Файл: Симак, Э. Л. Современные методы изготовления трубопроводов гидро- и пневмосистем.pdf

Но при гибке коротких труб с небольшим количеством ги­

бов в крупносерийном производстве эти пресса имеют преи­

мущества по сравнению с другими видами оборудования.

Они применяются на Горьковском автомобильном заводе,, ЗИЛ и др.

Рис. 10. Трубогибочный пресс Т-25

Принципиально гибка на прессах напоминает гибку на

двух опорах. Различие заключается в том, что опоры подпру­

жинены значительными усилиями, создаваемыми гидроци­

линдрами, центры вращения опор лежат ближе к гибочному шаблону, так что зона деформации все время находится меж­

ду шаблонами и опорой, а труба в этой зоне зажата.

При этом гибы получаются хорошего качества, а дефор­

мация трубы находится в пределах допусков при радиусе ги­ ба 2,5—3d.

22

Современные трубогибочные пресса (рис. 10) выпускают­

ся многими зарубежными фирмами. Отечественная промыш­ ленность выпускает эти пресса мелкими сериями.

Пресса работают от гидропривода и имеют усилие прессо­ вания от 3 до 50 т. Угол гиба на этих прессах определяется величиной хода ползуна, вследствие чего большинство прес­

сов имеют простое программное устройство, автоматически обеспечивающее получение требуемого угла гиба.

Устройство представляет собой набор штырей, закреплен­ ных на поворотной головке, которая приводится в движение

от ползуна пресса. При движении ползуна вниз один из шты­

рей нажимает на конечный выключатель и останавливает

ползун. Пресса работают по автоматическому циклу, и рабо­ чему необходимо только вложить трубу и нажать педаль.

Все остальные движения выполняются автоматически.

Ввиду того что при гибке на прессах труба деформирует­ ся одновременно с двух сторон, усилие прессования, прила­

гаемое к ползуну' пресса, примерно вдвое превосходит усилия гибки на машинах других типов. Поэтому приводная мощ­

ность двигателей этих прессов в 1,5—2 раза превосходит

мощность трубогибочных машин других типов.

Применение дорна при этом методе невозможно, поэтому

на прессах нельзя получать гибы с радиусом менее 2,5<√, так­ же затруднено выполнение специальных работ по гибке пло­

ских или круглых змеевиков, котельных труб и пр.

Находит также применение способ гибки труб вальцов­ кой. Труба при этом помещается между тремя роликами, ко­

торые вращаются и проталкивают трубу вперед, одновремен­

но изгибая ее. В некоторых случаях труба проталкивается с помощью дополнительного привода, а ролики не имеют при­

вода и вращаются за счет трения о стенки трубы (рис. 9е).

Для гибки труб вальцовкой выпускается станок ТГПС-3.

Радиус гибки на этих станках не является постоянной ве­ личиной, а зависит от расстояния между роликами. Поэтому на таких станках удобно гнуть круглые змеевики.

Однако для изготовления трубопроводов гидросистем эти

станки не нашли широкого применения из-за низкой точно­ сти и отсутствия стабильности в работе.

Длительный опыт эксплуатации различных типов обору­

дования для гибки труб показал, что наиболее универсаль­ ным, удобным и точным способом является гибка труб на­

матыванием.

Гибка труб методом наматывания. В настоящее время гибка наматыванием является наиболее универсальным и

широко применяемым способом.

При этом способе гибочный диск, на котором выполнен

23

ручей по форме трубы, укреплен на поворотной траверсе,,

связанной со шпинделем станка, от которого он получает

вращение с большим крутящим моментом, обеспечивающим гиб трубы заданных размеров.

Гибочный диск обычно имеет форму прямоугольника,

одна сторона которого закруглена радиусом, равным поло­

вине его ширины.

На траверсе расположен прижим, который прижимает трубу к прямолинейной части гибочного диска и вращается вместе с ним.

При вращении траверсы свободный конец трубы удержи­ вается упором, благодаря чему труба начинает изгибаться,

вытягиваясь из упора. Упор представляет собой прямолиней­ ную планку с ручьем по форме трубы и закреплен так, что

может выдвигаться из станка либо за счет трения о трубу,

либо (реже) с помощью привода. Часто вместо прямолиней­ ного упора применяют ролик, закрепленный на неподвижной

оси, который при движении трубы проворачивается (рис. 9α).

