RU206818U1 - Устройство для гибки труб - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована для гибки трубных заготовок и изделий газотранспортной системы ракетных двигателей, например патрубков.Устройство для гибки труб содержит последовательно размещенные на станине трубогибочного станка каретку продольной подачи, оснащенную механизмом скручивания зоны погиба трубы, люнет и гибочный элемент, снабженный штоком, на котором установлен гибочный ролик, на образующей ролика имеется кольцевой паз, предназначенный для размещения в нем подлежащего гибке участка трубы, причем глубина и ширина паза гибочного ролика соответствуют соотношению:где L - глубина паза; h - ширина паза, при этом гибочный элемент имеет возможность поперечного перемещения относительно станины, а между люнетом и гибочным узлом установлен индуктор, предназначенный для узкозонального нагрева трубы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована для гибки трубных заготовок и изделий, в частности патрубков газотранспортных систем ракетных двигателей.

Известен станок для гибки труб, содержащий установленные на станине приводную каретку, прижимную матрицу и приводной вал с размещенным на нем гибочным шаблоном и поворотным суппортом с зажимной колодкой. Станок также оснащен: кареткой продольной подачи, на которой смонтирован поворотный цанговый патрон для закрепления, удержания, перемещения и поворота трубы; люнетом для удержания трубы от потери продольной устойчивости; выглаживателем для устранения гофрообразования на внутреннем радиусе трубы; дорном для устранения гофрообразования на внешнем радиусе трубы; бустером с прижимной матрицей для устранения пружинения участка трубы, испытывающего изгибающий момент; кареткой поперечной подачи, на которой смонтирован поворотный гибочный шаблон, формирующий величину внутреннего радиуса погиба трубы, гибочный кронштейн, содержащий прижимную матрицу (патент РФ на полезную модель №133438, кл. B21D 7/00, 2013 г.).

Достоинством станка является его универсальность, позволяющая реализовать разные схемы изгиба. Однако для него характерно низкое качество профиля колена трубы при гибке труб малого радиуса, так как станок предназначен для гибки методами обкатки, намотки и проталкиванием труб средних и больших радиусов. При гибке методом проталкивания конструктив станка ограничивает расположение гибочного ролика, не позволят ролику располагаться на расчетных оптимальных геометрических параметров при подгибе трубы (подведение ролика в конкретную координатную точку) что, кроме снижения качества гибки, ограничивает возможности получения малого радиуса погиба трубы (r_г) радиусом, равным 1,5d_H (d_H - наружный диаметр трубы). Это обусловлено тем, что кинематика станка обеспечивает перемещение гибочного ролика по дуге радиуса, определяемого расстоянием между осью вращения гибочного шаблона и осью вращения гибочного ролика, величина которого в процессе гибки не изменяется. Гибка по схеме проталкивания осуществляется осевым перемещением трубы за счет перемещения каретки продольной подачи и перемещения гибочного ролика по дуге окружности вокруг шаблона за счет поворота суппорта, что недостаточно для подвода гибочного ролика в координатную точку, определяющую заданный радиус изгиба трубы.

Известен станок для гибки труб, содержащий станину, установленные на ней гибочный узел в виде гибочного шаблона и матрицы, каретку продольной подачи трубы и цанговый патрон для зажима трубы. Станок оснащен мотор-редуктором и, размещенным на каретке продольной подачи трубы поводковым устройством, для прикладывания к трубе в зоне ее погиба скручивающего момента, выполненным в виде корпуса с размещенной в нем червячной передачей с червячным колесом, скрепленным с цанговым патроном, и червяком, кинематически связанным с указанным мотор-редуктором. При работе станка один конец трубы фиксируют в зажимном патроне, а второй прижимают матрицей к гибочному шаблону (патент РФ №2614975, кл. B21D 11/20, 2017 г.) - наиболее близкий аналог.

Недостатком данного станка является перегиб трубы со стороны внутреннего ее радиуса с образованием наплывов и вмятин, образующихся во время погиба трубы в момент формирования начального радиуса, что резко снижает качество зоны погиба, особенно при гибке труб на малый радиус.

