УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИНТОВОЙ ТРУБЫ

Название	УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИНТОВОЙ ТРУБЫ
Разработчик (Авторы)	Картошкин Александр Петрович, Агапов Дмитрий Станиславович
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	177810
Дата регистрации	13.03.2018
Правообладатель	Министерство сельского хозяйства Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВО СПбГАУ)
Область применения (класс МПК)	B21D 15/04 (2006.01)

Описание изобретения

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, конкретно к трубопрофильному производству.

Известно устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами (патент РФ № 2167731, В21Д 15/04).

Устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами, содержащее установленные в корпусе и размещенные вокруг его продольной оси и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формообразующие ролики и узел рабочего перемещения трубы. Оно снабжено станиной, на которой закреплен корпус с формообразующими роликами, узел рабочего перемещения трубы установлен на станине с возможностью перемещения вдоль оси устройства и вращения вокруг указанной оси и выполнен в виде захватного агрегата с приводами его перемещения и вращения.

Захватный агрегат выполнен в виде установленных по разные стороны от корпуса двух захватов с приводами их перемещения и вращения.

Приводы перемещения имеют элементы, обеспечивающие возможность свободного перемещения захватов при их отключении.

Приводы вращения имеют элементы, обеспечивающие возможность свободного вращения захватов при их отключении.

Элементы, обеспечивающие возможность отключения захватов от приводов перемещения и вращения, выполнены в виде сцепных муфт.

Приводы вращения имеют элементы для свободного вращения захватов при скорости их вращения, превышающей скорость привода вращения.

Упомянутые элементы приводов вращения выполнены в виде муфт свободного хода или обгонных муфт.

Приводы перемещения и вращения выполнены с возможностью их согласованной работы.

Приводы перемещения и вращения выполнены с возможностью дистанционного, или автоматизированного, или автоматического управления.

Захватный агрегат снабжен оправкой, выполненной в виде стержня, с возможностью размещения на нем между его противоположными концами трубы, при этом один конец стержня выполнен с возможностью размещения его в захвате, а на другом конце выполнен бурт с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр трубы.

Конец стержня с буртом выполнен с возможностью размещения его в захвате.

Недостатками данного устройства являются

1) узкая технологическая возможность устройства, которая имеет возможность создавать винтовые гофры только с определенным углом наклона винтовой линии и не позволяет выполнить, например, радиальные канавки;

2) сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве деталей и принципа образования винтовой поверхности.

Известно устройство для изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами (патент РФ № 2147957, В21Д 15/04).

Устройство для изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами, содержащее корпус, закрепленные на корпусе механизмы радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла относительно оси устройства с осями, установленные на упомянутых осях с возможностью вращения формующие элементы по числу заходов гофров, размещенные вокруг оси устройства. Оно снабжено планшайбой, установленной на корпусе с возможностью вращения вокруг оси устройства, каждый из формующих элементов выполнен в виде диска с рабочей поверхностью по форме впадин гофров, каждый механизм радиального регулируемого перемещения, поворота и фиксации угла относительно оси устройства выполнен в виде размещенного на планшайбе кулачка, расположенной на корпусе направляющей, установленного в ней с возможностью радиального перемещения и контакта с кулачком толкателя, фиксатора и цилиндрического стержня, размещенного в упомянутом толкателе с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации от осевых перемещений, на торце которого со стороны оси устройства размещена ось диска, а в противоположном его торце и торце толкателя выполнены части отверстий по числу угловых положений диска относительно оси устройства, расположенных с возможностью поочередного образования отверстия под фиксатор и поочередной установки в него фиксатора, при этом части отверстий стержня и толкателя размещены с разными по величине угловыми смещениями.

Кулачок и толкатель установлены с возможностью осуществления контакта геометрическим замыканием.

Рабочая поверхность кулачка выполнена в виде спирали Архимеда.

Устройство снабжено подшипником качения, установленным на толкателе с возможностью контакта с рабочей поверхностью кулачка.

Направляющая с толкателем и кулачок выполнены с возможностью перестановки соответственно на корпусе и планшайбе для осуществления совместного использования.

Разница величин угловых смещений частей отверстий стержня и толкателя равна величинам углов поворота диска относительно оси устройства.

Фиксатор и отверстия, образованные частями отверстий стержня и толкателя, под него выполнены цилиндрическими.

Ось каждого из упомянутых отверстий расположена параллельно оси стержня.

Устройство снабжено тремя упорами, размещенными на планшайбе и корпусе с возможностью поочередного взаимодействия одного из них с двумя другими для обеспечения регулируемого перемещения.

Два упора установлены на корпусе с возможностью перемещения и фиксации на нем, а третий - на планшайбе с возможностью перемещения между первыми двумя.

