axis, α - misalignment angle;

5 - шпилька, 6 - вкладыш левый, 7 - вкладыш правый, 8 - пара трения внутренняя, 11 - компенсатор, 12 - упругий элемент - тарельчатая пружина, АС - горизонтальная составляющая;5 - pin, 6 - left insert, 7 - right insert, 8 - internal friction pair, 11 - compensator, 12 - elastic element - belleville spring, AC - horizontal component;

на фиг.4 - вид по стрелке А (фиг. 2):figure 4 - view along arrow A (fig. 2):

АВ - расстояние между стопорными гайками, Δ=ВС - величина смещения шпильки, профилирующей трубную заготовку относительно оси штока тягового гидроцилиндра, АС - горизонтальная составляющая, α- угол расцентровки, R - радиус разворота конца стержня по отношению к продольной оси шпильки;;AB is the distance between the lock nuts, Δ=BC is the displacement of the stud profiling the tubular billet relative to the axis of the rod of the traction hydraulic cylinder, AC is the horizontal component, α is the misalignment angle, R is the turning radius of the end of the rod relative to the longitudinal axis of the stud;;

на фиг. 5 - схема прокатно-волочильного стана с неприводной клетью РТ - устройство компенсации радиальной и торцевой расцентровки, 19 - трубная заготовка, 23 - шток тянущего гидроцилиндра, 24 - гидроцилиндр тягового устройства, 25 - гидростанция прокатно-волочильного стана, 26 - полозья направляющие, 27 - передняя станина, 28 - рабочая клеть, 29 - профилирующие ролики, 30 - каретка продольного перемещения задней станины, 31 - полозья направляющие задней станины, 32 - гидроцилиндр задней станины, 33 - задняя станина прокатно-волочильного стана, 34 - внутренняя профильная оправка, 41 - каретка продольного перемещения;in fig. 5 - scheme of a drawing-rolling mill with a non-driven stand RT - a device for compensating radial and end misalignment, 19 - a pipe billet, 23 - a rod of a pulling hydraulic cylinder, 24 - a hydraulic cylinder of a traction device, 25 - a hydraulic station of a rolling-drawing mill, 26 - guide skids, 27 - front frame, 28 - working stand, 29 - profiling rollers, 30 - carriage of longitudinal movement of the rear frame, 31 - skids guiding the rear frame, 32 - hydraulic cylinder of the rear frame, 33 - rear frame of the rolling and drawing mill, 34 - internal profile mandrel, 41 - carriage of longitudinal movement;

на фиг. 6 - схема шести роликовой клети: 29 - ролики, 40 - рама клети, на фиг. 7 - схема прокатно-волочильного стана с тяговой цепной передачей:in fig. 6 - scheme of six roller stands: 29 - rollers, 40 - stand frame, in Fig. 7 - scheme of a rolling and drawing mill with traction chain transmission:

РТ - устройство компенсации радиальной и торцевой расцентровки, 19 - трубная заготовка, 28 - рабочая клеть, 35 - каретка продольной подачи, 36 - цепная передача, 37 - электродвигатель, 38 - передняя станина, 39 - задняя станинаRT - compensation device for radial and end misalignment, 19 - pipe billet, 28 - working stand, 35 - longitudinal feed carriage, 36 - chain drive, 37 - electric motor, 38 - front frame, 39 - rear frame

Устройство компенсации радиальной (взаимное смещение осей) и торцевой (угол перегиба общей оси) расцентровки (компенсатор РТ) (фиг. 1) предназначено для регулирования радиальной Δ и торцевой α расцентровки между осями профилирующей клети и штока гидроцилиндра (фиг. 4) или тяговой цепи прокатно-волочильного стана (фиг. 5).Compensation device for radial (mutual displacement of the axes) and end (angle of inflection of the common axis) misalignment (RT compensator) (Fig. 1) is designed to control radial Δ and end α misalignment between the axes of the profiling stand and the hydraulic cylinder rod (Fig. 4) or traction chain rolling and drawing mill (Fig. 5).

