Методы расчёта калибровок инструмента и энергосиловых параметров процесса

производства сварных труб в линии

прессов и ТЭСА.

сборник задач

Расчёты геометрических параметров рабочего инструмента производства сварных труб малого и среднего диаметра ТЭСА.

2.1 Расчёт однорадиусной калибровки рабочего инструмента формовочного стана

Формовка трубной заготовки на непрерывных трубоформовочных станах осуществляется путём последовательного изгиба стальной ленты (штрипса) при продвижении её по линии стана. Рассмотрим наиболее применяемую однорадиусную схему сворачивания полосы.

Трубоформовочные станы могут содержать от пяти до семи приводных горизонтальных клетей. Помимо приводных клетей в состав формовочного стана могут входить эджерные клети с вертикальным расположением валков, роликовые проводки и эджерные столы. Типовые схемы компоновки трубоформовочных станов с эджерными клетями приведены на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 – Схемы типовых компоновок клетей трубоформовочного стана:

1 – приводная клеть, 2 – эджерная клеть

Расчет ширины ленты перед процессом формовки (В_л) ведётся по размерам готовой трубы с учётом уменьшения периметра, получаемого при формовке, сварке и калибровке трубы (рис. 2.2) и выражается формулой.

,

где - диаметр готовой трубы, м

- припуск на формовку, сварку и калибровку трубы, который; в свою очередь, определяется:

где: - припуск на формовку;

- припуск на сварку;

- припуск на калибровку;

- количество формовочных клетей закрытого профиля, шт;

- количество калибровочных клетей, шт.

Рис. 2.2 – Ширина штрипса перед трубоформовочным станом.

Распределение радиуса кривизны в открытых калибрах формовочного стана принимаем по линейному закону:

где: - радиус формовки по нижнему валку калибров открытого типа, мм;

i – порядковый номер клети,

n – номер первой клети с закрытым калибром.

Радиус калибра сварочной клети:

Центральный угол формовки определяется для всех клетей одинаково:

,

где - угол формовки, рад,

- ширина штрипса в клети, мм.

Для определения радиусов формовки для закрытых калибров необходимо решить систему уравнений:

где - ширина разрезной шайбы калибра, мм.

Ширина шайб закрытых калибров для труб малых диаметров представлена в таблице 7.

Таблица № 7

Ширина шайб закрытых калибров труб малых и средних диаметров.

Диаметр трубы, мм	Ширина шайбы, мм
	При двух калибрах		При трёх калибрах
	1-й калибр	2-й калибр	1-й калибр	2-й калибр	3-й калибр
25-32	9,6	3,2	9,5	4,5	3,0
32-37	10,7	3,56	9,5	4,5	3,0
38-44	11,9	4,0	10	6,5	4,0
45-57	13,1	4,4	11	7,2	4,0
58-64	13,1	4,4	13	8,9	4,7
64-70	14,3	4,8	14	9,2	5,0
76-85	15,4	5,2	15	9,4	5,3
86-102	16,6	5,3	16,5	11,0	5,5

Радиусы формовки для верхних валков открытых калибров могут быть представлены выражением:

Калибры открытого типа бывают полного и неполного охвата металла рабочим инструментом.

Калибром полного охвата называют калибр, в котором , а неполного - при .

Ширина нижнего валка открытого калибра рассчитывается:

а) для калибров полного охвата:

,

б) для калибров неполного охвата:

.

Ширина верхнего валка открытого калибра:

а) для калибров полного охвата:

,

б) для калибров неполного охвата:

.

Размеры по ширине верхнего и нижнего валков закрытых калибров равны и определяются по формуле:

.

Диаметр нижнего валка по дну калибра первой клети определяем, исходя из максимального по размеру сортамента, формуемого на стане:

,

где: - максимальный наружный диаметр трубы, выпускаемой на данном стане, мм.