Использование в конструкции гибочного узла гибочного шаблона, максимальный размер которого ограничивается размерами площадки, на которой гибочный шаблон установлен, существенно ограничивает радиус погиба трубы.

Кроме того, жесткая, одновременная фиксация обеих концов трубы с одной стороны гибочным шаблоном, с другой, - цангой, ограничивает возможности варьирования релаксационными процессами, нивелирующими остаточные напряжения в зоне деформации материала трубы, что существенно снижает качество профиля согнутого колена трубы.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение качества профиля трубы, согнутого на малый радиус, за счет уменьшения разности толщин стенки внутреннего и внешнего радиусов погиба трубы.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для гибки труб, содержащем размещенные на станине трубогибочного станка каретку продольной подачи трубы, оснащенную механизмом скручивания зоны погиба трубы, люнет и гибочный элемент, имеющий возможность поперечной подачи, новым является то, что устройство оснащено гибочным роликом, размещенным на гибочном элементе посредством штока, на образующей гибочного ролика имеется кольцевой паз, предназначенный для размещения в нем подлежащего погибу участка трубы, причем размеры паза гибочного ролика соответствуют соотношению:

где L - глубина паза; h - ширина паза, при этом устройство может быть оснащено индуктором, размещенным между люнетом и гибочным элементом и предназначенным для нагрева зоны погиба трубы.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых

на фиг. 1 - схема устройства для гибки труб;

на фиг. 2 - схема устройства для гибки труб с индукционным нагревом зоны погиба;

на фиг. 3 - разрез (А-А) по фиг. 2.

Устройство для гибки труб 1 содержит (фиг. 1) установленные на станине трубогибочного станка (не показана) каретку 2 продольной подачи, предназначенную для перемещения трубы 1 через люнет 3 в зону действия гибочного элемента, включающего механизм его перемещения (поз. не обозначен). Устройство оснащено гибочным роликом 4, на образующей которого выполнен кольцевой паз, глубина и ширина которого соответствуют соотношению:

где L - глубина паза, a h - его ширина.

На станине также расположен дорн 5 (фиг. 1), используемый для холодной гибки труб. Дорн 5, располагается внутри трубы 1, выставляется перед началом процесса гибки в зависимости от радиуса погиба, на уровне образования колена трубы 1 и жестко закрепляется в задней части станины станка. В процессе погиба трубы 1 положение дорна 5 сохраняется неизменным.

В случае необходимости нагрева трубы в процессе ее гибки, устройство оснащают индуктором 6, установленным на станине на выходе направляющей втулкой 7 (фиг. 2) перед гибочным роликом 4.

Люнет 3 ориентирован вдоль станины (ось ОХ) и выполнен известным образом, в виде блока роликов 3 (фиг. 1), образующих ручей для прохода трубы 1 или, в случае гибки трубы с использованием нагрева зоны погиба, - в виде направляющей втулки 7 (фиг. 2). Использование люнета или направляющей втулки позволяет осуществлять жесткую фиксацию трубы 1 в зоне погиба.

Гибочный ролик 4 является конструктивным элементом стандартного механизма поперечной подачи (на фиг. не показан) и закреплен на штоке 9 механизма поперечной подачи трубогибочного станка (фиг. 1, 3)

Гибочный элемент включает ролик 4 и шток 9, расположенный на каретке поперечной подачи станины трубогибочного станка и управляется стандартным комплексом механизмов перемещения.

Гибочный элемент имеет возможность перемещать гибочный ролик 4 под углом к продольной оси трубы 1 в плоскости погиба (фиг. 1, 2 пл. ZOX) как попутно, так и в противоположном направлении, что позволяет варьировать условиями режимов погиба трубы 1 в зависимости от относительного радиуса погиба

и относительной толщины исходной стенки трубы

связанных соотношением наружного диаметра (D_н) к толщине стенок (s):

,

при толщине стенки менее 1,5 мм.

При

гибочный ролик 4 перемещают по траектории, попутной перемещению трубы, если

- используют встречную траекторию направления перемещения гибочного ролика (иногда по дуге) или по траектории, перпендикулярной направлению перемещения трубы 1.

