книги из ГПНТБ / Опарин В.И. Механизация производства химической и нефтяной аппаратуры

Если при сплошном дорне овальность тонкостенных труб превосходит допустимую величину и образуются гофры, необхо­ димо применять гибкие дориы. На рис. 83, г и д показаны гибкие дорны двух видов. Такие дориы поддерживают стенку трубы в ме­ сте изгиба и при перемещении трубы по дорну могут придать ей круглую форму, выравнивая неглубокие складки (гофры).

При составлении технологического процесса гибки, а также при проектировании нового гибочного оборудования необходимо опре­ делять величину изгибающего момента.

В случае гибки труб на трубогибочном станке с дорном крутя-

.щнй момент Мкр на валу гибочного ролика рассчитывают как сумму крутящих моментов:

мкр = м х + м2+ м 3- ь м 4 ,

где М х— крутящий момент на деформирование трубы; /И3 — крутящий момент на преодоление трения трубы по на­

правляющей планке; М я — крутящий момент на преодоление трения в подшипни­

ках вала гибочного ролика; /И.] — крутящий момент на преодоленнетрения трубы подорну.

Крутящий момент на деформирование трубы равен моменту, необходимому для изгиба трубы.

Если принять линейную схему напряженного состояния, то изгибающий момент, необходимый для пластического изгиба трубы с упрочнением (при условии соблюдения гипотезы плоских сече­

111

Остальные составляющие (М2, М3 и М4) в сумме равны примерно 30—50% от момента М х, поэтому суммарный крутящий момент можно определить так:

/Икр = (1,3— 1,5) АД.

С развитием отечественного машиностроения значительно воз­ растает потребность в деталях, изготовляемых гибкой труб на ма­ лые радиусы гиба (меньше двух диаметров трубы).

Характерной особенностью гибки труб на малый радиус яв­ ляется значительная овальность поперечного сечения и образова­ ние гофров на вогнутой поверхности трубы. Овальность изогнутого участка трубы уменьшает площадь проходного сечения и тем самым снижает пропускную способность трубопровода. Гофры также уменьшают площадь проходного сечения трубы и, кроме того, вызывают засорение и коррозию трубопроводов.

При гибке труб на трубогибочных станках, работающих по способу наматывания, для уменьшения овальности и предотвраще­ ния гофров применяют гибкие или ложкообразные дорны. Дорн кре­ пится к дорнодержателю, который служит для удержания дорна в очаге деформации трубы в процессе ее изгиба и для удаления дорна из трубы по окончании гибки. Наличие гибкого или ложко­ образного дорна в очаге деформации трубы приводит к значитель­ ному увеличению изгибающего момента [ 18 J, так как, кроме уси­ лия для пластического изгиба трубы, необходимо преодолевать силы трения трубы по дорну. В связи с этим требуются большие усилия для прижима изгибаемой трубы к гибочному ролику. Однако конструкции прижимных устройств трубогибочных станов не обеспечивают необходимого усилия прижима труб при изсибе их на малые радиусы. Как правило, изгибаемая на малый радиус труба проскальзывает в месте крепления ее к гибочному ролику,

112

что приводит к образованию гофров и значительной овальности поперечного сечения.

Для устранения проскальзывания труб в процессе их изгиба на малый радиус (с применением гибких или ложкообразных дорнов), во ВНИИПТХимнефтеаппаратуры спроектирована и вне­ дрена применительно к трубогибочному станку ТГ 25-65 с гидрав­ лическим приводом специальная технологическая оснастка — при­ жимное устройство и упор-ограничитель. На рис. 84, а дана схема прижимного устройства, состоящего из гибочного ролика 1, вкла­ дыша 2, рычага-эксцентрика 3, оси 4, шатуна 5 и упора 6.

