книги из ГПНТБ / Каган Я.А. Технологические расчеты в котлостроении учебное пособие

пресса: за первые 2 хода подгибаются боковые участки, а за 3-й ход — средний участок полуобечайки. При этом ширина (хорда) рабочей поверхности матрицы должна быть равна 1,1—1,2 наружного радиуса сгибаемой полуобечайки.

Применение способа гибки в секторном цилиндрическом штампе целесообразно при производстве барабанов больши­ ми партиями. В этом случае положительные особенности это­ го 'способа перекрывают недостатки его.

К достоинствам гибки в секторном цилиндрическом штам­ пе относится то, что изготовление полуобечайки здесь осуще­ ствляется за значительно меньшее число последовательных гибов (всего 3), а также то обстоятельство, что работа ведет­ ся «на упор», благодаря чему не требуется (как в 1-м и 2-м способах гибки) строго следить за моментом окончания гиб­ ки и точно останавливать ползун в нижнем положении. К не­ достаткам способа относится то, что гибка в секторном ци­ линдрическом штампе требует усилия пресса в несколько раз большего, чем при гибке свободным изгибом, а штампы имеют значительно больший вес и стоимость.

Кроме того, при переходе на изготовление полуобёчаек другого размера (других радиуса и длины) необходимо производить замену сменных вкладышей пуансона и мат­ рицы.

Определение теоретических значений усилий при гибке в секторном цилиндрическом штампе может быть произведено

где: s u b (или 1п.об) — соответственно толщина и ширина из­ гибаемого листа (длина полуобечайки);

С

—^-----принятое за сопротивление деформи­

рованию при пластическом сдвиге касательное напряжение, соответствующее половине истинного напряжения { S B) или предела прочности зав момент начала образования шейки при растяжении.

При холодной гибке значение SBберется по пределу теку­ чести аа, а при горячей гибке— по горячему пределу прочно­ сти о/, в зависимости от температуры, по таблице 2.

107

0

Рис. 20-А. К определению усилия на пуансон при гибке и сектор­ ном цилиндрическом штампе.

По а-а I /S ‘ 6Smm

-900мм

Рис. -20-Б. Барабаны котлов высокого давления из штампованных полуобечаек (к примерному расчету).

108

Сопоставление экспериментальных значений усилия гибки с теоретическими, подсчитанными по формуле (127), показы­ вает, что при холодной гибке экспериментальные обычно имеют большую величину, примерно в. 1,5 раза.

Расчетные формулы для определения усилия Р на пуансон при гибке в секторном цилиндрическом штампе имеют сле­ дующий вид:

При холодной гибке

Наблюдения при экспериментах и в производственных ус­ ловиях на Барнаульском котлостроительном заводе показа­ ли, что если при горячей гибке в конце хода остается неболь­ шой зазор между листом и рабочей поверхностью матрицы на среднем участке, то, давая небольшую выдержку (0,5— 2 мин.) при том же ковочном усилии, можно осуществить догибку листа без увеличения потребного усилия гибки. Подста­ новка в формулы (129) и (131) значения Рмакс дает величину 1п.обма*с ■ Расчетная температура в конце горячей гибки по III и IV способу принимается равной Ъ"деф=900 -f-800°C.

5. ГИБКА ПОЛУОБЕЧАЕК В ПОЛУЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ШТАМПЕ

Гибка полуобечаек в полуцилиндрическом штампе, состоя*

преимущества заключаются в следующем. При штамповке е полуцилиндрическом штампе изготовление полуобечайки осу­ ществляется за один ход пресса, при этом обеспечивается большая точность цилиндрической поверхности полуобечайки, е связи с чем последующая правка не требуется.

Недостатком этого способа является весьма большой вес и высокая стоимость полуцилиндрического штампа, состав-

108

ляющая несколько сотен тысяч рублей. Поэтому указанный способ становится экономически выгодным лишь в крупносе­ рийном производстве, когда выпуск одинаковых по диаметру и толщине стенки барабанов определяется сотнями штук в год. Применение полуцилиндрического штампа имеет место обычно только при горячей гибке полуобечаек.

Расчет потребного усилия на пуансон при гибке в полуиилиндрическом штампе производится, как и при гибке в сек­ торном цилиндрическом штампе, по формуле (130), а опреде­ ление величины 1Л.0б— по формуле (131).