Каретка 2, кроме захвата 8 (цанговый патрон) для удержания трубы снабжена приводом (на фигуре не показан), предназначенным для кручения трубы 1 вокруг продольной оси (фиг. 1, 2). Конструкции захвата 8 и привода аналогичны рассмотренному выше наиболее близкому аналогу (патент РФ №2614975).

Размеры соотношения глубины паза гибочного ролика 4 к его ширине установлены с целью создания минимального (h_min, фиг. 3) и максимального плеча (h_max, фиг. 2), размеры которых гарантированно не позволят деформирующему участку колену трубы 1 поворачиваться вокруг продольной оси (ОХ) трубы под действием скручивающего момента (М_kр), создаваемого приводом каретки 2 (фиг. 1, 2) через угол поворота ω (фиг. 2).

Минимальное плечо погиба (h_min), достаточное для реализации гибки трубы со скручиванием, образуется при небольшом угле погиба α=10°, здесь α - угол погиба трубы (фиг. 1, 2).

Согласованное перемещение каретки 2 и гибочного элемента при гибке труб задается программным комплексом, входящим в комплект устройства. В качестве программного комплекса могут быть использованы комплексы Т-Flex, SolidWorks и др.

Алгоритм движения гибочного ролика 4 при работе гибочного элемента реализуется путем его перемещения в плоскости ZOX, перпендикулярно продольной оси трубы ОХ или под углом к ней, в попутном или встречном направлениях.

Проекция точки (C_G), приложения поперечной силы (- Р_п=F_z)) на ось ОХ плоскости ZOX и точка (С₀), лежащей на оси ОХ этой плоскости, образуют линию

длина которой является плечом (L_G), формирующим момент изгиба (М_из) трубы в плоскости ZOX (фиг. 2).

Проекция точки (C_k) приложения усилия противодавления (- Р_пр=F_Y) материала трубы на ось ZO плоскости ZOY

вместе с лежащей в этой плоскости точкой (С₀), образуют линию

длина которой является плечом (h), формирующим момент сопротивления скручиванию (М_кр) трубы в плоскости ZOY (фиг. 3).

Таким образом, труба 1 при гибке на радиус погиба R_г испытывает изгибающий момент М_из от действия силы F_z в точке C_G на плече L_G и момент сопротивления вращению M_kp от силы противодавления F_y в точке C_k на плече h. Изгибающий момент (М_из) равен реактивному моменту, который складывается из пары элементарных сил: растягивающих (внешний радиус погиба трубы) и сжимающих (внутренний радиус погиба трубы) осевых напряжений dF, приведенных к нейтральной линии (фиг. 2).

Плечо L_G можно найти, зная положение нейтральной линии:

где D_н - наружный диаметр трубы, θ - угол, определяющий положение нейтральной линии, при рассмотрении поперечного сечения трубы в цилиндрической системе координат. Так как угол θ₀, как правило, незначительный - его принимают равным

где

- относительный радиус погиба, принимаемый за радиус погиба R_г, L_G - критическое (рабочее) плечо гиба трубы.

Поперечное усилие сопротивления трубы изгибу можно представить уравнением:

где sgn (сигнум) - кусочно-постоянная функция действительного аргумента, σ_Z - главное осевое напряжение поперечного сечения трубы (растяжение-сжатие), σ_т - предел текучести материала трубы.

В упрощенном виде момент сопротивления изгибу трубы выражается уравнением

Р_п - поперечная сила,

- расстояние от опоры до данного (расчетного) сечения,

- напряжение текучести в данном сечении по оси симметрии

Относительный угол скручивания ϕ_i в границах упругопластических деформаций под действием момента М_кр (F_y⋅h_min/_max) определяется отношением угла закручивания ϕ к длине

и может быть выражен уравнением

где J₀ - геометрический полярный момент инерции,

- длина скручиваемого участка трубы, G - модуль сдвига.