Торцевая расцентровка - регулирование угла α, образованного прямой, соединяющей с одной стороны центр трубной заготовки, зажатой профилирующими роликами в клети (центр деформации), а с другой стороны - центр трубной заготовки, зажатый компенсатором РТ (например, с помощью цангового патрона), закрепленного на подвижной части тянущего оборудования, и проекцией этой прямой на плоскость, проходящей через ось трубной заготовки.End misalignment - regulation of the angle α formed by a straight line connecting, on one side, the center of the tubular blank clamped by profiling rollers in the stand (deformation center), and on the other hand, the center of the tubular blank, clamped by the compensator RT (for example, using a collet chuck), fixed on the moving part of the pulling equipment, and the projection of this straight line on a plane passing through the axis of the pipe billet.

Радиальная расцентровка Δ- регулирование расстояния между центром рабочей клети и центром захвата компенсатора РТ, закрепленного на подвижной части тянущего оборудования в плоскости, перпендикулярной оси трубной заготовки.Radial misalignment Δ - regulation of the distance between the center of the working stand and the center of gripping the compensator RT, fixed on the movable part of the pulling equipment in a plane perpendicular to the axis of the pipe billet.

Компенсатор РТ состоит их узла центрирования А и узла захвата трубной заготовки Б, контактирующих через внешнюю пару трения 1 и соединенных стержнем 2.The compensator RT consists of a centering unit A and a tube billet capture unit B, which are in contact through an external friction pair 1 and connected by a rod 2.

Узел центрирования А выполнен в виде корпуса 3, с одной стороны которого винтовым соединением закреплена заглушка 4, соединяющая его со штоком гидроцилиндра тягового оборудования, с другой закреплена на одной из пластин внешней пары трения 1.The centering unit A is made in the form of a body 3, on one side of which a plug 4 is fixed with a screw connection, connecting it to the rod of the hydraulic cylinder of the traction equipment, on the other side it is fixed on one of the plates of the external friction pair 1.

Внутри корпуса, на общей шпильке 5, располагается левый 6 и правый 7 полые вкладыши, контактирующие между собой в вертикальной плоскости через пару трения 8. Вкладыши 6, 7 имеют внутренние сферические поверхности, правый вкладыш 7 жестко сцентрирован с заглушкой 4, левый 6 - вмонтирован в седло сложнопрофильного стержня 2, ложкообразная сторона которого опирается на внутреннюю плоскую вертикальную поверхность корпуса 3, с которым имеет возможность скольжения в вертикальной плоскости за счет пары трения 9.Inside the housing, on a common pin 5, there are left 6 and right 7 hollow inserts that contact each other in a vertical plane through a pair of friction 8. Inserts 6, 7 have internal spherical surfaces, the right insert 7 is rigidly centered with a plug 4, the left 6 is mounted into the saddle of a complex-profile rod 2, the spoon-shaped side of which rests on the inner flat vertical surface of the body 3, with which it has the ability to slide in a vertical plane due to the friction pair 9.

На сферических внутренних полостях вкладышей 6, 7 располагаются пол-зушки 10, имеющие внешние, ответные им сферические поверхности, с обратной стороны ползушки 10 имеют внутренние сферические поверхности, на которых располагаются компенсаторы 11, обеспечивающие гибкую подвижную связь в жестком контакте друг с другом за счет упругих элементов 12, базирующихся на шпильке 5, контролируемые стопорными гайками 13 и 14 (фиг. 2).On the spherical internal cavities of the liners 6, 7 there are half-sliders 10, having external, mating spherical surfaces, on the reverse side of the sliders 10 have internal spherical surfaces, on which compensators 11 are located, providing a flexible mobile connection in rigid contact with each other due to elastic elements 12, based on the pin 5, controlled by lock nuts 13 and 14 (Fig. 2).

В условии жесткого контакта, за счет упругих элементов 8, левый 6 и правый 7 вкладыши имеют возможность беспрепятственного скольжения друг относительно друга в плоскости, перпендикулярной цилиндрической части оси вращения стержня 2, посредством внешней пары трения скольжения 1 и компенсационной пары трения 9.In the condition of hard contact, due to the elastic elements 8, the left 6 and right 7 liners are able to slide freely relative to each other in a plane perpendicular to the cylindrical part of the axis of rotation of the rod 2, through an external sliding friction pair 1 and a compensating friction pair 9.