В конструкции прижимного устройства использован принцип самозатягивання трубы в гибочном ролике. Трубу надевают на дорн 7 и вставляют в желоб прямого участка гибочного ролика 1. Между щеками ролика вводят вкладыш 2 и рычаг-эксцентрик 3, который фиксируют осью 4. Включают станок, в результате чего суппорт с упором 6 начинает перемещаться по направляющим стола и толкать шатун 5, который поворачивает рычаг-эксцентрик 3. Последний своим эксцентриковым участком прижимает трубу вкладышем 2. Прижим трубы происходит в результате того, что крутящий момент для изгиба трубы (включая момент для преодо­ ления силы трения трубы по дорну) передается на гибочный ролик через рычаг-эксцентрик. Усилие прижима в этом случае будет за­ висеть от размеров трубы, силы трения трубы по дорну и размеров рычага-эксцентрика. Изменяя величину эксцентриситета и длину рычага-эксцентрика, можно в широких пределах менять усилие прижима трубы.

Для уменьшения упругой деформации дорнодержателя на станке ТГ 25-65 предусмотрен упор-ограничитель 8 (рис. 84, а). Тягу дорнодержателя'' изготовили из двух частей, соединенных муфтой. В процессе гибки трубы муфта упирается в опорную плиту и таким образом упругой деформации подвергается только корот­ кая часть тяги.

В производственных условиях на описанной выше оснастке с применением ложкообразных дорнов были изогнуты на радиус гиба R r = J,3D (где D — наружный диаметр трубы) трубы 20x2; 25x2,5 мм; 32x3, 5 мм из углеродистых сталей 10, 20 и легирован­ ных Х8, Х5М и Х18Н10Т.

Овальность сечения труб не превысила 8%. Гофры.и складки отсутствовали. Утонение стенки на выпуклой поверхности труб на 8—10%- меньше теоретического, определяемого по формуле

где s0 — исходная толщина стенки трубы; г — радиус трубы.

Объясняется это тем, что гибка трубы на малый радиус сопро­ вождается некоторым уменьшением периметра поперечного сече-

Рис. 84. Прижимные устройства для гибки труб на малый радиус к трубогибочным стан­ кам ТГС 38-159 (а) и

ТГ 25-65 (б) .

6)

1111я, а также деформацией прямых (нензгнбаемых) участков трубы со стороны начала и конца гиба.

Использование на трубогибочном станке ТГ 25-65 новой техно­ логической оснастки для гибки труб на малый радиус позволило значительно улучшить качество деталей из труб и расширить тех­ нологические возможности трубогибочного станка.

Аналогичная конструкция прижимного устройства для трубо­ гибочного станка ТГС 38-159 с электромеханическим приводом показана на рис. 84, б. Прижимное устройство состоит из гибоч­ ного ролика 2, вкладыша 3, рычага-эксцентрика 4, шатуна 5 п

Рис. 85. Схемы трубогибочных станков для гибки труб с нагревом т. в. ч.:

а — с отклоняющим роликом; б — с изгибающим воднлом

оси 6. Устройство работает следующим образом. Трубу 7 надевают на дор-н 1, после чего включают станок. Планшайба 8, поворачи­ ваясь, передает через тягу 5 усилие на рычаг-эксцентрик 4, кото­ рый через вкладыш 3 прижимает трубу к прямому участку гибоч­ ного ролика 2.

Гибка трубы начинается после того, как крутящий момент на планшайбе превысит момент, необходимый для изгиба трубы.

Вэтот момент усилие прижима достаточно для удержания трубы

вролике.

Способ гибки труб из углеродистых и легированных сталей

синдукционным нагревом токами высокой частоты заключается

внепрерывном последовательном изгибе узкого участка по длине трубы, нагретого т. в. ч. до 800— 1200° С (в зависимости от марки стали). Гибка при этой температуре значительно облегчается, так как предел текучести материала трубы снижается примерно в 5—7 раз по сравнению с гибкой при комнатной температуре.

Трубогибочные станки с нагревом т. в. ч. можно разделить по способу приложения изгибающего момента на станки с отклоняю­ щим роликом и с отклоняющим воднлом [1].

Втрубогибочном станке с отклоняющим роликом (рис. 85, а) трубу 4 устанавливают между направляющими роликами 3 и за­ крепляют в зажимах, которым сообщается продольное перемеще­ ние усилием Р х. Труба передвигается через кольцевой индуктор 5,

соединенный с трансформатором 2, который питается от генера­ тора т. в. ч. При прохождении через индуктор участки трубы по­ следовательно нагреваются. Передний конец трубы упирается в специальный гибочный ролик 1, под действием которого труба изгибается. Зона, расположенная за изгибаемым участком, охлаж­ дается водой, поступающей от спрейера 6.