Угловая деформация закрутки зоны гиба трубной заготовки находится в диапазоне предельной деформации

Предельная деформация

при кручении трубной заготовки определяются с помощью стандартных испытаний на кручение. При угловой деформации

величины деформации скручивания недостаточно для возникновения эффекта осевой деформации

При угловой деформации

увеличивается риск разрушения материала трубной заготовки при изгибе.

По мере кручения трубы возникает осевое усилие (распор) которое выражается уравнением

где R - радиус заготовки, r - текущий радиус в зависимости от сдвига

- интенсивности напряжений при растяжении образца до деформации

- величина накопленной деформации кручения

,

- интенсивность напряжений при кручении образца до интенсивности деформации е₀, е₀ - величина накопленной деформации при растяжении

I

Решение задачи определения предельных деформаций в конкретном технологическом процессе ведется в два этапа: определение напряженно-деформированного состояния (НДС) и привлечение одной из моделей разрушения, на вход которой подаются результаты определения НДС + исходные свойства материала обрабатываемой заготовки.

Устройство для гибки труб работает следующим образом.

Холодная гибка труб при комнатной температуре

Этап №1. Механизмом захвата 8 (фиг. 1) жестко фиксируют продетую через люнет 3 трубную заготовку 1. В исходном положении передний конец трубной заготовки 1 размещен в пазу гибочного ролика 4 и контактирует с его донной частью на заданном расстоянии

от оси OZ (пунктир на фиг. 1, 2). Глубина и ширина паза, выбирается из соотношения

Этап №2. Включают механизм вращения 8 трубы 1 и продольную подачу каретки 2 и одновременно с этим начинают перемещать гибочный ролик 4 по оси ОХ. При этом точка контакта гибочного ролика 4 с образующей трубы 1 смещается от L₀ до L_G в сторону люнета 3 (фиг. 1, 2; см. пунктирные и основные линии схемы гибки).

Отношение угла поворота (ϕ) к продольной подаче

устанавливается в зависимости от значений, допустимых механических характеристик материала трубы на сжатие (σ_сж) растяжение (σ_рас) и кручение (γ), характеризующихся отношением продольной и поперечной сил

где F_n - поперечная, перерезывающая сила, F_np - продольная сила, σ_р - предел прочности на растяжение, σ_см - предел прочности на смятие.

Часть трубы, расположенная в пазу гибочного ролика, совершает движение поворота. При минимальном плече (h_min) люфт между трубой 1 и роликом 4 выбирается (устраняется) и, труба, стремясь повернуться боковой стенкой, надавливает на стенку паза гибочного ролика 4, который препятствует повороту. Паз гибочного ролика 4 в точке C_k (фиг. 2) создает противодавление повороту (Р_пр) и способствует скручиванию части трубы, расположенной между захватом и пазом гибочного ролика. Трубную заготовку 1 скручивают до, значения угловой деформации сдвига в пределах

γ=20…30%.

При достижении заданных параметров проводят паузу, затем трубу начинают вращать в противоположную сторону с одновременным ее перемещением в сторону погиба. Перемещение гибочного ролика заканчивается после установки угла радиуса погиба, равного α°, а продольное перемещение трубы при одновременном ее скручивании продолжается до заданного угла погиба, например до угла погиба 90° (фиг. 2).

Этап №3. По мере получения заданного размера дуги колена трубной заготовки 1, гибочный ролик 4 фиксируют и после временной выдержки отводят в исходное положение. Затем отводят каретку 2 на расстояние, достаточное для извлечения изогнутого колена трубы 1, после чего разжимают захват 8 и удаляют согнутую в колено трубу.

Горячая гибка труб с индукционным нагревом.

При гибке трубы из труднодеформируемых материалов, например коррозионностойкой стали 06Х15Н6МВФБ (ВНС 16) или П810, (σ_в=1180 МПа, σ_0,2=980 МПа, δ=12%), а также на малый радиус используют индукционный укозональный нагрев.

Устройство для гибки оснащают индуктором 6, люнет выполняют в виде направляющей втулки 7 (фиг. 2).

Гибку проводят при повышенных температурах (900÷1200)°С с относительными радиусами погиба порядка (1,5÷3)D_н и углом погиба от 90°.