Узел захвата трубной заготовки Б выполнен в виде полой приставки 15, закрытой с одной стороны полым держателем 16, с другой - внешней парой трения скольжения 1 с корпусом 3.The tube billet capture unit B is made in the form of a hollow attachment 15, closed on one side by a hollow holder 16, on the other hand, by an external pair of sliding friction 1 with the body 3.

Внутри приставки 15, на цилиндрической части сложнопрофильного стержня 2 располагается подшипник качения 17, позволяющий захвату в виде, например, цангового патрона 18 вращаться вокруг оси цилиндрической части стержня 2 с угловой скоростью ω профилирования трубной заготовки 19. Опорный подшипник 20, установленный на цилиндрической части сложнопрофильного стержня 2, дает возможность приставке 15 передавать осевые давления Р_тяги. Стопорная гайка 21, расположенная внутри заглушки 16, обеспечивает связь цангового патрона 18 с подшипником качения 17. Упругий элемент 22, расположенный на цилиндрической части стержня 2, создает упругое соединение между узлом центрирования А и узлом захвата Б.Inside the attachment 15, on the cylindrical part of the complex-profile rod 2, a rolling bearing 17 is located, which allows the gripper in the form of, for example, a collet chuck 18 to rotate around the axis of the cylindrical part of the rod 2 with an angular velocity ω of profiling the pipe billet 19. Support bearing 20 mounted on the cylindrical part of the complex-profile rod 2, enables attachment 15 to transmit axial pressure P _thrust . The lock nut 21, located inside the plug 16, ensures the connection of the collet chuck 18 with the rolling bearing 17. The elastic element 22, located on the cylindrical part of the rod 2, creates an elastic connection between the centering unit A and the gripping unit B.

Связка включает внешнюю пару трения 1 для возможности вращения приставки 15 при относительно неподвижном узле центрирования А.The ligament includes an external pair of friction 1 for the possibility of rotation of the attachment 15 with a relatively immovable centering node A.

Назначение компенсатора РТ - регулировать в автоматическом режиме расцентровку осей за счет взаимного поворота вкладышей 6 и 7, ползушек 10 и компенсаторов 11, расположенных на шпильке 5.The purpose of the compensator RT is to automatically adjust the misalignment of the axes due to the mutual rotation of the liners 6 and 7, sliders 10 and compensators 11 located on the pin 5.

Благодаря наличию упругих элементов 12, зафиксированных стопорной гайкой 13 и 14 со стороны узла центрирования А, и опорным подшипником 20, зафиксированным стопорной гайкой 21 со стороны узла захвата трубной заготовки Б, имеется возможность свободного перемещения вкладышей 6 и 7 в плоскости, перпендикулярной оси стержня 2, что позволяет регулировать в автоматическом режиме торцевую расцентровку α в диапазоне от 0 до

рад. ≈6° и радиальную расцентровку Δ, не превышающую 30% наружного диаметра трубной заготовки.Due to the presence of elastic elements 12, fixed by a lock nut 13 and 14 on the side of the centering unit A, and support bearing 20, fixed by a lock nut 21 on the side of the gripping unit of the pipe billet B, it is possible to freely move the

liners

6 and 7 in a plane perpendicular to the axis of the rod 2 , which allows you to automatically adjust the end misalignment α in the range from 0 to

glad. ≈6° and radial misalignment Δ, not exceeding 30% of the outer diameter of the billet.

Расположение компенсатора РТ на прокатно-волочильном станеThe location of the compensator RT on the rolling mill

На прокатно-волочильном стане используют два вида волочения: гидроцилиндром при небольших длинах трубных заготовок до 3-5 метров (фиг. 4) и тяговой цепью при длине трубных заготовок более 5 метров (фиг. 5). Раму 40 (фиг. 6) клети 28 (фиг. 5) закрепляют между передней 27 (39 - фиг. 7) и задней 33 (38 - фиг. 7) станинами прокатно-волочильного стана с тяговым гидроцилиндром (с тяговой цепной передачей).Two types of drawing are used on the drawing-rolling mill: a hydraulic cylinder with small lengths of tubular blanks up to 3-5 meters (Fig. 4) and a traction chain with a length of tubular blanks of more than 5 meters (Fig. 5). The frame 40 (Fig. 6) of the stand 28 (Fig. 5) is fixed between the front 27 (39 - Fig. 7) and rear 33 (38 - Fig. 7) beds of the rolling mill with a traction hydraulic cylinder (with traction chain transmission).

