Развитие теории, технологии и оборудования для холодной гибки тонкостенных труб с воздействием на трубу вращающимся деформирующим инструментом

• Автор: Козлов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 321 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Состояние вопроса, цель работы и задачи исследования

1.1. Применение криволинейных деталей трубопроводов в различных отраслях промышленности

1.2. Обзор оборудования и технологии для гибки труб

1.2.1. Холодная гибка труб

1.2.2. Гибка труб с нагревом заготовок

1.2.3. Гибка труб в штампах

1.3. Предлагаемая классификация существующих методов гибки труб

1.4. Методы снижения дефектов криволинейных участков, возникающих

при гибке труб
1.5. Сравнительный анализ технологических возможностей, наиболее распространенных в современном производстве методов гибки труб
1.5.1. Гибка труб изгибающим моментом в холодном состоянии
1.5.2. Гибка труб способом «наматывания» вокруг гибочного ролика
1.5.3. Гибка труб с общим нагревом и нагревом ТВЧ
1.5.4. Гибка труб с внутренним гидростатическим давлением
1.5.5. Гибка труб проталкиванием по рогообразному сердечнику
с увеличивающимся диаметром
1.5.6. Гибка труб, раскатываемых с большими натягами
1.6. Выводы. Цель работы и задачи исследования
2. Выявление главных закономерностей процесса холодной гибки труб, раскатываемых с большими натягами
2.1. Методика моделирования процесса гибки труб с раскатыванием
2.2 Математическая (компьютерная ) модель процесса гибки труб с раскатыванием
2.2.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния
изгибаемой трубы

2.2.2. Анализ результатов компьютерного моделирования
2.3. Инженерная (упрощенная) модель напряженно деформированного состояния трубы при гибке с раскатыванием
2.3.1. Выбор исходной расчетной схемы оболочки
2.3.2. Определение предельных упругих деформаций кольца и натяга, необходимого для образования пластических шарниров
2.3.3. Определение предельных пластических деформаций кольца и натяга, необходимого для их образования
2.3.4. Теоретическая оценка снижения изгибающих усилий при гибке труб, раскатываемых с малым числом деформирующих элементов
2.3.5. Уточнение натяга с учетом эффекта растяжения трубы от малых растягивающих сил
2.3.6. Напряженное состояние в трубе при раскатывании eeN парами близко расположенных деформирующих элементов
2.4. Геометрическое моделирование взаимодействия раскатника
с изгибаемой трубой
2.5. Оценка утонения и утолщения стенок трубы при гибке
с раскатыванием
2.6. Оценка натягов и подач, допустимых при холодной гибке труб с раскатыванием
2.7. Выводы
3. Экспериментальные исследования процесса холодной гибки труб
с раскатыванием
3.1. Экспериментальная проверка теоретически выявленных закономерностей
3.1.1. Методика проведения экспериментальных исследований
3.1.2. Экспериментальное определение изгибающих усилий
3.1.3. Влияние режимов гибки на точность получаемых изделий
3.1.4. Экспериментальное определение крутящего момента на раскатном инструменте
3.2. Исследование влияния процесса гибки с раскатыванием на основные свойства элементов трубопроводов
3.2.1. Исследование структуры отводов, получаемых холодной гибкой
с раскатыванием
3.2.2. Исследование механических свойств материала отводов, получаемых холодной гибкой с раскатыванием
3.2.3. Испытания на коррозионную стойкость
3.2.4. Гидравлические испытания
3.2.5. Контроль утонения наружной стенки трубы
3.2.6. Испытания на циклические нагрузки
3.2.7. Экспериментальная оценка остаточных деформаций и напряжений..
3.2.8. Исследование температурных характеристик в зоне гиба
3.3. Разработка ТУ на «Отводы гнутые»
3.4. Выводы
4. Разработка оборудования для холодной гибки труб с раскатыванием
4.1. Принципиальная проверка возможных кинематических схем гибки
с раскатыванием-обкатыванием
4.2. Общие принципы проектирования станков для гибки с раскатыванием..
4.2.1. Разработка станков для холодной гибки труб различных диаметров на основе модернизации серийно выпускаемого оборудования
4.2.2. Разработка оригинальных конструкций трубогиба
4.2.3. Разработка инструментов для раскатывания труб
4.3. Выводы
5. Проектирование технологии изготовления криволинейных участков трубопроводов различного назначения
5.1. Исходные данные для проектирования
5.2. Выбор метода гибки
5.3. Определение размеров заготовок и выбор схемы гибки
5.4. Выбор модели станка
5.5. Определение режимов гибки

Снижение давления на изгибаемую трубу может быть достигнуто за счет снижения усилий гибки, таким образом, к методам предотвращения деформации поперечного сечения трубы относятся все методы снижения усилий гибки.
В реальном производстве для получения качественных криволинейных отводов при гибке труб по одной из приведенных выше схем, как правило, используют различные методы снижения усилий гибки и методы борьбы с погрешностями формы поперечного сечения. Рассмотрим эти методы более подробно.
Для реального снижения предела текучести (стт) изгибаемой трубы применяется целый ряд различных методов, в основном связанных с ее общим или местным нагревом.
Труба в месте гиба нагревается токами высокой частоты (ТВЧ) и затем изгибается (рис. 1.35). Нагрев позволяет повысить пластичность трубы в зоне гиба; и вследствие этого усилия гибки становятся достаточно малыми [23].
Труба подвергается общему нагреву в специально оборудованных печах и изгибается по любому способу [23]. Пластичность трубы после нагрева возрастает. Усилия гибки снижаются до 5 раз.
Через трубу пропускают ток высокой плотности, стт снижается и трубу изгибают любым способом, например, поперечными силами (рис. 1.36) [14]. Однако эти методы очень энергоемки и требуют специализированного дорогостоящего оборудования. Например, для гибки трубы диаметром более 40 мм с нагревом ТВЧ потребуются два генератора мощностью по 100 кВт каждый.

Рис. 1.35. Гибка труб с нагревом ТВЧ
Рис. 1.36. Гибка труб с пропусканием тока высокой плотности