В условии узкозонального индукционного нагрева ширина зоны деформации составляет от 1 до 5 величин толщины стенки трубы (s), схему НДС для удобства расчетов принимают за плоскую, а деформационную - за объемную.

В начальной границе холодной части трубы с зоной индукционного нагрева кольцевые напряжения сжатия σ_kt, вызываемые влиянием холодных границ, направлены навстречу растягивающим напряжениям

, действующим в этой зоне по аналогии прогрева узкой полосы в широком листе. Меняя схему напряженного состояния из объемной, с двумя растягивающими и одним сжимающим напряжениями, на объемную с двумя сжимающими и одним растягивающим напряжениями, увеличивают пластичность металла в очаге деформации.

Радиальные напряжения сжатия σ_ρt, вызываемые влиянием холодных границ, суммируются с радиальными напряжениями σ_ρ, возникающими под действием изгибающего момента.

Увеличение абсолютного значения сжимающих радиальных напряжений σ_ρ ведет к уменьшению абсолютного значения растягивающих тангенциальных напряжений σ_θ, согласно принятому условию пластичности

С одной стороны, это уменьшает резкость разноименной объемной схемы, и, следовательно повышает пластические свойства материала, а с другой стороны, скручивание вызывает меньшую деформацию в тангенциальном направлении и, следовательно, приводит к меньшему утонению стенки на внешней стороне изгиба.

Ближе к границе центральной части очага деформации в результате кручения направление кольцевых температурных напряжений сжатия σ_kt совпадает с направлением радиальных напряжений σ_ρ, действующих в этой зоне по аналогии с узким брусом, увеличивая их абсолютное значение и уменьшая абсолютное значение тангенциальных растягивающих напряжений. В связи с тем, что величины радиальных напряжений σ_ρ в рассматриваемой зоне достигают максимума, то их суммарные напряжения, действующие в радиальном направлении, от чистого изгиба могут по абсолютному значению достичь величины тангенциальных напряжений, действующих в этой зоне, и таким образом привести зону погиба трубы к схеме, соответствующей чистому сдвигу, поскольку при одном напряжении, равном нулю (если пренебречь температурными радиальными напряжениями) два других напряжений станут равны по величине и противоположны по знаку. Температурные радиальные напряжения сжатия σ_rt действуют при этом в направлении оси Z (фиг. 2), изменяя схему напряженного состояния на приграничных участках с плоской (σ_z=0) на объемную

На выходе из зоны деформации материала трубы направление напряжений σ_kt, в зоне, расположенной ближе к центру деформации, совпадает с направлением радиальных напряжений σ_ρ, увеличивая их абсолютное значение.

Уравнение пластичности для пограничной зоны деформации, по аналогии со сжатой зоной изогнутого бруса, выражается в виде

.

В связи с тем, что абсолютные значения суммарных напряжений

действующих в радиальном направлении, достаточно велики (может оказаться, что их абсолютное значение (σ_ρΣ) превысит абсолютное значение сжимающих тангенциальных напряжений (σ_θ), действующих в этой зоне), то уравнение пластичности примет вид:

а максимальная деформация будет происходить в радиальном направлении (утолщение стенки для случая внутреннего радиуса погиба).

На самой границе выхода из зоны деформации направление кольцевых напряжений σ_kt усиливается скручиванием и совпадает с направлением аксиальных напряжений:

действующих в этой зоне (по аналогии с зоной сжатия широкого листа), увеличивая их абсолютное значение. Радиальные температурные напряжения σ_ρt суммируются с радиальными напряжениями σ_ρ, возникающими под действием изгибающего момента, также увеличивая их абсолютное значение. Такое действие сжимающих температурных напряжений может быть сравнимо с наложением шарового тензора (гидростатического давления) на приграничные участки очага пластической деформации, что вызывает увеличение упругих деформаций материала в сжатой зоне.

Таким образом, на выходе из очага деформации (на выходе из зоны действия индуктора) влияние холодной границы на перераспределение напряжений в очаге деформаций аналогично ее действию на входе в очаг (на входе зоны действия индуктора). Только это перераспределение происходит на меньшем по протяженности участке нагретой зоны из-за более резкого, чем на входном участке, перепада температур на границе, вызываемого водной, спрейерной отсечкой.