6.ПРИМЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

1.Определить максимальную длину и число полуобе чаек, потребных для изготовления малого и большого ба­ рабана котла паропроизводительностыо D — 230 т/час,

рбар=1Ю кг)см%. Размеры барабанов: малого Д,„ж=900 мм,

/,(В,х=11400 мм, s=65 мм\ большого DeHm= l300 мм, 1циЛ= = 11400 мм, s=80 мм. Материал—Ст. 22К.

Малый барабан

Расчет ведем для случая применения первого способа гиб­ ки полуобечайки—на колодках свободным изгибом, с помощью узкого пуансона. Расстояние между колодками L—5'=300 мм. Проверяем возможность гибки в холодном состоянии.

Максимальная длина полуобечайки, по формуле (118), со­ ставляет

Барабан может быть сделан из двух полуобечаек длиною по 11,4 м (см. рис. 20-6). В этом случае потребное усилие на пуансон составит величину (при /л.0^=11,4 м)

ПО

Поскольку гибка в холодном состоянии по первому способу позволяет выполнить барабан из двух полуобечаек, нет необ­ ходимости, при данном способе гибки, применять горячее деформирование листов.

Большой барабан

а) Гибка по третьему способу в холодном состоянии дает следующее [см. формулу (129)]:

При длине цилиндрической части барабана 11,4-ж потре­ бовалось бы делать барабан из 10 полуобечаек, что явно не­ целесообразно.

б) При гибке по третьему или четвертому способу в горя­ чем состоянии получаем [см. формулу (131)]

При температуре окончания деформирования £'деф 900°С,

что несколько превышает длину цилиндрической части бара­ бана — 11,4 ж. В этом случае цилиндрический корпус бараба­ на выполняется из двух полуобечаек (см. рис. 20-6), что эко­

Ш

При этом число полуобечаек составило бы 20 шт., что эконо­ мически нецелесообразно.

б) При гибке в горячем состоянии по третьему ю т чет­ вертому способу по формуле (131) имеем (при ^"ае5б=900°С):

,Р.юкс 8-106

1Тоб(гор) — ~ Г — 8 ,э -10,3-102 s 880 с м -

При длине цилиндрической части барабана 1тл~ 17,7 м кор­ пус барабана может быть выполнен из четырех полуобечаек длиною по 8,85 м (см. рис. 20-6), что является экономически целесообразным.

П Р И Л О Ж Е Н И Е

Задание на технологический расчет гибки полуобечайки на гидравлическом гибочном прессе (четыре варианта расчета)

Произвести технологический расчет гибки полуобечайки (корыта) барабана котла высокого давления заданных пара­ метров на гидравлическом гибочном прессе мощностью Р=8000 тв холодном и в горячем состоянии для четырех ука­ занных ниже способов гибки.

Вариант 1-й (1-й способ). Гибка на колодках свободным изгибом.

1.Определить необходимое число последовательных пере­ ходов при гибке узким пуансоном, то есть число ходов пресса.

2.Определить максимально возможную длину полуобе­

ичисло полуобечаек на барабан.

3.Составить рабочий эскиз корпуса барабана при штам­ повке листов на узком пуансоне при холодной и при горячей

гибке.

4. Составить эскиз универсального штампа для гибки уз­ ким пуансоном (свободным изгибом).

Вариант 2-й (2-й способ). Гибка на колодках широким пуансоном.

1. Определить необходимое число последовательных ходов пресса.

2. Определить максимально возможную длину полуо­ бечайки 1*™$ при гибке в холодном и горячем состоянии

и число полуобечаек на барабан.

112

3.Составить рабочий эскиз корпуса барабана при штам­ повке листов на широком пуансоне при холодной и горячей гибке.

4.Составить эскиз штампа (широкого пуансона и матри­ цы двух опорных колодок с регулируемым расстоянием).

Вариант 3-й (3-й способ). Гибка в секторном цилиндриче­ ском штампе за 3 хода пресса.

1.Определить максимально возможную длину полуобе-

рячей гибке.

2.Составить рабочий эскиз барабана при штамповке на секторном цилиндрическом штампе в горячем и холодном со­ стоянии.

3.Составить эскиз секторного цилиндрического штампа. Вариант 4-й (4-й способ). Гибка полуобечайки. за один

ход пресса в полуцилиндрическом штампе.

