ПРЕСС ДЛЯ ВЫСАДКИ КОНЦА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ

ПРЕСС ДЛЯ ВЫСАДКИ КОНЦА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ  ТРУБЫ
Полезная модель относится к области обработки металлических изделий давлением, в частности, к высадочным прессам, выполняющим высадку концов предварительно нагретых металлических труб для нефтяной и газовой промышленности.
Известны прессы для высадки концов металлических труб, описанные в книге авторов Кожевникова В.Я., Ксенжука И.Г., Худякова И.И. «Горизонтально-ковочные машины», изд. «Машгиз», К., М., 1960 г.
Указанные прессы для высадки концов металлических труб содержат станину, матрицы с гнездами для формирования наружной поверхности высаженного конца трубы, имеющие разъем в вертикальной или горизонтальной плоскости с образованием двух полуматриц, блок с пуансонами, установленными на направляющих с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вдоль оси пуансонов, механический кривошипно-шатунный привод смыкания полуматриц и перемещения пуансонов. Такие прессы выполняют высадку в два или три перехода конца трубы с деформацией по длине 250-300 мм.
Недостатками известных прессов являются сложность механического привода смыкания полуматриц и перемещения пуансонов и, вследствие этого, большие габариты и масса, а также недостаточно большой ход блока пуансонов, определяемый кинематикой кривошипно-шатунного механизма, что делает невозможным высадку конца трубы с деформацией 500-600 мм, требующуюся для обработки труб с высокой прочностью.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция пресса для высадки конца металлической трубы, описанная в патенте Российской федерации № 2549031 на изобретение «Пресс для высадки конца металлической трубы» по классу В 21 J 9/06, В 21 J 13/08, поданном 03.05.2012 года и опубликованном 20.04.2015 года.
Известный пресс для высадки конца металлической трубы содержит станину с приспособлением для блокировки трубы в заданном положении вдоль продольного направления, две плиты и каретку для крепления матриц и пуансонов, два пуансона с возможностью горизонтального перемещения на направляющих вдоль продольной оси пуансонов для введения их внутрь конца трубы и формирования внутренней поверхности ее высаженного конца, горизонтально установленный гидроцилиндр для перемещения пуансонов, верхние поворотные рычаги с полуматрицами, образующими первую матрицу для формирования наружной поверхности высаженного конца трубы при первой высадке, нижние поворотные рычаги с полуматрицами, образующими вторую матрицу для формирования наружной поверхности высаженного конца трубы при второй высадке, и две пары цилиндров для раздельного прижатия и разведения каждой пары полуматриц. При этом пуансоны на каретке закреплены с возможностью поочередной установки одного из них соосно с осью прижатой пары полуматриц и горизонтального гидроцилиндра для перемещения пуансонов.
Такой пресс выполняет высадку в два или три перехода и обеспечивает высадку концов труб с деформацией по длине до 600 мм.
Недостатками описанного выше пресса для высадки конца металлической трубы являются его сложность, большие габариты, энергоемкая гидравлическая система с большими потоками и давлением рабочей жидкости, необходимыми для обеспечения работы гидроцилиндров с большими, 450-500 мм, диаметрами, ходами 500 и 800 мм и скоростями при прижатии и разведении полуматриц, а также при перемещении пуансонов.
Кроме того, необходимым условием обеспечения работоспособности данного пресса является регулировка соосности пуансонов и матриц, так как при эксплуатации в условиях повышенного загрязнения из-за большого хода каретки с пуансонами и больших углов поворота рычагов с полуматрицами возникает износ шарнирных опор и направляющих, нарушающий эту соосность.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка более компактного и простого в эксплуатации пресса для высадки конца металлической трубы, имеющего меньшее энергопотребление.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является уменьшение габаритов гидроцилиндров для прижатия и разведения плит с полуматрицами, упрощение механизма перемещения полуматриц и исключение необходимости регулировки соосности пуансонов и матриц.
