Автоматическая вальцовочная машина - RU175494U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована для развальцовки труб в трубных решетках (досках) при изготовлении теплообменных аппаратов для различных областей техники.

Существуют различные методы закрепления теплообменных труб с помощью вальцовок, силовая часть которых содержит конические ролики (3 или 5 штук) и веретено. Веретено через квадратный хвостовик приводится во вращение с помощью пневматического, электрического или гидравлического двигателя. При этом из-за перекрещивания осей вращения роликов и корпуса вальцовки и наличия трения на веретено действует осевая сила, вызывающая также его поступательное движение. Осевое смещение веретена в совокупности с вращением корпуса вальцовки приводит к раздаче, т.е. увеличению наружного и внутреннего диаметров трубы, обеспечивая требуемый контакт между стенкой отверстия и поверхностью трубы. Остановка процесса раздачи происходит автоматически в зависимости от используемой машины при достижении заданного крутящего момента или заданной мощности.

Так, при использовании пневматического привода, например, типа ВМ (Каталог «Инструмент для изготовления и ремонта теплообменного оборудования» Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. Научно-исследовательская технологическая лаборатория. 2009 г.), вращение веретена производится посредством пневмомотора, ограничение крутящего момента которого осуществляется настройкой специальной муфты. Режимы работы такой машины выбираются по величине раздачи трубы.

В процессе закрепления труб электрическая вальцовочная машина, например МЭР-11 (Каталог «Оборудование и инструмент для изготовления и ремонта теплообменных аппаратов». ОАО «Волгоградский научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного машиностроения. ООО «ТЕХРЕМЭКС», 2008 г.), позволяет заранее ограничивать требуемой величиной крутящий момент, устанавливая на контроллере (цифровом индикаторе) известное из тарированных кривых число.

Недостаток этих методов заключается в перекрещивании осей роликов и корпуса вальцовки, приводящем к осевой деформации трубы.

Отмеченного недостатка лишена автоматическая вальцовочная машина Vernon (патент США 3693387, МПК B21D 39/10, опубл. 26.09.1972 г.)

В этом устройстве к вальцовочной машине мощность подводится по двум каналам: а) через гидромотор; б) через гидроцилиндр, - а оси роликов параллельны оси корпуса вальцовки, при этом автоматически обеспечивается прекращение вальцевания при достижении заданной мощности или заданного силового воздействия на ролики. Первый канал обеспечивает вращение веретена, которое вызывает вращение корпуса, через конические ролики, размещенных в его прорезях. Второй канал придает веретену осевое движение. Такой метод обеспечивает требуемое прижатие трубы к стенке отверстия. При этом длина трубы практически не меняется, а нагрузки на сварной шов, трубы и доску трубную существенно снижаются, приводя к повышению ресурса теплообменного оборудования.

Недостаток вальцевания по методу Vernon заключается в значительной длине вальцовочного устройства, из-за которой такой метод нельзя применять при вальцевании в стесненных условиях, например в коллекторе парогенератора.

Для устранения отмеченного недостатка за счет применения преобразователя движения и использования известных вращательных двигателей, управляемых в зависимости от развиваемой мощности, предлагается настоящая полезная модель.

Технический результатом является повышение надежности и срока службы пучка теплообменных труб за счет резкого снижения продольной нагрузки на сварной шов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной автоматической вальцовочной машине, содержащей коническое веретено, вращающийся корпус, в пазы которого, параллельные оси вращения, вложены конические ролики, к которым подведен канал для смазочно-охлаждающего технического средства (СОТС), упорный подшипник, размещенный в обойме вальцовки, двигатель в виде гидромотора, блок управления, обеспечивающий прекращение вальцевания при достижении заданной мощности или заданного силового воздействия на ролики, перпендикулярно оси вращения выходного вала двигателя присоединен преобразователь движения, включающий конический редуктор, один конец входного вала которого соединен с выходным валом двигателя, имеющего вращающийся ротор, а на другом конце установлена коническая шестерня, входящая в зацепление с коническим зубчатым колесом, закрепленным на полом выходном валу, вращение которого осуществляется в подшипниках, установленных на внешней цилиндрической поверхности вала, а в его центральное отверстие введен стержень, имеющий по крайней мере два кольцевых паза с размещенными в нем телами качения, на одном конце которого выполнен квадратный хвостовик для предотвращения вращения стержня, через винт и крышку жестко связанный с корпусом преобразователя, другой конец стержня через подвижное резьбовое соединение связан со штоком, на наружной поверхности которого размещена шпонка или выполнены шлицы, обеспечивающие его осевое перемещение и вращение, а в конусном отверстии выступающего конца штока закреплено веретено вальцовки, несущая обойма которой с содержащимися в ней первым упорным подшипником, корпусом и упором, связанным резьбой с корпусом вальцовки, жестко соединена с выходным валом редуктора, а на внешнем выступе промежуточного упора, закрепленном в ниппеле, размещена обойма со вторым упорным подшипником и выступом, фиксирующим заданную глубину вальцевания, при этом на торце крышки преобразователя движения выполнено отверстие со штуцером для подвода в редуктор и к роликам вальцовки смазочно-охлаждающего технического средства.