В станке с изгибающим водилом (рис. 85, б) гибка трубы 4 осу­ ществляется водилом 3, поворачивающимся вокруг оси. Направ­

ляется штамповка из трубных заготовок. Этот способ по сравнению с гибкой на трубогибочных станках обеспечивает более высокую точность размеров отводов (по радиусу кривизны и диаметру), а также позволяет изготовлять отводы с малым радиусом гиба [32].

Технологический процесс изготовления 'крутоизогнутых отво­ дов штамповкой из трубных заготовок состоит из нескольких опе­ раций: разрезка трубы на мерные заготовки, штамповка отводов, подрезка торцов под сварку, гидравлические и прочие испытания, маркировка и упаковка.

Отводы штампуют на гидравлических, кривошипных или фрик­ ционных прессах как в горячем, так и в холодном состоянии.

В зависимости от радиуса кривизны отводов и отношения тол­ щины их стенки к диаметру ( ^ —j применяют различные техноло­

гические схемы процесса штамповки и соответственно штампы разных конструкций.

При изготовлении толстостенных отводов с прямыми участками (Rr >■ 2£>„) применяют штампы для свободной гибки трубных заго­ товок на угол до 180°. Конструкция такого штампа (рис. 86) позво-

116

ляет получать отводы за одну операцию, т. е. за один ход пресса. Штамп состоит из корпуса 6, нижних опорных роликов 2, свободно вращающихся на осях 5, и пуансона 4, радиус которого обусловли­ вается радиусом кривизны изгибаемого отвода 3. Трубная заго­ товка устанавливается по упору 1, а угол загиба регулируется ве­ личиной хода пуансона. Пуансон и опорные ролики имеют ручьи, соответствующие диаметру заготовок. Меняя ролики и пуансон на штампе такой конструкции, можно получать отводы с различной

ку после нагрева до темпера­ туры ковки укладывают в гибочный ручей штампа. При нажатии

пуансоном заготовка изгибается й одновременно сплющивается по диаметру. Поперечное сечение гибочного ручья штампа (в сомк­ нутом состоянии) принимается таким, чтобы процесс овализации трубы1протекал без препятствий (см. рис. 88, сечения Б Б и ВВ). Превращение круглого сечения в овальное способствует уменьше­ нию утонения стенки на выпуклой стороне отвода.

Изогнутую в первом ручье штампа заготовку после поворота на 90° вокруг продольной оси перекладывают в формовочный ручей. При повторном ходе ползуна пресса производится обжатие заго­ товки для придания ей круглой формы и некоторого уменьшения ■диаметра (см.'рис. 91, сечения ГГ и ДД).

Штамповка с внутренним пуансоном рекомендуется для изго­

117

Необходимость применения внутренних пуансонов при штамповке таких отводов объясняется тем, что при операции гибки значи­ тельно искажается профиль поперечного сечения трубной заго­ товки, а на выпуклой стороне образуется прямолинейный участок.

ной шарнирный сердечник, который предотвращает искажение

где ств— предел прочности металла трубы при температуре штам­ повки.

Способ изготовления крутоизогнутых отводов протяжкой труб­ ных заготовок по рогообразному сердечнику заключается в том, что вырезанную из трубы заготовку надевают на оправку, нагревают и одновременно под действием усилия горизонтального пресса проталкивают по сердечнику; при этом труба раздается по диа­ метру и изгибается (рис. 89).

Таким способом можно получать тонкостенные отводы с малым радиусом гиба Rr — (1ч-1,5) Du и отношением до 0,016. Тол-

щина стенки отводов во всех точках остается примерно равной толщине исходной трубы, а овальность поперечного сечения на­ ходится в пределах допуска на диаметр трубы.

Трубная заготовка при проталкивании ее по рогообразному сердечнику нагревается в специальной печи, которая с помощью системы форсунок должна обеспечивать строго определенный характер распределения температуры.