Недостатками данного устройства являются

1) узкая технологическая возможность устройства, которая имеет возможность создавать винтовые гофры только с определенным углом наклона винтовой линии и не позволяет выполнить, например, радиальные канавки;

2) сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве деталей и принципа образования винтовой поверхности.

Наиболее близким аналогом к заявленному устройству является устройство для получения спирально-профилированных труб (патент РФ № 2373013, В21Д 15/04).

Устройство для получения спирально-профилированных труб из трубных заготовок, содержащее профильную оправку, имеющую форму заданного винтового профиля, и профилирующие ролики в виде тел качения, размещенные под углом к оси трубной заготовки, равным заданному углу подъема винтовой линии. Оно снабжено оправкодержателем в виде стержня, установленного неподвижно в осевом направлении и с возможностью свободного вращения относительно своей продольной оси, шпинделем, смонтированным на подшипниках качения с возможностью свободного вращения относительно оси трубы, причем профильная оправка установлена на упомянутом оправкодержателе, профилирующие ролики установлены на осях, размещенных в шпинделе.

Профильная оправка выполнена с заходным коническим участком.

Профилирующие ролики установлены в шпинделе на упругих элементах закручивания с возможностью угловой самоустановки.

Недостатками данного устройства являются

1) узкая технологическая возможность устройства, которая имеет возможность создавать винтовые гофры только с определенным углом наклона винтовой линии и не позволяет выполнить, например, радиальные канавки;

2) сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве деталей и принципа образования винтовой поверхности.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для изготовления винтовой трубы, содержащее профилирующие элементы в виде тел качения, размещенные под углом к оси трубной заготовки. Корпус устройства выполнен четырехступенчатым с последовательным уменьшением диаметров ступеней, на второй по величине ступени установлена обойма с выполненной заодно с ней рукояткой, при этом в центральной части обоймы выполнено отверстие, равное диаметру второй ступени корпуса, при этом на внутренней поверхности обоймы выполнены три выемки под углом 120° относительно друг друга и имеющие одинаковую форму в виде прямого отрезка и сопрягающегося с ним закругления радиусом, равным радиусу нажимного шарика, переходящего затем в спиральную кривую с углом раскрытия выемки 60°, на третьей ступени корпуса через шпонку установлен держатель корпуса, а на наружной поверхности четвертой ступени выполнена резьба, на которой навинчена зажимная гайка, при этом корпус по своей центральной оси имеет сквозное отверстие с возможностью установки обрабатываемой трубной заготовки, кроме того, в корпусе под углом 120° относительно друг друга выполнены три отверстия, внутренние диаметры которых выполнены в виде двух ступеней, больший диаметр которой равен диаметру профилирующего шарика и расположен со стороны сквозного отверстия, а меньший диаметр равен диаметру нажимного и промежуточного шариков.

Новые существенные признаки

1. Корпус устройства выполнен четырехступенчатым с последовательным уменьшением диаметров ступеней.

2. На второй по величине ступени установлена обойма с выполненной заодно с ней рукояткой.

3. В центральной части обоймы выполнено отверстие равное диаметру второй ступени корпуса.

4. На внутренней поверхности обоймы выполнены три выемки под углом 120° относительно друг друга и имеющие одинаковую форму в виде прямого отрезка, сопрягающегося с ним закругления радиусом, равным радиусу нажимного шарика и переходящего затем в спиральную кривую с углом раскрытия выемки 60°.

5. На третьей ступени корпуса через шпонку установлен держатель корпуса.

6. На наружной поверхности четвертой ступени выполнена резьба, на которой навинчена зажимная гайка.

7. Корпус по своей центральной оси имеет сквозное отверстие с возможностью установки обрабатываемой трубной заготовки.

8. В корпусе под углом 120° относительно друг друга выполнены три отверстия, внутренние диаметры которых выполнены в виде двух ступеней, больший диаметр которой равен диаметру профилирующего шарика и расположен со стороны сквозного отверстия, а меньший диаметр равен диаметру нажимного и промежуточного шариков.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат заключается в снижении общего числа деталей, а также требований к прочности и жесткости основных деталей конструкции. Кроме того, в зависимости от скорости вращения заготовки и подачи суппорта токарного станка появляется возможность формировать спиральные канавки с любым углом наклона, то есть от радиальных до продольных с любым необходимым углом наклона.

На фиг. 1. схематично изображено устройство для изготовления винтовой трубы;

фиг. 2. устройство для изготовления винтовой трубы в разрезе (вид сбоку);

фиг. 3. схематично изображено геометрическое взаимное расположение отверстий с тремя шариками и тремя выемками;

фиг. 4. вид получаемого профиля трубы.