Таким образом, такое расположение узлов вальцовочной машины позволяет осуществлять закрепление теплообменных труб в стесненных условиях без создания в них осевых усилий, что повышает ресурс теплообменного оборудования.

Сущность полезной модели поясняет приводимый ниже пример ее конкретного осуществления, который, однако, не исключает и другие возможные варианты в пределах заявленной формулы изобретения, и чертежа на Фиг. 1, на котором представлена заявляемая вальцовочная машина:

Заявляемая автоматическая вальцовочная машина содержит двигатель 1, например, от установки МЭР-16, преобразователь движения 2 и роликовую вальцовку 3. Преобразователь движения состоит из корпуса 4 и патрубка 5. В патрубке размещен на подшипниках вал-шестерня 6, находящийся в зацеплении с коническим зубчатым колесом 7 и через муфту с выходным валом двигателя 1. Зубчатое колесо 7 с помощью шпонки, втулок и гайки закреплено на выходном валу 8, который посредством подшипников 9, крышки 10, гайки 11, проставочной втулки 12 и дисков установлен в корпусе 4 преобразователя движения 2. В отверстии вала 8 размещен стержень 13, один конец которого с квадратным хвостовиком закреплен с помощью винта 14 в крышке 10, а другой конец посредством ходовой резьбы соединен со штоком 15. Шток, кроме того, размещен в отверстии вала 8 и через шпонку 16 может вращаться вместе с валом 8. В конусном отверстии штока с помощью накидной гайки 17 закреплено веретено 18. Несущая обойма вальцовки 3 с содержащимися в ней первым упорным подшипником 19, упором 20, закрепленным с помощью резьбы и стопорного винта 21 на корпусе вальцовки 22, через сборный промежуточный упор, состоящий из венца 23 и втулки 24, соединенных посредством соответствующей посадки и стопорного винта 25, проставочную втулку 26 с пазами для ввода ключа гаечного или выколотки, обеспечивающей разборку конусного соединения, закреплена в ниппеле 27. Ниппель через выступ с помощью накидной гайки 28 жестко прижат к торцу вала 8. На втулке 24 промежуточного упора с помощью стопорного кольца закреплена обойма 29, содержащая второй упорный подшипник 30 и внешний выступ, контактирующий с доской трубной 31 и трубой 32, которая деформируется в радиальном направлении коническими роликами 33, размещенными в прорезях корпуса 21, причем их оси параллельны оси корпуса. На валу 8, крышках 11,33 установлены уплотнительные элементы 34, 35, 36, обеспечивающие герметичность машины. Для снижения потерь на трение в кольцевых пазах стержня 13 размещены стальные шарики 37.

Закрепление трубы с помощью вальцовочной машины происходит следующим образом.

Сначала на вальцовке выставляется требуемая глубина вальцевания А. Для этого стопорный винт 21 ослабляется, и упор 20 с прижатыми к обойме вальцовки 3 деталями 23-25, 29, 30 вращением на резьбе корпуса 22 смещается таким образом, чтобы расстояние от торца обоймы 29 до ролика 33 соответствовало требуемой величине А. После этого винт 21 затягивается до упора. Затем на обойму вальцовки 3 надвигается ниппель 27, и в него вводится втулка 26. После этого веретено 18 вальцовки вставляется в конусное отверстие штока 15 таким образом, чтобы прямоугольная лапка веретена вошла в прямоугольное отверстие штока. Через пазы во втулке 26 при сдвинутом ниппеле 27 вводится гаечный ключ для гайки 17, а другой гаечный ключ устанавливается в пазе выходного вала 8. Гайка 17 затягивается, ниппель 27 вводится в вал 8 и гайка 28 затягивается.