Диаметры нижних валков по дну калибра остальных клетей определяем, увеличивая их на 0,5% для обеспечения необходимого натяжения полосы между клетями:

где: - диаметр нижнего валка по дну предыдущей клети, мм.

Диаметры нижних валков по ребордам определяем, исходя из высоты калибра:

а) для калибров полного охвата:

б) для калибров неполного охвата и закрытых клетей:

где - расстояние между ребордами валков, мм.

Диаметры верхних валков по дну определяем конструктивно.

Диаметры верхних валков по ребордам определяем, исходя из высоты калибра:

а) для калибров полного охвата:

где - диаметр по дну верхнего валка, мм.

б) для калибров неполного охвата:

в) для калибров закрытого типа:

На рисунках 2.3 -2.5 показаны калибры клетей с горизонтально расположенными валками.

Рис. 2.3 – Открытый калибр полного охвата.

Рис. 2.4 – Открытый калибр неполного охвата

Рис. 2.5 – Калибр закрытого типа

Холостые направляющие клети, эджерные, устанавливаются между горизонтальными рабочими клетями стана и бывают двух видов: поддерживающие и деформирующие.

Поддерживающие эджеры применяются для исключения упругого распружинивания трубной заготовки, а деформирующие совершают некоторую работу деформации гиба.

Деформирующий эджер изгибает заготовку на усреднённый угол; определяется как среднее арифметическое между углами в калибрах соседних горизонтальных клетей.

Угол формовки эджера:

,

где: ‑ угол формовки в эджерном калибре; рад

‑ угол формовки горизонтальной клети перед эджером, рад

‑ угол формовки в горизонтальной клети за эджером, рад

По углу находим радиус формовки в эджерной клети:

.

Диаметр вертикального валка по дну принимаем конструктивно.

Диаметр валка по нижней реборде выбираем по формуле:

а) При :

;

б) При :

.

Диаметр по верхней реборде принимаем конструктивно.

Высота калибра эджера:

.

Высота реборды эджера:

,

где: - высоты верхней и нижней реборд эджера соответственно, мм.

На рисунках 2.6 - 2.7 представлены эджерные калибры с углом формовки и .

Рис. 2.6 – Эджерный калибр при угле формовки

Рис. 2.7 - Эджерный калибр при угле формовки

Помимо обычных схем в формовочных станах рекомендуется применять блоки вертикальных холостых валков или роликовых проводок или сочетание того и другого. Устанавливают эти блоки в местах резкого увеличения продольных деформаций в ленте, т.е. в начале сворачивания полосы и в зоне перехода от калибров открытого типа к закрытым. Такие схемы применяются с целью устранения неравномерности и уменьшения величины продольных деформаций кромок, что позволяет улучшить качество сформованной заготовки.

На рисунке 2.8 представлены различные схемы трубоформовочных станов.

Рис. 2.8 – Схемы трубоформовочных станов:

а) – обычная; б) – с эджерным столом; в) – с роликовой проводкой; г) – с эджерным столом и роликовой проводкой; д) – с двумя типами роликовых проводок.

Эджерный стол – несколько последовательно установленных холостых клетей с вертикально расположенными валками. Расчёт геометрических параметров эджерного стола производится таким же способом, что и обычные эджерные калибры. Углы формовки каждого калибра при постепенно уменьшающемся радиусе формовки будут равны:

,

где: - угол формовки i-того калибра эджерного стола, рад;

- угол формовки приводной клети, расположенной перед эджерным столом, рад;

- угол формовки приводной клети, расположенной после эджерного стола, рад;

- количество калибров в составе стола;

- номер калибра.

Выбирая компоновочную схему стана и сортамент производимых труб, принимаем условие задания для расчёта.

По окончании расчёта составляется график изменения кривизны по калибрам (рис.2.9). Плавность кривой графика является одним из основных факторов, определяющих работоспособность калибровки с точки зрения исключения дефекта.

Задача 5