Введение к работе
Актуальность работы заключается в том, что гнутые детали из стальных и легированных тонкостенных бесшовных труб применяются в космической, авиационной, автомобильной, химической и других отраслях промышленности. Использование тонкостенных гнутых трубопроводов взамен сварных может гарантировать не только более высокое качество машин (устойчивость гнутых трубопроводов к изгибающим и крутящим моментам выше), но и позволяет снизить турбулентность потока жидкости за счет исключения механообработки и снизить массу используемых трубопроводов за счет уменьшения толщины стенки, а это с развитием техники становится все более важным.
Существующая технология предусматривает изготовление макета, эталонирование трубопроводов, изготовление шаблонов, что требует значительных затрат времени и денег, участия высококвалифицированных рабочих при изготовлении трубопроводов. Это приводит к увеличению трудоемкости и большому количеству брака, так как проложить оптимальную сеть трубопроводов и учесть при этом возможности существующего оборудования практически невозможно данным методом.
В этой связи особое значение приобретает решение вопроса изготовления гнутых участков трубопроводов непосредственно на целой трубе без применения ввариваемых патрубков, толщина стенки которых из соображения равнопрочности применяется больше толщины основной трубы, что приводит к увеличению веса трубопровода.
Развитие производства трубопроводов в ракетной технике характеризуется совокупностью перечисленных требований и повышением прочностных характеристик, применяемых материалов.
В связи с этим одной из актуальных задач является совершенст-
вование технологии многоколенной пространственной гибки труб и разработка новых технологических приемов и оборудования, обеспечивающих качественную гибку трубопроводов с малыми радиусами гиба и гибку труб из труднодеформируемых малопластичных материалов (06Х15Н6МВФБ-Ш (ВНС-16), 03Х12Н10МТР-ВД (ВНС-25), 03Х12Н10ИТР (ЭП-810, ВМС-25), 12Х18Н10Т-ВД, 07Х16Н6 и др.).
Цель работы. Совершенствование технологии многоколенной пространственной гибки труб методом проталкивания на роликовой машине.
Указанная цель может быть достигнута при решении следующих задач:
определение предельной кривизны трубы без образования дефектов при гибке методом проталкивания на роликовой машине;
разработка математической модели процесса гибки труб методом проталкивания на роликовой машине с переменным радиусом кривизны, которая позволит уменьшить радиус гиба трубопроводов многоколенной пространственной формы и аналитически получать параметры гибки трубопроводов;
разработка метода узкозонального индукционного нагрева труб при гибке тонкостенных трубопроводов из труднодеформируемых малопластичных материалов, который позволит обеспечить многоколенную пространственную гибку криволинейных элементов трубопроводов малыми радиусами без применения наполнителя;
- разработка оборудования, обеспечивающего качественную
многоколенную пространственную гибку трубопроводов методом
проталкивания.
Методы и средства исследования. Теоретические исследования базируются на использовании теории пластичности, сопротивления материалов и теоретической механики, а также на основных положе-
ниях технологии машиностроения. При обработке результатов экспериментальных данных использовались методы численного анализа. Научная новизна работы заключается в:
совершенствованой технологии многоколенной пространственной гибки труб проталкиванием на роликовой машине;
математической модели процесса многоколенной пространственной гибки труб методом проталкивания на роликовой машине с переменным радиусом кривизны для получения малого радиуса гибки;
аналитических зависимостях силовых характеристик оборудования от технологических параметров гибки трубопроводов.
аналитической зависимости формы трубы и пружинения от параметров проталкивания, определении предельной кривизны трубы без образования дефектов при гибке без дорна.
методе узкозонального индукционного нагрева труб при гибке тонкостенных трубопроводов из труднодеформируемых малопластичных материалов, который позволяет обеспечить многоколенную пространственную гибку криволинейных элементов трубопроводов малыми радиусами без применения наполнителя;
разработке специального оборудования, обеспечивающего качественную многоколенную пространственную гибку трубопроводов методом проталкивания.
Практическая ценность работы заключается в:
- рекомендациях получения малого радиуса гибки труб методом
проталкивания без образования дефектов за счет использования со
вершенствованной технологии многоколенной пространственной
гибки труб и разработанных конструкторских решений.
Реализация и внедрение результатов исследования: Полученные результаты использованы при совершенствовании технологии многоколенной пространственной гибки трубопроводов сложной
конфигурации методом проталкивания на модели универсального трубогибочного станка с числовым программным управлением (ЧПУ) СТОПН-80, а также на трубогибочном станке с узкозональным индукционном нагревом с ЧПУ модели СГИН-120 и опробованы на предприятии ФГУП «НПО «Техномаш». Внедрение результатов исследования технологию гибки трубопроводов методом проталкивания позволило повысить точность гибки на 8,3% на трубогибочном станке СТОПН-80 и на 6,9% на станке СГИН-120. Запатентованные изобретения, разработанные в ходе исследования, были внедрены на трубо-гибочных станках моделей СТОПН-80 и СГИН-120 и позволили улучшить работу данного оборудования и повысить качество получаемой продукции.
Апробация работы: Результаты исследований доложены на международных научно-технических и научно-практических конференциях:
-
«Использование систем сквозного автоматизированного проектирования при создании нового прогрессивного оборудования для заготовительного производства» на конференции «Новым изделиям РКТ -новые технологии изготовления». Королев. НОУ ДПО «ИПК Маш-прибор». 28-29.04.20Юг.;
-
«Использование систем сквозного автоматизированного проектирования для изготовления трубопроводов сложной пространственной формы изделий РКТ» на международной конференции «Новые материалы и технологии в авиационной и ракетно-космической технике». Королев. НОУ ДПО «ИПК Машприбор». 28-29.04.2010г.;
-
«Проектирование прогрессивного оборудования для заготовительного производства с использованием систем сквозного автоматизированного проектирования» на конференции «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» в рамках II межотраслевого молодежного
научно-технического форума, посвященного 50-летию первого полета
человека в космос. Москва. МАИ. 02.12.2010г.;
4) «Моделирование упругопластического изгиба трубы на роликовой
машине» на международной конференции «Актуальные проблемы
прикладной математики, информатики и механики». Воронеж. ВГУ.
26-28.09.2012г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, среди них 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, 2 патента на изобретения 2 патента на полезную модель и 1 заявка на полезную модель .
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, литературы и приложения. Объём диссертации 105 страниц, 40 рисунков, 3 таблицы и 130 наименований литературы.