После ввода роликов 32 в трубу 31, предварительно размещенную в отверстии доски 30, на глубину, определяемую расстоянием от роликов до выступа обоймы 29, в полость преобразователя 2 через штуцер подводится СОТС (смазочно-охлаждающее техническое средство), а затем включается двигатель 1, для которого в блоке управления (на чертеже не показан) заранее выставлено ограничение по развиваемой мощности или моменту. Вращающийся вал двигателя приводит во вращение вал-шестерню 6, от взаимодействия с которой начинается вращение колеса 7 и связанного с ним вала 8. Через подвижное шпоночное соединение вал 8 приводит во вращение шток 15, который при этом по ходовой резьбе между стержнем 13 и штоком 15 перемещается поступательно.

Закрепленное в штоке веретено 18 одновременно вращается и, поступательно перемещаясь, упирается в ролики 33, вызывая их радиальное перемещение до тех пор, пока они не прижмутся к внутренней поверхности закрепляемой трубы 32. Из-за трения ролики вращаются и приводят во вращение корпус 21 вальцовки. При этом осевое усилие на веретене 18 уравновешивается силой трения роликов 33 о трубу 32 и через корпус 22, упор 20, подшипник 19, венец 23, ниппель 27 передается на корпус 4 преобразователя 2. Поскольку от винтовой нарезки на стержне 13 осевое усилие передается через крышку 10, гайку 11 корпусу 4, то система осевых сил оказывается замкнутой. Оператор в процессе вальцевания должен лишь воспринимать крутящий момент, как при обычном вальцевании, и создать предварительное осевое усилие, чтобы произошел захват роликов трубы. При этом частота вращения вала 8 и обоймы вальцовки 3 будет определяться частотой вращения колеса 7, а частота вращения корпуса 22 вальцовки 3 обуславливается взаимодействием веретена 18 и роликов. Подводимая СОТС, например, в виде воздушно-масляной смеси обеспечивает смазку редуктора, подвижных резьбового и шпоночного соединений, а также по щелям подводится к роликам. Этим снижаются потери на трение в рабочих органах вальцовки. Чтобы не происходило трения между вращающимся ниппелем 27 и неподвижной доской трубной, на промежуточном упоре 24 закреплена обойма с упорным подшипником, выступ которой, контактируя с неподвижной доской трубной, также остается неподвижным.

В процессе раздачи трубы происходит осевое перемещение веретена с одновременным его вращением. Подводимая мощность произвольно распределяется по этим двум направлениям. В связи с тем, что частота вращения ограничена частотой вращения двигателя в режиме холостого хода, то к веретену всегда будет подводиться необходимая мощность, достаточная для радиальной раздачи трубы.

В связи с тем, что оси роликов и корпуса параллельны, то продольная деформация трубы будет незначительной. Поэтому при закреплении труб с помощью предлагаемого устройства резко снижены нагрузки на сварной шов, трубы и доску трубную, что обеспечивает повышение ресурса как узла крепления, так и всего трубного пучка.

Реферат

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована для развальцовки труб в трубных решетках. Она содержит роликовую вальцовку с роликами, оси которых параллельны оси корпуса и к ним подводится смазочно-охлаждающее техническое средство (СОТС), двигатель, обеспечивающий прекращение вальцевания при достижении заданной мощности или заданного силового воздействия на ролики, перпендикулярно оси вращения выходного вала двигателя присоединен преобразователь движения, включающий конический редуктор, один конец входного вала которого соединен с выходным валом двигателя, имеющего вращающийся ротор, а на другом конце установлена коническая шестерня, входящая в зацепление с коническим зубчатым колесом, закрепленным на полом вращающемся выходном валу, в центральном отверстии которого размещен невращающийся стержень, другой конец которого через подвижное резьбовое соединение обеспечивает также и осевое перемещение штока, в конусном торцевом отверстии которого устанавливается веретено вальцовки, несущая обойма которой с содержащимися в ней первым упорным подшипником, корпусом и упором, связанным резьбой с корпусом вальцовки, жестко соединена с выходным валом редуктора, а на внешнем выступе промежуточного упора, закрепленном в ниппеле, размещена обойма со вторым упорным подшипником и выступом, фиксирующим заданную глубину вальцевания, при этом на торце крышки преобразователя движения выполнено отверстие со штуцером для подвода в редуктор и к роликам вальцовки смазочно-охлаждающего технического средства.

Формула