Из приведенного выше анализа можно сделать вывод, что благодаря наличию холодных граничных участков, пластическая деформация скручивания начинается и заканчивается в более благоприятных условиях напряженного состояния, чем в средней части очага деформации.

В этой связи стремятся к сокращению протяженности нагретой зоны до размеров, обеспечивающих влияние граничных условий на всей протяженности очага пластической деформации. Влияние холодных границ проявляется по разному не только в зависимости от протяженности нагретой зоны, но и от формы очага деформации.

Рассмотрим последовательность этапов гибки трубы с использованием узкозонального индукционного нагрева зоны погиба трубы, которую осуществляют в следующей последовательности.

Этап №1. Трубную заготовку 1 продевают через индуктор 6 (фиг. 2), люнет (втулку 7) и жестко фиксируют механизмом захвата 8. Перемещением каретки 2 выставляют передний торец трубы 1 на заданный вылет относительно вертикальной оси гибочного ролика, который подводят до контакта с трубой.

Этап №2. Включают спрейерное водо-водяное охлаждение и индуктор 6. Нагревают стенку трубной заготовки 1 до температуры деформации материала трубы - 960-1000°.

После нагрева узкой зоны трубы (порядка от 1 до 5 толщины стенки трубной заготовки 1) начинают перемещать каретку 2 со скоростью осевой подачи, отвечающей темпу прогрева.

Скорость осевой подачи на станках с индукционным нагревом рассчитывается по формуле:

где Р - мощность генератора, ρ₀ - удельная мощность, приходящаяся на поверхность трубы под индуктором, τ - время нагрева трубы.

Скорость нагрева узкой рабочей зоны трубы составляет порядка 100÷200 град./сек. Часть трубы, выходящая из зоны действия индуктора, охлаждается воздушно- водо-пылевым спрейером и, попадая под действие гибочного ролика, передает усилие закрутки той части трубы, которая находится в зоне нагрева.

Отрезок трубы 1, выходящий за пределы втулки 7 и находящийся в зоне действия индуктора 6, испытывает, с одной стороны - изгибающий момент (М_из), создаваемый захватом 8 и донной частью гибочного ролика 4, с другой стороны - крутящий момент (М_кр), создаваемый захватом 8 и боковой стенкой паза гибочного ролика 4.

Этап №3. По окончании погиба колено трубы 1 фиксируют каретку 2 и отключают индуктор 6. Каретку 2 перемещают на расстояние, достаточное для проведения манипуляций с изогнутым коленом трубы 1. Освобождают трубную заготовку 1 от захвата 8.

Пример работы устройства

Гибку трубы диаметром d_н=38 мм, толщиной стенки s=2 мм

длиной L=4000 мм, F_пл=226,2 мм² из нержавеющей стали 12Х18Н10Т осуществляли на трубогибочном станке СТОПН-80, со встроенным узлом скручивания трубной заготовки. В гибочном ролике была выполнена кольцевая проточка в виде паза шириной равной 38,2 мм, высотой стенки - 80 мм.

Гибочный ролик 4 перемещали перпендикулярно плоскости перемещения каретки продольной подачи 2.

Механические характеристики стали 12Х18Н10Т:

σ_в=529÷549 Н/мм²(55,98 кгс/мм²); σ_0,2=216 Н/мм²(22,03 кгс/мм²);

δ₅=40÷35%. Осевой момент инерции J_xJ_y=36756,6 мм⁴.

Момент сопротивления изгибу сечения трубы w_x, w_y = 1934,6 мм³.

Радиусы инерции сечения трубы I_x, I_y=12,75 мм.

Максимально сжимающая нагрузка сжатия до потери устойчивости участка трубы на длине 2500 мм составляет 1243 кгс. Поперечное сечение данного отрезка трубы может выдерживать критическую нагрузку, равную 5,5 кгс/мм².