Устройство для изготовления винтовой трубы, содержащее профилирующие элементы в виде тел качения, размещенные под углом к оси трубной заготовки. Корпус 1 устройства выполнен четырехступенчатым 2, 3, 4, 5 с последовательным уменьшением диаметров ступеней, на второй по величине ступени 3 установлена обойма 6 с выполненной заодно с ней рукояткой 7, при этом в центральной части обоймы 6 выполнено отверстие 8 (фиг. 2), равное диаметру второй ступени 3 корпуса 1, при этом на внутренней поверхности обоймы 6 выполнены три выемки 9 под углом 120° (фиг. 3) относительно друг друга и имеющие одинаковую форму в виде прямого отрезка 10 и сопрягающегося с ним закругления 11 радиусом, равным радиусу нажимного шарика 12, переходящего затем в спиральную кривую 13 с углом раскрытия выемки 60° (фиг. 3), на третьей ступени 4 корпуса 1 через шпонку 14 установлен держатель 15 корпуса 1, а на наружной поверхности четвертой ступени 5 выполнена резьба, на которой навинчена зажимная гайка 16, при этом корпус по своей центральной оси имеет сквозное отверстие с возможностью установки обрабатываемой трубной заготовки 17, кроме того, в корпусе 1 под углом 120° относительно друг друга выполнены три отверстия, внутренние диаметры которых выполнены в виде двух ступеней 18, 19, больший диаметр которой равен диаметру профилирующего шарика 20 и расположен со стороны сквозного отверстия, а меньший диаметр равен диаметру нажимного 12 и промежуточного 21 шариков.

Работа устройства

Сборка устройства начинается с того, что в губки тисков с небольшим наклоном (1-3°) зажимается за ступень 2 корпуса 1 таким образом, чтобы одно из трех ступенчатых отверстий оказалось ниже двух остальных, находящихся на одной высоте. В эти два отверстия закладывают сначала профилирующие 20, а затем промежуточный 21 и нажимной 12 шарики. Наклон корпуса не позволит шарикам самопроизвольно выкатиться из отверстий. Затем в том же порядке заполняют шариками нижнее отверстие, после чего, удерживая их от выпадения рукой, на ступень 3 корпуса 1 надевают обойму 6. В шпоночный паз ступени 4 корпуса 1 закладывается шпонка 14, после чего на эту ступень надевается рукоятка 15. На ступень 5 корпуса 1 наворачивается гайка 16 и затягивается ключом.

Устройство устанавливается на токарный станок (на фигуре не показан). При этом держатель 15 корпуса 1 устройства зажимается в резцедержатель токарного станка, расположенный на суппорте. Трубная заготовка 17 продевается в центральное отверстие корпуса 1 устройства и с одного конца зажимается в кулачковом патроне токарного станка. Суппорт с установленным на нем устройством помещается вблизи кулачкового патрона токарного станка при условии обеспечения свободного вращения кулачкового патрона. Величиной продольной подачи задается необходимый шаг планируемой винтовой канавки, и включается обратная продольная подача суппорта, то есть когда он перемещается от патрона к задней бабке станка. В зависимости от скорости вращения заготовки и подачи суппорта формируются спиральные канавки с любым углом наклона, то есть от радиальных до продольных с любым необходимым углом наклона канавки. Глубина нарезания канавки задается угловым положением рукоятки 7 устройства, устанавливаемой по рискам на обойме и корпусе устройства (на фигуре не показаны). Рукоятка в заданном положении удерживается рукой оператора на протяжении всего периода формирования винтовой канавки.

Формула полезной модели

Устройство для изготовления винтовой трубы, содержащее корпус и профилирующие элементы в виде нажимного, промежуточного и профилирующего шариков, размещенных под углом к оси трубной заготовки, отличающееся тем, что корпус выполнен четырехступенчатым с последовательным уменьшением диаметров ступеней, на второй по величине ступени установлена обойма с выполненной заодно с ней рукояткой, при этом в центральной части обоймы выполнено отверстие с диаметром, равным диаметру второй ступени корпуса, причем на внутренней поверхности обоймы выполнены три выемки под углом 120° относительно друг друга и имеющие одинаковую форму в виде прямого отрезка и сопрягающегося с ним закругления радиусом, равным радиусу нажимного шарика, переходящего затем в спиральную кривую с углом раскрытия выемки 60°, при этом на третьей по величине ступени корпуса через шпонку установлен держатель корпуса, а на наружной поверхности четвертой по величине ступени выполнена резьба, на которой навинчена зажимная гайка, причем в корпусе по его центральной оси выполнено сквозное отверстие, обеспечивающее установку обрабатываемой трубной заготовки, и под углом 120° относительно друг друга выполнены три двухступенчатых отверстия, больший диаметр которых равен диаметру профилирующего шарика и расположен со стороны сквозного отверстия, а меньший - диаметру нажимного и промежуточного шариков.

Изобретение "УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИНТОВОЙ ТРУБЫ" (Картошкин Александр Петрович, Агапов Дмитрий Станиславович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога