專利名稱：擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭屬于管道制造和加工技術(shù)領(lǐng)域，主要用于高材質(zhì)、
厚壁直縫埋弧焊管的擴(kuò)徑生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
擴(kuò)徑是直縫埋弧焊管制造中最重要的工藝環(huán)節(jié)之一，它是一種利用液壓力或機(jī)械 壓力從內(nèi)壁使鋼管產(chǎn)生徑向擴(kuò)脹的一種冷加工成型技術(shù)。擴(kuò)徑不僅是保證直縫埋弧焊管幾 何尺寸精度的關(guān)鍵工序，也是消除鋼管的成型和焊接殘余應(yīng)力的關(guān)鍵工序，同時(shí)還是對焊 管焊縫獨(dú)特的、最嚴(yán)格和最有效的質(zhì)量檢驗(yàn)手段。目前國內(nèi)外直縫埋弧焊管擴(kuò)徑生產(chǎn)所用 的機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)都采用拉桿式單錐形擴(kuò)頭、多瓣脹塊的設(shè)計(jì)方式。這種擴(kuò)徑機(jī)在加載擴(kuò)徑過 程中，被擴(kuò)徑鋼管所需能量只能通過一個(gè)擴(kuò)頭的移動(dòng)做功來提供，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn) 為拉桿一端與錐形擴(kuò)頭連接，拉桿另一端與擴(kuò)徑油缸活塞連接，多瓣模具徑向面緊貼在擴(kuò) 頭錐面，可獲得來自油缸的驅(qū)動(dòng)力，多瓣模具的軸向面在導(dǎo)向盤的止推作用下不發(fā)生軸向 移動(dòng)。擴(kuò)徑時(shí)，油缸活塞通過拉桿對錐形擴(kuò)頭加載，迫使錐頭移動(dòng)并對多瓣脹塊產(chǎn)生推力， 在擴(kuò)頭和導(dǎo)向盤的共同作用下，多瓣脹塊逐漸徑向張開并對鋼管實(shí)施進(jìn)行擴(kuò)徑。生產(chǎn)實(shí)踐 表明，建立在這種設(shè)計(jì)理念上的擴(kuò)徑機(jī)，主要存在三方面缺點(diǎn)其一，為滿足單擴(kuò)頭擴(kuò)徑的 能量要求，油缸需為擴(kuò)頭提供很大的驅(qū)動(dòng)力，作為力傳動(dòng)構(gòu)件的拉桿在其尺寸設(shè)計(jì)空間有 限的情況下，將承受很大的拉壓循環(huán)應(yīng)力，極易在其螺紋連接處易發(fā)生疲勞斷裂；其二，擴(kuò) 徑工作系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)封閉潤滑，惡劣的潤滑條件會(huì)加速設(shè)備各構(gòu)件的磨損；其三，由于未形 成封閉潤滑，潤滑油難以回收利用，加大了生產(chǎn)成本，對作業(yè)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。由于上述 不利條件的限制，這種傳統(tǒng)的機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)在設(shè)備安全可靠性方面將面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，難以 適應(yīng)焊管新產(chǎn)品高材質(zhì)化、大厚壁化方向發(fā)展的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減小擴(kuò)頭驅(qū)動(dòng)力，減小脹塊和擴(kuò)頭之間的摩擦系 數(shù)、改善摩擦副之間的散熱的有關(guān)擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭設(shè)計(jì)方法。 本發(fā)明的目的是通過以下措施來達(dá)到的，本發(fā)明由油缸、左活塞、右活塞、外套筒、
推桿、拉桿、密封架、徑向柱塞、蓋板、右擴(kuò)頭、左擴(kuò)頭、鎖緊螺母組成，拉桿的一端通過鎖緊
螺母與右擴(kuò)頭相連接，拉桿的另一端與左活塞通過鎖緊螺母相連接，推桿的一端與左擴(kuò)頭
相連接，推桿的另一端與右活塞相連接，拉桿套在推桿內(nèi)，密封架固定連接的外套筒，外套
筒連接油缸，徑向柱塞安裝在密封架上設(shè)置的條形孔內(nèi)，蓋板固定在徑向柱塞上。 在左擴(kuò)頭上有斜面，在右擴(kuò)頭上有斜面，徑向柱塞的端部是錐面，徑向柱塞端部的
錐面與左擴(kuò)頭和右擴(kuò)頭上的斜面配合。 在密封架環(huán)向上開設(shè)條形孔，每個(gè)條形孔內(nèi)安裝容納一個(gè)柱塞，在條形孔上設(shè)密 封槽，在密封槽內(nèi)安裝密封圈。 密封架套在左擴(kuò)頭和右擴(kuò)頭上，左擴(kuò)頭和右擴(kuò)頭可以在密封架內(nèi)軸向移動(dòng)。
徑向柱塞和蓋板組成脹塊，徑向柱塞與擴(kuò)頭錐面緊貼，徑向柱塞的徑向?yàn)闂l形、其 周向?yàn)榻迫切危w板與鋼管內(nèi)壁接觸。 油缸采用雙活塞伺候油缸，油缸的左活塞連接拉桿，拉桿連接右擴(kuò)頭，油缸的右活 塞連接推桿，推桿連接左擴(kuò)頭，可分別通過對應(yīng)的推桿和拉桿同時(shí)對與桿連接的左擴(kuò)頭、右 擴(kuò)頭實(shí)施相同移動(dòng)量的推、拉加載，進(jìn)而同時(shí)驅(qū)動(dòng)多瓣脹塊緊貼兩個(gè)擴(kuò)頭錐面實(shí)現(xiàn)脹管擴(kuò)徑。 啟動(dòng)油缸，左、右擴(kuò)頭開始相互靠近，與左、右擴(kuò)頭斜面相接觸的徑向柱塞開始向
外做徑向運(yùn)動(dòng)，蓋板與焊管的內(nèi)壁相接觸，徑向柱塞和蓋板向外脹起時(shí)，焊管受力發(fā)生塑性 膨脹變形，保持一定時(shí)間，從而完成一段焊管的擴(kuò)徑。在單次擴(kuò)徑工作長度保持不變的條件 下，采用推拉式雙擴(kuò)頭對鋼管進(jìn)行擴(kuò)徑與采用單錐形擴(kuò)頭進(jìn)行相比，擴(kuò)頭在擴(kuò)徑過程所需 要的驅(qū)動(dòng)力可減小一半。此外，由于柱塞和條形孔之間存在密封設(shè)計(jì)空間，在條形孔上開設(shè) 密封槽，加裝密封圈后可達(dá)到密封設(shè)計(jì)要求，使得擴(kuò)頭和脹塊接觸部分在擴(kuò)徑的全過程中 處于封閉的全油潤滑狀態(tài)，潤滑條件將得到大大改善。 本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，效果良好，減小了擴(kuò)頭驅(qū)動(dòng)力，改善了脹塊和擴(kuò)頭之間潤滑條
件，大大增強(qiáng)了設(shè)備的可靠性，能源利用效率有大幅提高。


附圖1是本發(fā)明擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是本發(fā)明的徑向柱塞結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是附圖2的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖中油缸1 ，左活塞2，右活塞3，外套筒4，推桿5，拉桿6，密封架7，徑向柱塞8， 蓋板9，右擴(kuò)頭10，焊管ll，鎖緊螺母12，左擴(kuò)頭13，鎖緊螺母14，進(jìn)油口 15，進(jìn)油口 16，防 塵圈17，組合密封圈18，導(dǎo)向帶19。 如附圖1所示，本發(fā)明由油缸1、左活塞2、右活塞3、外套筒4、推桿5、拉桿6、密封 架7、徑向柱塞8、蓋板9、右擴(kuò)頭10、左擴(kuò)頭13、鎖緊螺母12、鎖緊螺母14等組成，拉桿的一 端通過鎖緊螺母12與右擴(kuò)頭10相連接，另一端與左活塞2通過鎖緊螺母14相連接，推桿5 的一端與左擴(kuò)頭13相連接，另一端與右活塞3相連接，拉桿6套在推桿5內(nèi)，密封架7通過 與油缸1相連接的外套筒4進(jìn)行連接固定，密封架7上設(shè)置了跟徑向柱塞8數(shù)量一致的柱 塞孔，每個(gè)柱塞孔上都開了三條槽，分別裝上防塵圈17、組合密封圈18、導(dǎo)向帶19，以保證 徑向柱塞8在密封架7上設(shè)置的柱塞孔內(nèi)做徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)里面的油不外漏，達(dá)到密封的效果， 蓋板9固定在徑向柱塞8上，啟動(dòng)油缸1，進(jìn)油口 15開始進(jìn)油充壓，左活塞2在壓力作用下 向左移動(dòng)，與左活塞2相連接的拉桿開始軸向向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，右活塞3向右運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)與之 連接的推桿5，與推桿5連接的左擴(kuò)頭13開始向右運(yùn)動(dòng)，右擴(kuò)頭10在拉桿6的作用下向左 運(yùn)動(dòng)，左右擴(kuò)頭開始相互靠近，與左右擴(kuò)頭斜面相接觸的徑向柱塞8開始向外做徑向運(yùn)動(dòng)， 蓋板9固定在徑向柱塞8上并與焊管11的內(nèi)壁相接觸，徑向柱塞8和蓋板9向外脹起時(shí)， 焊管11受力發(fā)生塑性膨脹變形，保持一定時(shí)間，從而完成一段焊管的擴(kuò)徑，然后卸去壓力，進(jìn)油口 16開始進(jìn)油充壓，開始在兩活塞的另外一側(cè)施加壓力，拉桿6在左活塞2的作用下 推回右擴(kuò)頭10，同時(shí)，推桿5在右活塞3的作用下拉回左擴(kuò)頭13，收攏柱塞8和蓋板9，移動(dòng) 焊管11，使未擴(kuò)徑部分到達(dá)蓋板9的位置，經(jīng)過重復(fù)上述步驟多次，即可完成整支焊管的擴(kuò) 徑工作。 如附圖2、附圖3所示，本發(fā)明徑向柱塞的端部是錐面，徑向柱塞端部的錐面與左 擴(kuò)頭和右擴(kuò)頭上的斜面配合，徑向柱塞和蓋板組成脹塊，徑向柱塞與擴(kuò)頭錐面緊貼，徑向柱 塞的徑向?yàn)闂l形、其周向?yàn)榻迫切巍?本發(fā)明采用了一個(gè)雙活塞伺服油缸作為擴(kuò)徑機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，并提供了左擴(kuò)頭、右 擴(kuò)頭及多瓣脹塊有機(jī)組合的工作方式，雙活塞伺服油缸可分別通過對應(yīng)的推桿和拉桿同時(shí) 對與桿連接的左擴(kuò)頭、右擴(kuò)頭實(shí)施相同移動(dòng)量的推、拉加載，進(jìn)而同時(shí)驅(qū)動(dòng)多瓣脹塊緊貼兩 個(gè)擴(kuò)頭錐面實(shí)現(xiàn)脹管擴(kuò)徑，本發(fā)明中的每個(gè)擴(kuò)頭只需提供總能量的一半，而在每個(gè)擴(kuò)頭移 動(dòng)距離與傳統(tǒng)擴(kuò)徑機(jī)單擴(kuò)頭移動(dòng)距離保持不變的情況下，擴(kuò)頭移動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力可相應(yīng)減 小一半。本發(fā)明采用密封架，密封架外套兩個(gè)擴(kuò)頭，擴(kuò)頭可以在密封架內(nèi)軸向移動(dòng)，每瓣脹 塊由兩部分組成，其中與擴(kuò)頭錐面緊貼的部分為柱塞，其徑向?yàn)闂l形、其周向?yàn)榻迫?形，與鋼管內(nèi)壁接觸的部分為蓋板。沿密封架環(huán)向上開設(shè)對應(yīng)數(shù)量的條形孔，每個(gè)條形孔可 容納一個(gè)柱塞，當(dāng)兩個(gè)擴(kuò)頭軸向移動(dòng)時(shí)，柱塞在兩個(gè)擴(kuò)頭錐面的推動(dòng)下，在條形孔內(nèi)發(fā)生徑 向移動(dòng)，并推動(dòng)整個(gè)多瓣脹塊發(fā)生徑向移動(dòng)，從而達(dá)到擴(kuò)徑脹管的目的，由于柱塞和條形孔 之間存在密封設(shè)計(jì)空間，在條形孔上開設(shè)密封槽，加裝密封圈后可達(dá)到密封設(shè)計(jì)要求，使得 擴(kuò)頭和脹塊接觸部分在擴(kuò)徑的全過程中處于封閉的全油潤滑狀態(tài)，潤滑條件將得到大大改 善，在擴(kuò)徑過程中，伴隨擴(kuò)頭的來回循環(huán)移動(dòng)，密封腔內(nèi)潤滑油所占體積大小循環(huán)變化，潤 滑油處于反復(fù)流動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對潤滑油的冷卻功能。
權(quán)利要求
一種擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭，其特征是由油缸、左活塞、右活塞、外套筒、推桿、拉桿、密封架、徑向柱塞、蓋板、右擴(kuò)頭、左擴(kuò)頭、鎖緊螺母組成，拉桿的一端通過鎖緊螺母與右擴(kuò)頭相連接，拉桿的另一端與左活塞通過鎖緊螺母相連接，推桿的一端與左擴(kuò)頭相連接，推桿的另一端與右活塞相連接，拉桿套在推桿內(nèi)，密封架固定連接的外套筒，外套筒連接油缸，徑向柱塞安裝在密封架上設(shè)置的柱塞孔內(nèi)，蓋板固定在徑向柱塞上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭，其特征是在左擴(kuò)頭上有斜面，在右 擴(kuò)頭上有斜面，徑向柱塞的端部是錐面，徑向柱塞端部的錐面與左擴(kuò)頭和右擴(kuò)頭上的斜面 配合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭，其特征是在密封架環(huán)向上開設(shè)條形 孔，每個(gè)條形孔內(nèi)安裝容納一個(gè)柱塞，在條形孔上設(shè)密封槽，在密封槽內(nèi)安裝密封圈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭，其特征是密封架套在左擴(kuò)頭和右擴(kuò) 頭上，左擴(kuò)頭和右擴(kuò)頭在密封架內(nèi)軸向移動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭，其特征是徑向柱塞和蓋板組成脹 塊，徑向柱塞與擴(kuò)頭錐面緊貼，徑向柱塞的徑向?yàn)闂l形，徑向柱塞的周向?yàn)榻迫切?，蓋 板與鋼管內(nèi)壁接觸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭，其特征是油缸是雙活塞，油缸的左 活塞連接拉桿，拉桿連接右擴(kuò)頭，油缸的右活塞連接推桿，推桿連接左擴(kuò)頭。
全文摘要
本發(fā)明擴(kuò)徑機(jī)的推拉式雙擴(kuò)頭屬于管道制造和加工技術(shù)領(lǐng)域，由油缸、左活塞、右活塞、外套筒、推桿、拉桿、密封架、徑向柱塞、蓋板、右擴(kuò)頭、左擴(kuò)頭、鎖緊螺母組成，拉桿的一端通過鎖緊螺母與右擴(kuò)頭相連接，拉桿的另一端與左活塞通過鎖緊螺母相連接。推桿的一端與左擴(kuò)頭相連接，推桿的另一端與右活塞相連接，拉桿套在推桿內(nèi)。密封架固定連接的外套筒，外套筒連接油缸，徑向柱塞安裝在密封架上設(shè)置的柱塞孔內(nèi)。蓋板固定在徑向柱塞上。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，效果良好，減小了擴(kuò)頭驅(qū)動(dòng)力，改善了脹塊和擴(kuò)頭之間潤滑條件，大大增強(qiáng)了設(shè)備的可靠性，能源利用效率有大幅提高。
文檔編號(hào)B21D41/02GK101745587SQ20101010172
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者張同軒, 陳昌, 黃克堅(jiān) 申請人:番禺珠江鋼管有限公司