Исходя из характеристик материала, через эквивалентные напряжения рассчитываем по формулам номинальный крутящий момент

для создания пластической деформации и изгибающий момент (М_из) погиба трубы:

где σ_экв=720 МПа - эквивалентное напряжение; W_ρ=3,8 см³ - осевой момент сопротивления сечения трубы; D=38 мм - внешний диаметр трубы;

d=34 мм - внутренний диаметр трубы, n=1,4 - коэффициент запаса прочности, r_cp=R₀ - средний радиус погиба трубы

Начальное плечо погиба L₀ определяется уравнением

где L₀ - плечо погиба, равное расстоянию от плоскости индуктора до точки приложения усилия; K=sinϕ - коэффициент пружинения, в первом приближении К принимают равным 0,1; R_H - наружный радиус гиба (R_H=R_BH+D_H); R_BH - внутренний радиус погиба трубной заготовки,

где R_ц - расстояние от центра погиба до оси трубы (R_ц=R_min=2,5D),

К=sinϕ=0,1.

Критическое плечо погиба L_G подбирается с учетом оптимизации траектории контакта гибочного ролика с трубной заготовкой, его расчет можно провести по предложенному отраслевым стандартом ВСН 362-87 уравнению:

откуда подставляя известные значения (r_p=1,25×38=47,5 мм), получим значение критического плеча погиба для трубы (∅38×2 мм): L_G=85 мм.

Зная L_G, внешний радиус гиба трубной заготовки R_B, габариты гибочного ролика r_p, изгибающий момент М_σ, продольную устойчивость трубы на сжатие, можно в первом приближении определить значение максимально допустимой величины подачи трубы при гибке на радиус.

Значение поперечной силы (F_п(_Z)) в момент гибки при угле погиба α=48° определяется из выражения

Рабочий момент кручения

в момент гибки составляет 58% от момента изгибающего трубу (М_из):

откуда М_из=3,93 кН⋅м (400 кгс⋅м).

Усилие продольной подачи на трубогибочном станке составляет 120 кН (12236 кгс), а усилие поперечной подачи - 60 кН (6118 кгс).

Минимальный радиус погиба трубы для холодной гибки можно выбрать по формуле:

где μ - коэффициент трения трубы к прижимной планке; k - коэффициент, учитывающий объемное напряженное состояние материала трубы при изгибе, дополнительные силы трения на дорне, наклеп материала, остатки упругих сил; σ_в - предел прочности; ξ - величина критического прогиба, при котором пластическая деформация проходит через основную часть сечения трубы.

Угол погиба α, совместно с радиусом погиба R₀, определяют положение оси гибочного ролика в системе координат трубогибочного станка.

Подставляя известные нам значения, получаем технологические параметры гибки: R₀=85 мм; 30°≤α≤48°; L₀=108÷114 мм; L_G=85 мм.

Получена трубная деталь, изогнутая по среднему радиусу колена R₀=2,2⋅D_н, овальностью не более 7% (ОСТ 5.95057-90 для холодной гибки труб допускает - 8%), утонением наружной стенки не более 12% (по ОСТ 24.125.60-89 для холодной гибки труб допускает - 28%), утолщением внутренней стенки не более 15%.

Таким образом, гибка трубы ∅38×2 мм гибочным роликом с пазом шириной 38,2 мм, высотой стенки - 80 мм

позволяет повысить качество поперечного сечения колена трубы за счет-создания условий, обеспечивающих совмещения чистого изгиба трубы со скручиванием.

Claims (2)

1. Устройство для гибки труб, содержащее размещенные на станине трубогибочного станка каретку продольной подачи трубы, оснащенную механизмом скручивания зоны погиба трубы, люнет и гибочный элемент, имеющий возможность поперечной подачи, отличающееся тем, что устройство оснащено гибочным роликом, размещенным на гибочном элементе посредством штока, на образующей гибочного ролика имеется кольцевой паз, предназначенный для размещения в нем подлежащего погибу участка трубы, причем размеры паза гибочного ролика соответствуют соотношению

, где L - глубина паза; h - ширина паза.

2. Устройство для гибки труб по п. 1, отличающееся тем, что оно оснащено индуктором, размещенным между люнетом и гибочным элементом и предназначенным для нагрева зоны погиба трубы.

Images