При работе на прокатно-волочильном стане с тяговым гидроцилиндром компенсатор РТ со стороны заглушки 4 корпуса 3 закрепляется на штоке 23 или, при большой длине трубной заготовке, на каретке продольной подачи 41, перемещающей штоком 23 (фиг. 2) тягового гидравлического цилиндра 24, работающего от гидростанции 25 (фиг. 5) и перемещаться по направляющим полозьям 26 передней станины 27.When working on a rolling mill with a traction hydraulic cylinder, the compensator RT from the side of the plug 4 of the body 3 is fixed on the rod 23 or, with a large length of the tubular billet, on the carriage of the longitudinal feed 41, which moves the rod 23 (Fig. 2) of the traction hydraulic cylinder 24 operating from the hydraulic station 25 (Fig. 5) and move along the guide skids 26 of the front frame 27.

Со стороны рабочей клети 28 цанговый патрон 18 зажимает передний конец трубной заготовки 19, предварительно уставленной в зоне профилирующих роликов 29 клети 28 (фиг. 6). Задний конец трубной заготовки 19 закрепляется на каретке 30, перемещающейся по направляющим 31 посредством гидроцилиндра 32 по задней станине 33, находящейся за рабочей клетью 28 (фиг. 5).From the side of the working stand 28, the collet 18 clamps the front end of the tubular billet 19, previously installed in the area of the profiling rollers 29 of the stand 28 (Fig. 6). The rear end of the billet 19 is fixed on the carriage 30, moving along the guides 31 by means of a hydraulic cylinder 32 along the rear frame 33, located behind the working stand 28 (Fig. 5).

Для повышения качества формы гофров в процессе профилирования трубных заготовок используют профильные внутренние оправки 34.To improve the quality of the shape of the corrugations in the process of profiling tubular blanks, profiled inner mandrels 34 are used.

При работе на прокатно-волочильном стане с тяговым цепным (36) приводом заглушка 4 корпуса 3 закрепляется на каретке продольной подачи 35 (фиг. 7), перемещаемой цепью 36 с электродвигателем 37 стана. Возможен вариант, при котором задний конец трубной заготовки 19 не закреплен (фиг. 7).When working on a rolling mill with a traction chain (36) drive, the plug 4 of the body 3 is fixed on the carriage of the longitudinal feed 35 (Fig. 7), moved by the chain 36 with the electric motor 37 of the mill. A variant is possible, in which the rear end of the tubular billet 19 is not fixed (Fig. 7).

После установки трубной заготовки 19 в рабочей клети 28 профилирующие ролики 29 (фиг. 5) перемещают по заданной программе в радиальном направлении и деформируют стенку трубной заготовки 19 до заданного размера.After the tubular blank 19 is installed in the working stand 28, the profiling rollers 29 (Fig. 5) are moved according to a given program in the radial direction and deform the wall of the tubular blank 19 to a predetermined size.

По окончании осадки трубной заготовки проводят предварительное перемещение тягового гидроцилиндра 24, растягивают участок трубной заготовки 19, зажатой между рабочей клетью и цанговым патроном 18 для создания натяга с целью проведения компенсации радиальной Δ и торцевой α расцентровки.At the end of the upsetting of the billet, a preliminary movement of the traction hydraulic cylinder 24 is carried out, a section of the billet 19 is stretched, clamped between the working stand and the collet chuck 18 to create an interference fit in order to compensate for radial Δ and end α misalignment.

Если ось клети 28 относительно оси штока 23 тягового гидроцилиндра 24 расположена несоосно, то линия, соединяющая центр фиксации трубы в рабочей клети 28 и центр фиксации трубы в цанговом патроне 18 тянущего гидроцилиндра 24, будет образовывать с горизонтальной плоскостью угол отклонения α (величина «перепада» Δ).If the axis of the stand 28 relative to the axis of the rod 23 of the traction hydraulic cylinder 24 is not coaxial, then the line connecting the center of fixing the pipe in the working stand 28 and the center of fixing the pipe in the collet chuck 18 of the pulling hydraulic cylinder 24 will form an angle of deviation α with the horizontal plane (the value of the "difference" Δ).