Указанный результат достигается тем, что в известном прессе для высадки конца металлической трубы, содержащем станину с зажимом для удержания трубы от осевого перемещения, два пуансона для формирования внутренней поверхности высаженного конца трубы и горизонтально установленный гидроцилиндр для перемещения пуансонов, две плиты и каретку для крепления пуансонов и полуматриц, составляющих две матрицы для формирования наружной поверхности высаженного конца трубы и установленных с возможностью прижатия полуматриц друг к другу и разведения, а также перемещения матриц в положения, в которых полуматрицы прижаты друг к другу и продольная ось одной из матриц расположена вдоль оси гидроцилиндра для перемещения пуансонов, согласно полезной модели, пресс снабжен вертикально установленным гидроцилиндром для перемещения каретки перпендикулярно станине, двумя гидроцилиндрами для прижатия друг к другу и разведения плит с расположенными в их гнездах полуматрицами, при этом гидроцилиндры связаны с плитами через клиновые механизмы, имеющие дополнительные гидроцилиндры, а пуансоны закреплены на ползунах, размещенных в направляющих гильзах, установленных на каретке соосно матрицам.
Снабжение пресса вертикально установленным гидроцилиндром для перемещения каретки перпендикулярно станине, двумя гидроцилиндрами для прижатия друг к другу и разведения плит с расположенными в их гнездах полуматрицами, при этом гидроцилиндры связаны с плитами через клиновые механизмы, имеющие дополнительные гидроцилиндры, закрепление пуансонов на ползунах, размещенных в направляющих гильзах, установленных на каретке соосно матрицам, позволяет уменьшить габариты гидроцилиндров для прижатия и разведения плит с полуматрицами, упростить механизм перемещения полуматриц и исключить необходимость регулировки соосности пуансонов и матриц.
Все это дает возможность сделать пресс для высадки конца металлической трубы более компактным и простым в эксплуатации, снизить его энергопотребление.
Предлагаемая совокупность существенных признаков придает заявляемому прессу для высадки конца металлической трубы новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый пресс для высадки конца металлической трубы обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что пресс снабжен вертикально установленным гидроцилиндром для перемещения каретки перпендикулярно станине, двумя гидроцилиндрами для прижатия друг к другу и разведения плит с расположенными в их гнездах полуматрицами, при этом гидроцилиндры связаны с плитами через клиновые механизмы, имеющие дополнительные гидроцилиндры, а пуансоны закреплены на ползунах, размещенных в направляющих гильзах, установленных на каретке соосно матрицам.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в области обработки металлических изделий давлением, в частности, в высадочных прессах, выполняющих высадку концов предварительно нагретых металлических труб для нефтяной и газовой промышленности, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый пресс для высадки конца металлической трубы иллюстрируется чертежами, где представлены на:
Фиг. 1. Вид заявляемого пресса в вертикальном продольном разрезе.
Фиг. 2. Вид заявляемого пресса в разрезе по плоскости А-А на Фиг. 1.
Фиг. 3. Вид заявляемого пресса в разрезе по плоскости Б-Б на Фиг. 1.
Фиг. 4. Вид заявляемого пресса в разрезе по плоскости Б-Б на Фиг. 1 в момент окончания первой высадки.
Пресс для высадки конца металлической трубы, представленный на чертежах (см. Фиг. 1 - 4), содержит станину 1, на которой размещены каретка 2 с вертикально установленным гидроцилиндром 3 для ее перемещения перпендикулярно станине 1, горизонтально установленный гидроцилиндр 4 для перемещения пуансонов 5 и 6 и соосно гидроцилиндру 4 зажим 7 для удержания трубы (на чертежах Фиг. 1 - 3 не показана) от осевого перемещения.
На каретке 2 закреплены направляющие гильзы 8, 9, в которых размещены ползуны 10, 11, соединенные с пуансонами 5 и 6. Ползуны 10, 11 снабжены головками 12, 13 для соединения со штоком гидроцилиндра 4 посредством скобы 14. В каретке 2 на направляющих штангах 15 и 16 установлены параллельные плиты 17, 18, в которых имеются гнезда для крепления сменных полуматриц 19 и 20 для первой высадки и полуматриц 21 и 22 для второй высадки.
Для прижатия друг к другу плит 17, 18 с полуматрицами 19, 20, 21, 22 пресс снабжен (см. Фиг. 3, 4) двумя гидроцилиндрами 23, 24 c поршнями 25 и 26, максимальный ход которых составляет 5 мм. Штоки поршней 25 и 26 связаны c плитами 17, 18  через клинья 27, 28 и башмаки 29, 30. Для перемещения клиньев 27 и 28 пресс оснащен дополнительными гидроцилиндрами 31 и 32. Клинья 27, 28 имеют ребра 33 для зацепления c ребрами 34 на башмаках 29 и 30 и ребрами 35 штоках поршней 25 и 26.
