УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАСОННОЙ РЕЗКИ ТРУБ

Полезная модель относится к области производства трубной арматуры посредством огневой резки и сварки ее заготовок и может быть использована для изготовления, например, патрубков тройников магистральных газо-нефтепроводов.
Известно устройство для фасонной резки труб [1], содержащее, закрепленный на раме, узел вращения трубы и механизм возвратно-поступательного перемещения каретки с резаком в виде установленных на опорных стойках, с возможностью наклона, поворотного диска и толкателя, а так же механизм вращения диска в виде телескопического вала, соединенного шарнирно одним концом с диском, а другим с обрабатываемой трубой, при этом устройство снабжено штангой с зажимами для крепления ее на обрабатываемой трубе, смонтированной на телескопическом валу, а вал соединен с диском и штангой при помощи карданных шарниров.
Недостатком известного устройства является ограниченность номенклатуры обрабатываемых на нем изделий, поскольку конструкция предлагает обработку только косого реза трубы, что ограничивает его технологические возможности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является устройство для фасонной резки труб [2] (прототип), содержащее раму с направляющими, каретку, с закрепленным на ней резаком и установленную в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода, включающего копирный элемент и тягу, один конец которой кинематически связан с копирным элементом, а другой с кареткой, привод вращения трубы с ведущим валом, узел зажима трубы и шарнирно связанным с ним промежуточным валом привода
вращения трубы, и выполнен в виде цилиндрического барабана с замкнутым пазом на наружной его поверхности, плоскость симметрии которого распложена под углом к продольной оси барабана, сопряженным по одной из боковых стенок на диаметрально противоположных его участках с дополнительным пазом, плоскость симметрии которого наклонена к продольной оси барабана под тем же углом, что и плоскость симметрии основного паза, снабжен парой съемных вкладышей, устанавливаемых посредством крепежных элементов вдоль сопрягающихся сторон основного и дополнительного пазов, узел кинематической связи тяги с копирным элементом выполнен в виде шарнирно смонтированной на раме кулисы, ролика, закрепленного на одном конце кулисы с возможностью взаимодействия с пазами цилиндрического барабана, сухаря, установленного на другом ее конце с возможностью регулировочного перемещения вдоль нее, при этом свободный конец упомянутой тяги шарнирно соединен с сухарем, а на кулисе выполнена мерная линейка для регулировки положения сухаря.
Недостатком известного устройства является тот факт, что его конструкция позволяет получить лишь приблизительную конфигурацию реза патрубка. Так, наличие съемных вкладышей и конфигурация паза копирного барабана определяет рез патрубка с острием на его вершине, которое может быть только у равнопроходных тройников. У неравнопроходных тройников линия перехода плавная и строится по определенным законам (см.выше). Кроме того, при построении теоретического профиля реза учитывается толщина стенки патрубка, величина которой может иметь самые различные значения. Указанные факторы позволяют сделать вывод о низком качестве реза (или невозможности осуществления) в плане точного его построения, максимально приближенного к теоретическому.
Известно, что номенклатура тройников в плане сочетания диаметров обечаек и патрубков очень широкая (например 57×57, 159×86, 325×189, 1220×530, 1420×325 и т.д.), а количество этих сочетаний может достигать величин второго порядка. В известном устройстве практически для каждого патрубка, с определенным диаметром необходим отдельный копирный барабан с таким же диаметром. Барабан очень сложен в изготовлении и трудоемок. Перечисленные доводы свидетельствуют об увеличении себестоимости обработки патрубков при изготовлении тройников широкой номенклатуры.
Максимальный диаметр обечайки тройника, используемого в газо-нефтепроводах, равен 1420 мм. Поэтому, размах всей кулисы известного устройства при обработке патрубка для такой обечайки должен достигать соответствующей величины, в связи с чем габариты устройства неоправданно увеличиваются.