Тяговое усилие Р_тяга со стороны гидроцилиндра 24 приводит механизм компенсации радиальной и торцевой расцентровки в действие.Traction force R _thrust from the side of the hydraulic cylinder 24 drives the compensation mechanism for radial and end misalignment.

В узле центрирования А шпилька 5 разворачивается относительно своего центра и точек А, В. Радиус вращения ползушки 10 зависит от формы поверхности вкладышей 6, 7 (фиг. 3, 4).In the centering node A, the pin 5 turns about its center and points A, B. The radius of rotation of the slider 10 depends on the shape of the surface of the inserts 6, 7 (Fig. 3, 4).

Угол наклона шпильки 5 относительно горизонта определяется по формулам:The angle of inclination of the hairpin 5 relative to the horizon is determined by the formulas:

Если принять ВС=Δ, тоIf we accept BC=Δ, then

где АВ - величина, равная расстоянию между плоскостями соприкосновения компенсаторов 11 с упругими элементами 14 (фиг. 3), расположенными в корпусе 3, α- угол отклонения центральной шпильки 5 от горизонтальной плоскости, Δ - величина смещения точек А (В) от горизонтальной плоскости проходящей через центр шпильки 5. корпуса 3 относительно держателя 16 при расцентровке менее

что тождественно расстоянию между центром шпильки 5 и контактами компенсаторов 11 с упругими элементами 12 в точках А и В (фиг. 3).where AB is a value equal to the distance between the planes of contact of the compensators 11 with elastic elements 14 (Fig. 3) located in the housing 3, α is the angle of deviation of the central pin 5 from the horizontal plane, Δ is the amount of displacement of points A (B) from the horizontal plane passing through the center of the stud 5. of the body 3 relative to the holder 16 with a misalignment of less than

which is identical to the distance between the center of the pin 5 and the contacts of the compensators 11 with the elastic elements 12 at points A and B (Fig. 3).

В случае, когда вкладыши 6 и 7 имеют двояковогнутые поверхности с одинаковым радиусом кривизны сфер, центром вращения шпильки будет середина длины шпильки 5, проходящая в плоскости сопряжения сторон ползушек 10.In the case when the inserts 6 and 7 have biconcave surfaces with the same radius of curvature of the spheres, the center of rotation of the pin will be the middle of the length of the pin 5, passing in the plane of the sides of the sliders 10.

Ползушки 10 и компенсаторы 11, способствуют развороту шпильки 5 на угол α по отношению к оси корпуса 3. При этом упругие элементы 12 сжимаются, так как увеличивается расстояние между точками А и В на шпильке 5. Определение угла а вычисляют методом трибометрического нивелирования с использованием теодолита или тахеометра (фиг. 3).Crawlers 10 and compensators 11 contribute to the rotation of the stud 5 at an angle α relative to the axis of the body 3. In this case, the elastic elements 12 are compressed, as the distance between points A and B on the stud 5 increases. The determination of the angle a is calculated by the method of tribometric leveling using a theodolite or total station (Fig. 3).

Сферическая поверхность ползушек 10, компенсаторов 11 и вставок 6, 7 позволят провести разворот шпильки 5 относительно горизонтальной оси корпуса 3, что приводит к смещению центральной оси узла захвата трубной заготовки Б в вертикальной плоскости.The spherical surface of the sliders 10, compensators 11 and inserts 6, 7 will make it possible to turn the pin 5 relative to the horizontal axis of the body 3, which leads to a displacement of the central axis of the tube billet capture unit B in the vertical plane.

Стопорные гайки 13 и 14 фиксируют упругие элементов 12 и при смещении оси держателя 16 относительно оси корпуса 3 упругие элементы 12 сжимаются, тем самым компенсируется величина, на которую увеличивается расстояние между опорными сферическими поверхностями левой и правой ползушек 10. Приращение расстояния от А до В зависит от угла α.Lock nuts 13 and 14 fix the elastic elements 12 and when the axis of the holder 16 is displaced relative to the axis of the housing 3, the elastic elements 12 are compressed, thereby compensating for the amount by which the distance between the supporting spherical surfaces of the left and right sliders 10 increases. The increment of the distance from A to B depends from the angle α.

Приставка 15, посредством захватного устройства (в частности, цангового патрона 18) фиксируется на законцовке трубной заготовки 19, установленной в рабочей формообразующей клети 28 (фиг. 3, 4), с возможностью вращения вокруг оси цилиндрической части стержня 5, в то же время, корпус 3, соединенный через заглушку 4 корпуса 3 со штоком 23 тянущего гидроцилиндра 24, не вращается.The prefix 15, by means of a gripping device (in particular, a collet chuck 18), is fixed on the tip of the pipe blank 19 installed in the working shaping stand 28 (Fig. 3, 4), with the possibility of rotation around the axis of the cylindrical part of the rod 5, at the same time, body 3, connected through the plug 4 of the body 3 with the rod 23 of the pulling hydraulic cylinder 24, does not rotate.

При отклонении от соосности на величину Δ=30% наружного диаметра трубной заготовки (определяющий угол

радиан), шпилька 5 поворачивается на максимально возможное положение относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось стержня 2, и ее дальнейшее перемещение поворотом не представляется возможным из за конструктивных особенностей.With a deviation from alignment by a value of Δ=30% of the outer diameter of the tubular billet (determining the angle

radians), the pin 5 rotates to the maximum possible position relative to the horizontal plane passing through the axis of the rod 2, and its further movement by rotation is not possible due to design features.

Данная конструкция получена в результате опытно-экспериментальных работ по исследованию компенсаторов РТ на прокатно-волочильных станов при изготовлении спирально-профильных труб для кожухотрубных теплообменников. Например, при смещении фиксированных точек А и В, расположенных на шпильке 5 на угол α =4°, что соответствует радиальному смещению точек А и В по вертикали на величину равную Δ=±2,5 мм, смещение центра держателя 16 цангового патрона 18 составляло ±5,7 мм относительно исходного положения.This design was obtained as a result of experimental work on the study of RT compensators at rolling and drawing mills in the manufacture of spiral-shaped pipes for shell-and-tube heat exchangers. For example, when the displacement of fixed points A and B located on the pin 5 at an angle α =4°, which corresponds to the radial displacement of points A and B vertically by an amount equal to Δ=±2.5 mm, the displacement of the center of the holder 16 of the collet chuck 18 was ±5.7 mm relative to the original position.

Отмеченное искажение размеров является мультипликативным и зависит от соотношения плеч OA и ОВ на шпильке 5. В случае равенства этих плеч OA=ОВ (в приведенном примере) смещение оси цангового патрона 18 составит 5,7 мм.The noted distortion of dimensions is multiplicative and depends on the ratio of the shoulders OA and OB on the pin 5. If these shoulders are equal OA=OB (in the given example), the offset of the axis of the collet chuck 18 will be 5.7 mm.

Отсюда следует, что коэффициент мультипликации k, отражающий величину смещения центра цангового патрона 18 при равенстве плеч (точек контакта компенсаторов 11 с упругими элементами 12 на шпильке 5, фиг. 3), может находиться в прямой зависимости:

It follows that the multiplication factor k, which reflects the displacement of the center of the collet chuck 18 with equal shoulders (points of contact of the compensators 11 with the elastic elements 12 on the pin 5, Fig. 3), can be in direct proportion:

Мультипликатор - это числовой коэффициент, который показывает размеры охвата регулировки расцентровки осей центра рабочей клети 28, при смещении угла поворота шпильки 5 от горизонтали. Мультипликатор для каждой конструкции узла центрирования А зависит только от конструктивного оформления.The multiplier is a numerical coefficient that shows the size of the scope for adjusting the misalignment of the axes of the center of the working stand 28, when the angle of rotation of the pin 5 is shifted from the horizontal. The multiplier for each design of the centering unit A depends only on the design.

Компенсатор РТ работает следующим образом.Compensator RT works as follows.

Этап №1 Устройство компенсации РТ через заглушку 4 соединяют со штоком 23 гидроцилиндра 24 (фиг. 5) или с кареткой продольной подачи 35 передней станины тяговой цепи 36 (фиг. 7).Stage No. 1 The RT compensation device is connected through the plug 4 to the rod 23 of the hydraulic cylinder 24 (Fig. 5) or to the longitudinal feed carriage 35 of the front frame of the traction chain 36 (Fig. 7).

