книги из ГПНТБ / Каган Я.А. Технологические расчеты в котлостроении учебное пособие
.pdfВ ^результате получаем Ь„ — 1800 -|- 18 — 8 S ]8Ю мм. Диаметр матрицы (см. рис, 21) определяется по формуле (166)'
DM= Dn + 2,3 s'dH= 1810 - f 2,3-92 = 2022 мм.
Радиус закругления матрицы, по соотношению (167), по лучается равным
О. > 2 sX
или
гм > 2-134 si 270 мм.
Высота цилиндрической части пояска матрицы
Кил ~ ~ 135 мм.
2.Примерный технологический расчет ш тамповки днищ а
бар а б а н а котла пониж енного давления (расч ет ш тамповки с приж им ом дн и щ а )
Произвести технологический |
расчет штамповки |
днища |
|||||
верхнего |
барабана котла типа |
ТС-20, паропроизводитель- |
|||||
ностью |
D = 20 т/час, на рабочее |
давление |
перегретого пара |
||||
рпе =16 |
ат, |
при |
температуре |
перегретого пара 7яе=250°С, |
|||
Внутренний |
диаметр днища, |
равный внутреннему диаметру |
|||||
цилиндрической |
части корпуса |
барабана, |
D ^ m = |
1160 мм, |
|||
толщина стенки sdH=20 мм, материал Ст. 15.
1. Определение диаметра заготовки днища. Диаметр за готовки днища вычисляется по формуле (147)
^ заг == Pt.i + 2 A,f„ , Aq-f- 2 • Д А д. CM,
где pBl — полупериметр эллипсоидной части днища, вы числяемый по формуле (148),
Высоту эллипсной |
части |
днища ИЭЛ и цилиндрической А,(„, |
(см. рис. 22) берем |
по таблице 5, для D%“m= 1160 мм |
|
к,,, |
350 |
мм, Ач„, ^ 60 мм. |
136
Нрипубк по высоте цилиндрической части днища на ме ханическую обработку принимается равным ~ 10% от
° аитд ' Н0 Не МеНее S<5*,
0Л A t = " i r = 116> s*« = 20 мм>
берем ДhMex st: 40 |
мм. Опытный |
коэффициент |
/г0 |
берется |
||
равным kQ— 0,75: |
|
|
|
|
|
|
ргл = |
у |
Г 2 (582 + 35а) - |
(58 ~ --^2 = |
|
149 |
см. |
Диаметр заготовки днища получается равным: |
|
|
|
|||
|
D3az *■= 149 -f- 2-6-0,75 +[2-4 = 166 |
см. |
|
|||
2. Определение необходимости прижима заготовки при штамповке днища. Вопрос о применении прижима днища оп ределяется по уравнению (164), выражающему условие нали чия складкообразования и необходимости прижима:
Р а а г ^ |
100 |
$дн |
4,5 (1 kem) |
коэффициент вытяжки ktm определяется по формуле (139)
|
k |
|
— |
D дн |
1160 |
0,7, |
|
|
|
|
= |
|
|||
|
к вт |
|
D. |
1660 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рзаг __ |
1660 _ |
gg |
_____ ЮР |
|
100 |
= 74, |
|
Sdn |
20 |
|
’ |
4,5 (1 — kem) |
4,5 ( 1 - 0 ,7 ) |
||
|
|
||||||
|
|
|
|
83 > |
74, |
|
|
следовательно, условие наличия интенсивного складкообразо вания налицо. Поэтому штамповка днища должна произво диться с обязательным применением прижима заготовки к матрице при штамповке.
3. Определение удельного давления течения р. Суммарное удельное давление течения металла, отнесенное к выходному поперечному сечению днища, для случая горячей штамповки днища с прижимом вычисляется по формуле (156)
|
1 + |
и <?1 П~ |
k ,m ) / D |
X |
|
9 k |
Ю sdHi |
||
X О + |
1 .e р) Н------- -— |
) — |
|
|
1 |
T |
2 f l , + 1 / мм* |
|
|
137
Значения входящих в эту формулу Величин следующие: Од — горячий предел прочности металла заготовки, при
расчетной |
температуре Гдеф= |
800'С из таблицы 2 |
||
находим для Ст. 15 о' = |
7,5 |
кг/м и3-, |
||
I» — коэффициент трения скольжения |
листа заготовки |
|||
на входной кромке матрицы, при вытяжке без |
||||
смазки равный 0,3—0;4, |
берем р = |
0,35; |
||
<р[ — опытный |
коэффициент, |
применяемый при расчете |
||
удельного давления прижима [см. формулу (151)], равный ср" = 0,006—0,008. Берем среднее значение
<р[ = 0,007;
ам — относительный радиус закругления входной кромки матрицы, определяемый соотношением (155):
гм sdn
где гм — радиус закругления входной кромки матрицы, принимаемый равным не менее 2 sdli [наиболее благоприят ный силовой режим вытяжки отвечает значению гм= = (8-ч-10) sd„]. Принимаем г* = 1 0 0 мм
sdH 20
Подставляя числовые значения в формулу (156), находим величину удельного давления р:
0,35-0,007 (1 — 0,72)
2-0,7
Х ( S ) ' ] “ + '-6-0,35) + |
) * 6 ,0 4 кг!мм\ |
4. Определение общего усилия на пуансон Р. Общее уси лие вытяжки, прикладываемое к пуансону, потребное для штамповки днища, определяется по формуле (132)
к DaeHHm sdHp |
3,14-1160-20-6,04 |
Р = |
440 т. |
1000 ^ |
1000 |
Следовательно, установленный на котлостроительном за воде гидравлический пресс с усилием РмаКС=1000 т вполне обеспечит штамповку данного днища.
138
5. Определение силы прижима Q„puM. Минимальная сила прижима заготовки к матрице определяется по формуле (157)
|
|
0.8 (1 ~ 4 л ) |
|
D. |
1 |
з1 ф" |
т. |
|
О-пРиж |
1000 |
|
D |
дн |
||||
|
|
|
|
|
в т 1 |
100 S fiH |
||
где о* в кг/мм2, a D3ae, D ^m и sdH в мм- |
|
|
||||||
0.приж |
__ 0,8 (1 — 0.72) I |
1660 |
- 1 |
7,5-0,007 |
16603 = 21 т. |
|||
|
|
юоо |
1160 |
|
|
|
|
100-20 |
6. Определение размеров штампа. Диаметр пуансона, по формуле (165), получается равным
Dn — D t„ ~Ь ДDmepM ^DMex,
поправка kDmePM на термическую усадку при охлаждении днища, принимается равной при ^ eS) = 800°C
|
|
d 0h |
1160 |
10 мм; |
№>т„м= 0,88 —^ " = |
0,88------: = |
|||
терм |
, |
]00 |
100 |
’ |
припуск АДнвдна механическую обработку принимается равным 5 -ь- 10 мм, берем ДDMex == 5 мм.
В результате получаем D„=1160-(-10—5=1165 мм. Диа метр матрицы, по формуле (166) составит
Д , = £>„ + 2,3 sdH= 1165 -f 2,3 -20= 1211 мм.
Радиус закругления матрицы был принят выше
гм я£г 5 sdH—: 5 ■20 = 100 мм.
Высота цилиндрической части пояска матрицы
Кил ~ sa« = 20 мм-
3. Р асчет ш тамповки доны ш ка камеры (р асч ет ш тамповки б ез п ри ж и м а)
Определить усилие вытяжки, необходимое для штамповки в горячем состоянии донышка камеры, наружным диаметром DdHHap=325 мм при толщине стенки sdH=14 мм. Материал Ст. 15.
1. Определение диаметра заготовки донышка. Диаметр заготовки находим по формуле (147):
— Р»л “I- 2 hцад *0 “f” 2 ^^ме.п
139
где &о=0,75 (опытный коэффициент). Полупериметр эллип соидной части донышка находим по формуле (148):
|
Из таблицы |
6 находим |
|
для |
— 325 |
мм, |
hai -}- s = |
|||
= |
108 мм и h4UA-f ^hMex= |
65 мм; |
припуск |
на |
механиче |
|||||
скую обработку |
берем |
|
|
ss s = |
14 мм. Следовательно, |
|||||
к,л= 108 — s = |
108—14 = 94 |
мм |
и |
= |
65 — ДНмех = |
|||||
= |
65—14 = |
51 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
D t, |
2 s = |
325-2-14 = |
297 мм, |
||||
Ра., = 1.57 |
| / 2 |
[ ( - ^ ) 2+ |
9,43] - |
|
|
|
= 41,5 см, |
|||
|
D30! = |
41,5 -f- 2-5,1 -0,75 -{- 2 - 1 ,4 s;52 см. |
||||||||
2. Определение необходимости прижима. Условие необ ходимости прижима выражается формулой (164):
Дзаг |
100 |
$дн |
4 ,5 (1 - к ш ) |
где kem — коэффициент вытяжки, равный
ддн 297
—= — = 0,572,
520
Дзаг = “ 0 = 37,2; saH 14
100 |
100 |
= 52, |
|
4,5 (1 — k em) |
4 ,6 (1 - 0 ,5 7 2 ) |
||
|
37,2 > 52, то есть условие наличия складкообразования не выполняется, следовательно, прижим не нужен.
3.Удельное давление р по формуле (160) для горячей вы
тяжки без прижима получается |
равным с учетом |
того, что |
||
при расчетной |
температуре |
деформирования |
=800э |
|
о/ =7,5 кг/мм2 (см. таблицу 2): |
|
|
||
/>=1,15 |
Dзаг |
= i , i 5 ( ^ - 1 |
|
|
д |
дн |
|
||
|
|
V 297 |
|
|
X 7,5 = 6,45 кг1ммг.
140
4. Общее усилие вытяжки Р, действующее на пуансон, по формуле (132) получается равным
р = = пС>двнтs3h_P_ = |
3 , 14-297-14-6,45 |
_ |
g4 ^ |
|
||||
1000 |
|
|
1000 |
|
|
|
||
5. Определение размеров штампа. Диаметр пуансона опре |
||||||||
деляется по формуле (165) |
|
|
|
|
|
|
||
А. — ^онт + ^-Втерм |
^D Mex, |
|
|
|||||
где &DmepM— поправка |
на |
термическое |
расширение, |
для |
||||
t — 800° |
составляет |
|
|
|
|
|||
№ теРМ= |
|
DdK |
|
297 |
2,6 мм, |
|
||
0,88 —^ |
= 0,88 — - |
|
||||||
т е р м |
, |
10£) |
’ Ю0 |
|
|
|
||
kDMtx — припуск |
на механическую |
обработку, |
рав |
|||||
ный 5—10 мм, берем ДД„ел- = |
5 мм, |
|
||||||
Dn = 297 + |
2,6 — 5 s |
295 мм. |
|
|
||||
Диаметр матрицы определяется по формуле (166)
DM= D„ + 2,3 s = 295 + 2,3-14 = 327 мм..
Радиус закругления входной кромки матрицы берем равным
гм= 2 s = 2 • 14 = 28 или округленно 30 мм.
Высота цилиндрического пояска матрицы равна h?™p =
= s = 14 мм.
П Р И Л О Ж Е Н И Е
З а д а н и е на технологический расчет ш тамповки днищ а б а р а б а н а или доны ш ка камеры
Определить диаметр заготовки для днища барабана (или для донышка камеры) D3ai и необходимость применения при жима. Вычислить удельное давление течения (р) и необходи мое общее усилие вытяжки (Р), а также (в случае штампов ки с прижимом) удельное давление прижима (япр) и общую
.величину силы прижима заготовки (Qnpux) при горячей штам повке эллипсоидного днища для барабана котла (или до нышка для камеры котла). Определить основные размеры пуансона и матрицы.
141
Исходные данные для расчета штамповки днища (берутся
из чертежа днища): |
принимаемый рав |
1. Внутренний диаметр днища |
|
ным внутреннему диаметру обечайки барабана D°6H^e. |
|
2. Толщина стенки днища sdH. Для |
котлов среднего дав |
ления толщина днища является одинаковой по всему днищу
и равна толщине обечайки, |
saH= so6eil |
(см. рис. |
22). |
при |
|
Для |
барабанов котлов |
высокого давления |
в случае |
||
менения |
днища с переменной толщиной стенки, средняя |
рас |
|||
четная толщина может быть взята приближенно равной |
|
||||
где: sdH= s0se,, —- толщина |
стенки |
цилиндрической |
части |
||
|
днища; |
|
|
|
|
|
s’dH— максимальная толщина стенки эллипсоид |
||||
|
ной части днища (см. рис. 23), принимае |
||||
|
мая равной, в зависимости |
от диаметра |
|||
|
днища, по данным таблицы 5. |
|
|||
Толщина стенки днища sdH должна выбираться с учетом того обстоятельства, что в процессе штамповки происходит утонение донной части днища вследствие вытяжки. Относи тельное утонение в центре днища барабана котла высокого давления для днищ, штампуемых из конических заготовок, со ставляет величину ~ 10—12%,
3. Высота цилиндрической части днища И,ш и высот эллипсоиднойчасти днища h ,, (см. рис. 22 и 23) берутся по данным таблицы 5.
4. Припуск по высоте цилиндрической части днища на механическую обработку кромок MiMex принимается рав ным ~ 10% от D**m, но не менее толщины стенки днища:
~0,1 или Д/гмех <
5.Материал днища берется такой же, как и обечайки ба рабана. Для котЛов низкого давления Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4. Для котлов среднего давления Ст. 15К, Ст. 20К. Для котлов высо
кого давления |
Ст. 22К и для котлов сверхвысокого давления |
|
(при больших диаметрах барабана) Ст. 46 ГНМ. |
||
6. Расчетная |
температура |
деформирования (температура |
к концу процесса штамповки) |
берется обычно равной t"de0= |
|
= (t2)= 800°С. |
|
|
142
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
5 |
|
Основные размеры днища котлов среднего и высокого давления, мм |
|||||||||
Обозна |
Для барабанов |
котлов среднего |
Для |
барабанов |
котлов |
||||
чения |
давления |
|
|
высокого давления |
|||||
величин |
|
|
|||||||
D dH |
600 800 1000 1500 1600 1650 |
п дн |
900 |
1300 |
1600 |
1800 |
|||
**внт |
м-'внт |
||||||||
Ьцил |
......................... |
75 |
100 |
120 |
Ь-цил |
160 |
180 |
330 |
400 |
hЭЛ |
......................... |
400 |
430 |
450 |
&8А |
280 |
380 |
450 |
500 |
|
|
|
|
|
sdH |
150 |
160 |
170 |
175 |
Таблица 6
Основные размеры донышек коллекторов (по данным Подольского котлостроительного завода, к рис. 28)
1. Наружный диаметр DHap |
мм |
114 |
273 |
325 |
426 |
2‘ Кил = Кал + ЬКех |
ММ |
40 |
65 |
65 |
осо |
|
г |
3. h ,A + $дн |
ММ |
38 |
91 |
108 |
ш |
Г л а в а V . Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Й РА С Ч ЕТ Г И БК И Т РУ Б НА Т Р У Б О Г И Б О Ч Н О М С ТА Н К Е
1. В В Е Д Е Н И Е
Задачей технологического расчета процесса гибки труб на трубогибочном станке является определение изгибающего и крутящих моментов, усилия прижима желоба к трубе и по-
Рис. 29. Схема трубогибочного станка с дорном и желобом.
требной мощности электродвигателя (рассматриваются тру богибочные станки с электромеханическим приводом). На рис. 29 и 30 показана схема процесса гибки и действия сил
144
для двух наиболее распространенных трубогибочных станков:
а) для трубогибочного станка с дорном |
(оправкой) и жело |
||
бом (рис. 29) |
и б) для |
трубогибочного |
станка с роликом |
(без дорна) |
(рис. 30). |
Ниже дается расчет процесса гибки |
|
Рис. 30. Схема |
трубогибочного станка с ролж |
|
|
ком (без |
дорна). |
для каждого из них. |
Следует |
отметить, что процесс гибки |
труб на трубогибочных |
станках проводится как в холодном |
|
состоянии, так и в |
горячем. Трубы с толщиной стенки до |
.24 мм (диаметром |
до 245 мм) гнутся в холодном состоянии. |
При толщине стенки больше 24 мм (что соответствует Диамет рам труб о т 0 219 до 0325) гибка труб производится обычно в горячем состоянии.
Для труб, имеющих относительно малую толщину стенки: по сравнению с диаметром трубы, гибка производится с дор-. ном во избежание получения эллипсности трубы в месте гиба'. При большой толщине стенки .пр. сравнению.' с диаметром,
10-1758 |
145 |