Целью полезной модели является повышение качества обработки изделия за счет выполнения конфигурации реза, максимально приближенной к теоретической, снижение себестоимости резки, за счет исключения использования множества копирных устройств при изготовлении тройников широкой номенклатуры и уменьшение габаритных размеров устройства.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для фасонной резки труб, преимущественно патрубков тройников, содержащее раму с направляющими, каретку с закрепленным на ней резаком и установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим, кулису, взаимосвязанную с роликом, тяговый орган, один конец которого кинематически связан с кареткой, а другой с кулисой, узел зажима трубы, привод ее вращения с ведущим валом и мерную линейку, дополнительно содержит кулису, два кривошипа, два ролика и мерную линейку, при этом обе кулисы установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения,
основная кулиса кинематически связана через тяговый орган с кареткой посредством установленного в направляющих ползуна, на котором упомянутая кулиса закреплена неподвижно таким образом, что ее рабочие поверхностей перпендикулярны рабочим поверхностям ползуна, мерные линейки смонтированы на кривошипах, дополнительная кулиса установлена на направляющей и кинематически связана с кривошипами посредством дополнительных роликов, смонтированных на этих кривошипах с возможностью перемещения вдоль линеек и фиксации, причем первый кривошип закреплен на ведущем валу, а второй в опоре, смонтированной на станине, основной ролик взаимосвязан с рабочими поверхностями основной кулисы и закреплен на втором кривошипе соосно с дополнительным роликом, на станине установлено средство для закрепления тягового органа, а ползун связан с кареткой посредством механизма увеличенного хода выходного звена, например, полиспаста, при этом ползун и дополнительная кулиса содержат места для монтажа дополнительных средств закрепления тягового органа, а опора второго кривошипа установлена с возможностью аксиального перемещения вдоль направляющих ползуна.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - изображен общий вид устройства
на фиг.2 - то же, вид в плане
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2
на фиг.5 - дополнительная кулиса с размещенным на ней дополнительного средства для крепления тягового органа
на фиг.6 - конструкция секции отвода с косым резом
на фиг.7 - конструкция тройника
на фиг.8 - развертка патрубка тройника
на фиг.9 и 10 - схемы, поясняющие принципы построения развертки патрубка.
Устройство для фасонной резки труб содержит раму 1 с направляющими 2, каретку 3 с закрепленным на ней резаком 4,кулису 5, взаимосвязанную с роликом 6 (фиг.3), тяговый орган 7 выполненный в виде троса, один конец которого связан с кареткой 3 посредством, например, болта 8, узел 9 зажима трубы 10, например трехкулачковый патрон, привод 11 вращения последней с ведущим валом 12. Для натяжения тягового органа 7 служит противовес 13.
На направляющей 14 смонтирована дополнительная кулиса 15, ограниченная от поворота вокруг направляющей 14 (не показано), кинематически связана с кривошипами 16 и 17 посредством роликов 18 и 19 (фиг.3), которые могут перемещаться (и фиксироваться) по кривошипам 16 и 17 вдоль установленных на них линеек 20 и 21, при этом длины последних (по нониусу) от осей кривошипов 16 и 17 выбраны равными половине, соответственно, максимального радиуса патрубка и максимального радиуса обечайки (фиг.2). Ролик 6 закреплен на кривошипе 17 соосно с роликом 19 (фиг.3), Кривошип 16 закреплен на ведущем валу 12, а кривошип 17 в опоре 22 (фиг.1) с возможностью аксиального перемещения ее по направляющим 23 (фиг.2). Кулиса 5 закреплена неподвижно на ползуне 24 перпендикулярно последнему (фиг.4).
На ползуне 24 смонтирован блок 25, а на станине 1 установлен неподвижно блок 26, тяговый орган 7 при этом закреплен на направляющей 27 ползуна 24 посредством, например, кронштейна 28, огибает упомянутые блоки, образуя полиспаст и соединен через блок 29 с противовесом 13.
На дополнительной кулисе 15 и ползуне 24 выполнены места, например резьбовые отверстия, для монтажа дополнительных средств 30 и 31 крепления тягового органа 7.
Для понимания принципа работы устройства следует рассмотреть метод построения развертки патрубка.
Тройник в плане построения теоретической развертки патрубка характеризуется тремя параметрами (фиг.7).
Дпатр. - диаметр патрубка
Добеч. - диаметр обечайки
S - толщина стенки патрубка
Развертка в общем случае строится по координатам Х и У, при этом длина окружности патрубка делится на равное количество частей (в данном случае на 36). Для построения всей развертки достаточно построить четвертую ее часть (фиг.8).