Трубную заготовку 19 проводят между профилирующими роликами 26 рабочей клети 28, одевают на профильную оправку 34 и задний конец трубы 19 закрепляют в каретке 30 задней станины 33 (фиг. 5).The billet 19 is carried between the profiling rollers 26 of the working stand 28, put on a profiled mandrel 34 and the rear end of the pipe 19 is fixed in the carriage 30 of the rear frame 33 (Fig. 5).

Передний конец трубной заготовки 19 (фиг. 4) закрепляют цанговым патроном 18 (фиг. 2) на устройстве компенсации РТ при работе с гидравлическим приводом (фиг. 5).The front end of the tubular blank 19 (Fig. 4) is fixed with a collet chuck 18 (Fig. 2) on the RT compensation device when working with a hydraulic drive (Fig. 5).

При безоправочном профилировании задний конец трубной заготовки 19 можно не закреплять (фиг. 7).With mandrelless profiling, the rear end of the tubular billet 19 may not be fixed (Fig. 7).

Этап №2. Профилирующие ролики 29 рабочей клети 28 (фиг. 6, 5) перемещают в сторону оси трубной заготовки 19 в радиальном направлении и обжимают трубную заготовку 19 до образования на ее поверхности выступов и впадин с углом подъема винтовой линии заданной формы.Stage number 2. The profiling rollers 29 of the working stand 28 (Fig. 6, 5) are moved towards the axis of the billet 19 in the radial direction and the billet 19 is compressed until protrusions and depressions form on its surface with a helix angle of a given shape.

Проводят предварительный натяг трубной заготовки 19. Компенсатор РТ, за счет конструктивного оформления внутренних деталей, автоматически устраняет расцентровку осей зоны деформации и зоны натяжения.The preload of the billet 19 is carried out. The compensator RT, due to the design of the internal parts, automatically eliminates the misalignment of the axes of the deformation zone and the tension zone.

Этап №3. При замкнутом положении роликов 29 к устройству компенсации РТ прикладывают осевое усилие Р_тяг. (фиг. 1) Усилие Р_тяг передается с линейной скоростью ϑ цанговому патрону 18 и, за счет сложения сил на винтовой поверхности внутренней профильной оправки 34 (фиг. 5), создается крутящий момент, осуществляющий поворот держателя 16 трубной заготовки 19 (фиг. 2) по направлению винтовой линии с окружной скоростью ω. При развороте профильная оправка 34 (фиг. 5) через деформируемую часть трубной заготовки 19 передает крутящий момент профильным роликам 29.Stage number 3. When the rollers 29 are in the closed position, an axial force P of _{the rods} is applied to the compensation device RT. (Fig. 1) The force P of _{the rods} is transmitted at a linear speed ϑ to the collet chuck 18 and, due to the addition of forces on the helical surface of the inner profile mandrel 34 (Fig. 5), a torque is created that rotates the holder 16 of the tubular billet 19 (Fig. 2 ) in the direction of the helix with circumferential speed ω. When turning, the profile mandrel 34 (Fig. 5) transmits torque to the profile rollers 29 through the deformable part of the tubular billet 19.

В результате взаимодействия роликов 29 с продеформированным участком трубной заготовки 19 цанговый патрон 18 начинает вращаться вокруг стержня 2 с угловой скоростью ω (фиг. 3).As a result of the interaction of the rollers 29 with the deformed section of the tubular blank 19, the collet chuck 18 begins to rotate around the rod 2 with an angular velocity ω (Fig. 3).

В устройстве компенсации РТ корпус 3 имеет возможность перемещаться только в горизонтальном направлении, параллельно стержню 2, в то время как полый держатель 16 имеет возможность поворачиваться вокруг стержня 2 с угловой скоростью ω.In the RT compensation device, the housing 3 can move only in the horizontal direction, parallel to the rod 2, while the hollow holder 16 can rotate around the rod 2 with an angular velocity ω.