1. Определить максимально возможную длину полуобе­ чайки 1п-0вмакс и число полуобечаек на барабан при гибке в холодном и в горячем состоянии на полуцилиндрическом штампе.

2.Составить рабочий эскиз барабана.

3.Составить эскиз полуцилиндрического штампа.

Пр и м е ч а н и я : 1. До выполнения технологического расчета необхо­ димо сделать габаритный эскиз корпуса барабана, на котором показать внутренний диаметр, толщину стенки, материал ее и длину цилиндриче­ ской части корпуса. Окончательный выбор должен быть сделан того ва­ рианта корпуса и способа гибки, при котором число полуобечаек в кор­

пусе получается минимальным.

2. Параметры барабанного котлоагрегата высокого давления и габа­ ритные размеры барабана берутся по данным таблицы 3 (см. главу I),

8—1758

Г л а в а IV. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ШТАМПОВКИ ДНИЩА БАРАБАНА ИЛИ ДОНЫШКА КАМЕРЫ

I. В В Е Д Е Н И Е

Основным способом изготовления толстостенных сферичес­ ких и эллипсоидных днищ является штамповка протяжкой, осуществляемая, в зависимости от соотношения толщины лис­ та и диаметра заготовки днища, с прижимом заготовки к мат­ рице либо без прижима (рис. 21). Штамповка котельных днищ производится в горячем состоянии с нагревом загото­ вок в печах до температуры 1050—1100°С, температура ме­ талла в конце процесса штамповки не должна быть ниже 800°С. Осуществляется штамповка днищ на гидравлических штамповочных прессах мощностью (то есть развиваемым уси­ лием) от 750—1000 до 4500 т. Примером гидравлического штамповочного пресса средней мощности, применяемого для горячей штамповки днищ барабанов котлов среднего давле­ ния, является установленный на одном котлостроительном за­ воде пресс с усилием 1000 т. Примером мощного штамповоч­ ного пресса, пригодного для горячей штамповки толстостен­ ных днищ для барабанов котлов высокого и сверхвысокого давления, является гидравлический штамповочный пресс уси­ лием 4500 т, установленный на другом котлостроительномза­ воде. Штамповка днища производится с одного нагрева за один ход пресса.

Задачей технологического расчета штамповки днища ба­ рабана является, прежде всего, определение необходимого способа штамповки—с прижимом или без прижима, вычисле­ ние необходимой величины общего усилия вытяжки Р и силы прижима Qnpu]K при ранее подсчитанном диаметре заготовки днища D3a!, а также определение основных размеров пуан­ сона и матрицы.

Приводимые ниже расчетные формулы применимы в рав­ ной мере как для штамповки днища барабана, так и для штамповки донышка камеры.

114

2. ФОРМУЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО УСИЛИЯ ВЫТЯЖКИ Р

Общее или суммарное усилие горячен вытяжки Р, дейст­ вующее на пуансон, потребное для штамповки днища, выпол­ няемой с прижимом * заготовки к протяжному кольцу (к мат­ рице), определяется из следующего уравнения [Л. 9]:

р— результирующее или суммарное удельное дав­ ление течения (металла), отнесенное к выход­ ному, поперечному сечению днища, кг. мм2.

Рис. 21. Схема протяжного штампа (для штамповки днищ барабанов котлов).

Величина р зависит от следующих факторов: 1) от сопро­ тивления деформированию металла и степени деформации листа при вытяжке; 2) от сопротивления трения, возникаю­ щего от действия вертикальной силы ( 0.п, иж) прижима заго­ товки прижимным кольцом; 3) от дополнительного сопро­ тивления' от трения и изгиба, возникающего при перемещении металла листа по закругленной входной кромке матрицы (см. рис. 21, на котором показана схема действия сил при штам­ повке днища).

Рассматривается более общий случай штамповки днища с прижимом.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ р

Удельное давление течения р в общем виде может быть выражено следующим уравнением;

Следовательно, максимальное значение результирующего удельного давления течения р (в момент вытяжки, когда уси­ лие достигает максимума, то есть при а=90°) получается равным

Учитывая, что значение коэффициента трения скольжения для котельных сталей может быть взято равным, при вытяж­ ке без смазки, р=0,3—0,4, в среднем 0,35, получим числовое значение для множителя, характеризующего сопротивление трения на входной кромке матрицы, равным

<Ря*=1 + 1,6 и-= 1 + 1,6-0,35 s 1,55,

116