Координата Х определяется по формуле:
где: n=10°, 20°, 30°...90°
Величина Z=Rпатр.·sinα (фиг.10)
гдe α=10°,20°,30°...90°
или Z=Rобеч.·sinα
Учитывая толщину стенки патрубка S, для До (фиг.7) получим:
Тогда У=Rобеч-Rобеч·cosβ=Ro6eч(1-cosβ) (фиг.9)
Работа на устройстве осуществляется следующим образом. Перед началом резки устройство настраивают на нужный размер (диаметр, толщина стенки) патрубка. Для чего снимают противовес 13 с
блока 29, а кривошипы 16 и 17 устанавливают в положение когда линейки 20 и 21 занимают горизонтальное положение (фиг.2).
Перемещая ролики 18 и 19 (совместно с роликом 6) по кривошипам 16 и 17 устанавливают по линейкам 20 и 21 нужные размеры. На линейке 20 устанавливают размер  а на линейке 21 размер . Далее ролики фиксируют.
Пример: Тройник: Добеч.=1420 мм., Дпатр=530 мм, S=16 мм
Необходимо отложить на линейке 20 размер: ,на линейке 21 размер: =355 мм
При перемещении ролика 19 совместно с роликом 6, кулиса 5 с ползуном 24 свободно перемещается по направляющим ползуна 24, поскольку противовес 13 снят. Однако, при перемещении упомянутых роликов близко к оси вращения кривошипа 17 (обечайка малого диаметра) ролик 19 может выходить из зацепления с кулисой 15. Если это произошло, то опору 22 расфиксируют, перемещают ее по направляющим 23, таким образом, чтобы ролик 19 был, примерно, по центру оси направляющей 14. Далее опору 22 фиксируют относительно направляющих 23. Трубу 10 устанавливают в патрон 9 и зажимают. Каретку 3 с резаком 4 устанавливают в место на трубе 10, соответствующее началу реза, монтируют противовес 13 на место и фиксируют каретку 3 относительно тягового элемента 7 посредством болта 8.
После настройки зажигают пламя резака 4, прожигают отверстие и посредством привода 11 приводят во вращение трубу 10, которая вращаясь равномерно обеспечивает координату развертки Х патрубка.
Кривошип 16, вращаясь совместно с трубой 10 обеспечивает посредством ролика 18 возвратно-поступательное перемещение кулисы 15 (вверх - вниз) на величину  (фиг.10)
где α - угол поворота кривошипа 16.
Или  (фиг.4) при повороте кривошипа 17, на угол β, при котором ползун 24 перемещается на величину
Благодаря наличию полиспаста (в данном случае двухкратного), тележка 3 перемещается на величину в два раза большую т.е. на 2У, что соответствует истинному значению координаты для данного патрубка.
Однако, при использовании полиспаста, погрешности реза из-за вытяжки тягового органа, зазоров между кулисами и роликами и др., так же увеличиваются вдвое. В связи с этим для тройников, величины диаметров обечаек и патрубков которых укладываются в размеры линеек, можно полиспаст не использовать. Для этого достаточно тяговый орган переустановить с кронштейна 27 на дополнительное средство 31 его крепления. В этом случае перемещения каретки 3 будет равным перемещению ползуна 24, а погрешности минимальными. Для обработки секций отводов или угольников (косого реза) (фиг.6) с любым углом γ, с устройства снимают ползун 24 с направляющими, кривошип 17 с опорой 22 и направляющей 23, а тяговый орган 7 закрепляют на дополнительном средстве 30 (фиг.5), через блок 26 (фиг.4) при этом на линейке 20 кривошипа 16 откладывают величину равную  (фиг.6), что соответствует заданному углу γ.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществлять фасонную резку патрубков тройников, секций отводов любого сочетания диаметров (даже нестандартных) труб, при этом конфигурация реза максимально приближена к теоретическому, что определят качество изделия, снижается себестоимость обработки, поскольку отпадает необходимость использования множества копирных устройств, которые сложны и трудоемки в изготовлении, габариты устройства уменьшаются по крайней мере в два
раза, за счет осуществления посредствам полиспаста передаточного отношения между ведущим и ведомым звеном исполнительных органов устройства.
Источники информации, использованные при подготовке заявки:
1. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №793723, кл.В 23 К 7/04, 1979.
2. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1680455, кл.В 23 К 7/00, 1991 г.