Процесс протяжки трубы-заготовки по рогообразному сердеч­ нику условно может быть разбит натри стадии. На первой стадии

118

труба проходит через направляющий участок сердечника. На вто­ рой стадии, являющейся основной, труба-заготовка проходит через расширяющуюся изогнутую часть сердечника. При этом стенка трубы со стороны выпуклой поверхности изгибается по на­ ружной образующей сердечника, сохраняя первоначальную длину и толщину (нейтральная ось изгиба). Стенка трубы со стороны вогнутой поверхности испытывает деформацию сжатия в направле­ нии, параллельном оси сердечника, и деформацию растяжения по окружности. На третьей стадии протяжки— конечной— пропз-

Рнс. 89. Схема протяжки крутоизогнутых отводов по рогообразному сердечнику:

/ — газовая горелка; 2 — шток; 3 — задний зажнм; 4 — передний зажим; 5 — ползун станка; 6 — упорное кольцо; 7 — рогообразнын сердечник; 8 — нагревательная печь

дечнику состоит из следующих операций: резки труб на 'заго­ товки; протяжки заготовки в горячем состоянии по рогообраз­ ному сердечнику; обработки торцов протянутых отводов; правки отводов и контроля.

Протяжка крутоизогнутых отводов производится на специаль­ ных горизонтально-гидравлических прессах,, сконструированных по принципу горизонтального пресса акад. Н. А. Доллежаля (рис. 90). На станине установлены главный цилиндр 2 с главным плунжером 3, имеющим трубные захваты 4 на конце, и два цилин­ дра 8 малого диаметра с плунжерами 9. На этой же станине на расстоянии, несколько большем максимальной длины трубы-заго­ товки, установлены две пары'гидравлических замков — передние 5

изадние 6. Через пустотелый главный плунжер проходит шток //,

кпереднему концу которого прикреплен расширяющийся рогообразный сердечник 1. Шток закреплен неподвижно относительно станины пресса замками 5 и 6.

Рабочий ход при протяжке трубы-заготовки 10 по сердечнику осуществляется парой главный цилиндр 2 — плунжер 3. Давление рабочей жидкости в цилиндре создается поршневыми насосами. Обратный холостой ход главного плунжера осуществляется двумя вспомогательными парами цилиндр 8 — плунжер 9 малого диа­ метра, которые связаны с главным плунжером траверсой 7.

Последовательность процесса протяжки следующая.

119

До загрузки пресса главный плунжер 3 находится в крайнем правом положении, а передние гидравлические замки открыты. Зажигают горелки и нагревают сердечник, одновременно заклады­ вают на шток трубные заготовки. Когда заготовка продвигается на задний конец штока, открываются задние замки 6, и заготовка специальным ключом продвигается по штоку в направлении сердеч­ ника. Закрыв задние замки 6 и открыв передние 5, заготовку про­ талкивают на свободную часть штока за передние замки 5, после чего закрывают их. Затем включают холостой ход главного плун­ жера и открывают задние замки для надевания на шток следующей

Рис. 90. Схема горизонтального гидравлического пресса для протяжки отводов по рогообразному сердечнику

заготовки. Во время холостого хода упор переднего замка не дает заготовке передвинуться влево. Таким образом, по всей длине штока — от переднего замка до рогообразного сердечника — на­ девают заготовки, II после того как сердечник нагреется, включают рабочий ход плунжера.

Во время рабочего хода главный плунжер перемещает все имею­ щиеся на штоке заготовки, а передняя начинает двигаться по рогообразному сердечнику, где производится ее деформация. Когда все насаженные на шток заготовки, за исключением двух-трех послед­ них, пройдут через сердечник, включают оба плунжера 9 малого диаметра, которые возвращают главный плунжер 3 в исходное положение. После этого производится новая загрузка и цикл повторяется.

Согнутая на сердечнике труба падает на под печи и через раз­ грузочное отверстие удаляется из нее. Для каждого размера от­ вода устанавливается свой шток и сердечник.

Для придания концам отводов требуемой геометрической формы и размеров производят правку их в специальном штампе на фрикционном прессе.

Подрезку торцов протяжных отводов производят газовой рез­ кой или механической обработкой на универсальных токарных или

120