Пресс для высадки конца металлической трубы представлен на чертежах Фиг. 1 и Фиг. 2 перед началом первой высадки в исходном состоянии готовности к подаче трубы в полость между разведенными полуматрицами 19 и 20 матрицы первой высадки. В этом состоянии тонкая часть пуансона 5 находится в полости между полуматрицами 19 и 20, а утолщенная его часть - на входе в эту полость, что соответствует промежуточному положению поршня в гидроцилиндре 4, задаваемому системой управления пресса (на чертежах не показана).
Работа заявляемого пресса для высадки конца металлической трубы происходит следующим образом.
Процесс высадки начинают c подачи нагретого конца трубы (на чертежах Фиг. 1 - 3 не показана) в полость между полуматрицами 19 и 20. Подачу трубы осуществляют рольгангом (на чертежах не показан) в осевом направлении до входа тонкой части пуансона 5 внутрь трубы и упора торца трубы в утолщенную часть пуансона, после чего производят прижатие полуматриц 19, 20 друг к другу и удержание трубы зажимом 7.
Прижатие полуматриц 19, 20 друг к другу осуществляют перемещением клиньев 27 и 28 c помощью дополнительных гидроцилиндров 31, 32. Клинья 27, 28 воздействуют на башмаки 29, 30 и прижимают плиты 17, 18  друг к другу. При полном прижатии полуматриц 19, 20 друг к другу подают давление в поршневые полости гидроцилиндров 23 и 24 для сжатия полуматриц 19, 20 c усилием, исключающим их расхождение при высадке. Дополнительные гидроцилиндры 31, 32 удерживают при этом клинья 27 и 28 от выдавливания.
Затем подают давление в поршневую полость гидроцилиндра 4, который перемещает ползун 10 c пуансоном 5, деформируя нагретый конец трубы, металл которого заполняет свободную полость между полуматрицами 19, 20 и тонкой часть пуансона 5. Положение частей пресса в момент окончания деформации и вид деформированного конца трубы 36 показаны на чертеже (см. Фиг. 4).
По завершении процесса деформации гидроцилиндр 4 переключают на обратный ход до крайнего положения поршня, при котором тонкая часть пуансона 5 извлечена из полости трубы, поскольку обратный ход поршня примерно в два раза больше рабочего хода. Затем производят разведение полуматриц 19, 20, для чего снимают давление в гидроцилиндрах 23, 24 и отводят клинья 27 и 28 c помощью дополнительных гидроцилиндров 31, 32. При отводе клиньев 27, 28 за счет взаимодействия их ребер 33 c ребрами 34 на башмаках 29, 30 и ребрами 35 на штоках поршней 25, 26 плиты 17 и 18 возвращаются в исходное положение. После открытия зажима 7 трубу выводят из полости пресса для подогрева перед второй высадкой.
Перед выполнением второй высадки поршень гидроцилиндра 4 устанавливают в исходное промежуточное положение, для чего подают давление в его поршневую полость. Для выполнения второй высадки c помощью гидроцилиндра 3 опускают каретку 2 в положение, при котором ось ползуна 11 совпадает c осью гидроцилиндра 4, а его головка 13 входит в зацепление со скобой 14, при этом продольная ось матрицы, состоящей из полуматриц 21 и 22, расположена вдоль оси гидроцилиндра 4.
Подогретый конец трубы вводят в полость между полуматрицами 21 и 22 до упора в утолщенную часть пуансона 6 и осуществляют процесс второй высадки аналогично описанному ранее. По окончании второй высадки процесс высадки конца трубы завершен.
Заявляемый пресс для высадки конца металлической трубы по сравнению с прототипом более компактен и прост в эксплуатации, имеет меньшее энергопотребление, за счет уменьшения габаритов гидроцилиндров для прижатия и разведения плит с полуматрицами, упрощения механизма перемещения полуматриц и исключения необходимости регулировки соосности пуансонов и матриц.