Скорость ϑ осевого перемещения трубной заготовки 19 согласуется с угловой скоростью ее вращения ω и углом подъема гофров, исходя из соотношения:The speed ϑ of the axial movement of the billet 19 is consistent with the angular velocity of its rotation ω and the angle of elevation of the corrugations, based on the relationship:

где ϑ - скорость осевого перемещения трубы, R - радиус описанной окружности трубы, tg - тригонометрическая функция, θ - угол подъема гофров на профильной части трубы, ω - угловая скорость.where ϑ is the speed of axial movement of the pipe, R is the radius of the circumscribed circle of the pipe, tg is a trigonometric function, θ is the angle of rise of the corrugations on the profile part of the pipe, ω is the angular velocity.

В указанное выше выражение подставляем известное соотношение между угловой скоростью и числом оборотов трубной заготовки в единицу времениIn the above expression, we substitute the known relationship between the angular velocity and the number of revolutions of the pipe billet per unit time

где π=3,1416, ⋅n - число оборотов трубы в единицу времени.where π=3.1416, ⋅n is the number of pipe revolutions per unit time.

В результате получаем выражение, связывающее число оборотов трубной заготовки вокруг своей оси, угол подъема гофров с линейной скоростью осевого перемещения трубной заготовки:As a result, we obtain an expression relating the number of revolutions of the pipe blank around its axis, the angle of elevation of the corrugations with the linear velocity of the axial movement of the pipe blank:

Этап №4. По окончании процесса профилирования задний конец трубной заготовки освобождают от каретки 30 задней станины 33 (фиг. 5).Stage number 4. At the end of the profiling process, the rear end of the tubular billet is released from the carriage 30 of the rear frame 33 (Fig. 5).

Профильные ролики 26 приводят в исходное положение.Profile rollers 26 lead to their original position.

Передний конец трубного изделия отводят от клети 28 при помощи гидроцилиндра 24 и профилированная часть трубной заготовки, за счет сложения внутренних сил от стенок гофров, выкручивается с внутренней профильной оправки 34 (фиг. 5).The front end of the tubular product is removed from the stand 28 by means of a hydraulic cylinder 24, and the profiled part of the tubular billet, due to the addition of internal forces from the walls of the corrugations, is unscrewed from the inner profiled mandrel 34 (Fig. 5).

После отвода штока 23 тягового гидроцилиндра 24 в исходное положение разжимают цанговый патрон 18 и извлекают профилированное трубное изделие.After the rod 23 of the traction hydraulic cylinder 24 is retracted to its original position, the collet chuck 18 is opened and the profiled tubular product is removed.

Claims

1. A device for eliminating the radial and axial displacement of the centers of application of deformations and traction force in the manufacture of long tubular products on a rolling and drawing mill, containing a body, an attachment, left and right inserts with spherical surfaces, inside which a rod is located, characterized in that the device consists from two parts: a centering unit made in the form of a body, and a tube billet capture unit - in the form of an attachment, contacting each other through an external pair of sliding friction, connected by a rod, which is cylindrical on the attachment side, and in the form of a saddle on the casing side, the mating part of which is in contact with the inner side of the housing, based on an intermediate sliding friction pair built into the inner end surface of the housing, while on the cylindrical part of the rod placed in the attachment, there are a rolling bearing, a thrust bearing and an elastic element fixed with a lock nut; the left liner, built into the rod seat, contacts the right liner through the internal sliding friction pair, both inserts are located on the stud with sliders, compensators, elastic elements and lock nuts placed inside them to ensure the transfer of axial pressure through the external sliding friction pair to the pipe clamp assembly workpiece, with the possibility of rotation of the attachment around the cylindrical part of the rod, and due to the elastic elements, it is possible to compensate for the radial displacement, not exceeding 30% of the outer diameter of the pipe workpiece, and the associated end misalignment by turning the stud at an angle from 0 to

radian.

2. The device according to claim 1, characterized in that the angle of the end misalignment is formed by a straight line connecting, on the one hand, the center of the tubular blank clamped by the profiling rollers in the stand (deformation center), and on the other hand, the center of the tubular blank, clamped by a collet chuck, and the projection of this straight line onto a plane passing through the axis of the pipe billet.

3. The device according to claim 1, characterized in that one of the parts of the device - the gripper assembly holding the tubular billet, has the ability to rotate around the rod, and the centering assembly associated with the rod of the traction equipment moves horizontally.

4. The device according to claim. 1, characterized in that the elastic element, located on the cylindrical part of the rod, has the ability to create an elastic connection between the centering node and the capture node.