Главным преимуществом этого способа по сравнению с дру­ гими является то, что имеется возможность применять внут­

реннюю оправку (дорн) при любых изгибах труб (так как

получать гибы весьма высокого качества, выполняемые ма­

лыми радиусами, невозможными при других способах гибки.

Так, например, при гибке тонкостенных труб с примене­

нием составного дорна удается получать гибы с критическим

■радиусом До= id при угле гиба 90°, а гибка с радиусом 2 — 2,5√ вообще считается для таких станков оптимальной.

Большим преимуществом этого способа является также простота взаимного движения инструмента станка, что поз­

воляет легко автоматизировать процесс, а также контролиро­ вать все движения рабочих органов для получения требуе­ мой точности, которая для этих станков обычно составляет

±15—30' по угловым величинам и +0,2—0,i5 мм по линей­ ным.

Недостатком гибки наматыванием является необходи­ мость иметь отдельный комплект инструмента для каждогоразмера труб.

'Однако при серийном производстве гидравлических ма­ шин, когда номенклатура применяемых труб и радиусы их гибки ограничены, этот недостаток легко перекрывается вы­

сокой производительностью станков, высоким качеством ги­ бов, точностью и другими технологическими преимущества­ ми данного способа.

24

Радиус гиба. При проектировании трубопроводов обычно применяется одинаковый унифицированный радиус гиба для всех труб одного диаметраЭто значительно снижает коли­

чество требуемой оснастки и увеличивает производитель­

ность за счет сокращения количества переналадок станка.

К конструкции трубопроводов чаще всего требуется осу­ ществлять гибку труб с минимально возможными радиусами. Такие трубопроводы хорошо вписываются в конструкцию ма­ шин, не вызывают увеличения их габаритов, имеют меньшую длину и, следовательно, меньшее гидравлическое сопротив­

ление, удобны в монтаже и обслуживании и пр.

Однако получение гибов с малыми радиусами сопряжено

сопределенными технологическими трудностями, связанными

счрезмерным утонением наружной стенки трубы, образова­

нием гофров на внутренней стенке, недопустимой овально­

стью сечения трубы и т. д.

Рис. 11. Номограмма для определения

толщины стенки. Номограмма составлена

25

Обычно значения минимально допустимого радиуса гибки на станках с закрытой зоной гиба и дорном должны быть не менее 2—2,5d для обычного укороченного дорна. В случае

применения дорна ложкообразной формы можно получить

качественные гибы при радиусе гибки 1,5—2d. Составной дорн позволяет получать еще меньшие радиусы. При этом

утонение стенки на внешней части не превышает 20% от ис­

ходной величины. При большом радиусе гиба и толстых

стенках труб (S≥0,l) возможно получение качественных ги­ бов и без применения дорна.

На рис. 11 приведена номограмма для определения крутя­

щего момента на шпинделе трубогибочного станка при гибке

труб с дорном стандартным радиусом. По вертикали дана ве­

личина момента на шпинделе станка (KTM), по горизонта­

ли— толщина стенки трубы (в мм).

Минимальные радиусы гибки определяются допустимой величиной деформации трубы в зоне гиба. Деформация за­

висит от пластичности материала трубы и толщины ее стенки.

В табл. 1 даны производственные рекомендации по выбо­

ру радиусов гибки в зависимости от диаметра и толщины стенки трубы. Таблица составлена для труб из углеродистой

стали с пределом текучести 25 кг/мм2 и относительным уд­

линением не менее 30%. Приведенные & таблице стандарт­

ные радиусы обеспечивают, получение гибов с эллипсностью

26

труб. При изгибе труб возникающие усилия изменяют форму ее поперечного сечения, а это в свою очередь существенно ме-

27

няет распределение деформации в трубе. Степень деформа­

ции при гибке труб определяется отношением среднего ра­ диуса гиба трубы к ее диаметру. Эта величина носит назва­ ние относительного радиуса гибки:

где: — радиус гиба по центру трубы.

Допустимая кривизна гиба зависит от отношения толщи­

ны стенки трубы к ее диаметру, которое обычно лежит в пре­ делах:

Su = ɪ = 0,05- 0,15,

d

где S — исходная толщина стенки трубы, a So — относитель­ ная толщина стенки.

Средний радиус гиба трубы должен быть практически не

менее 1,5—2d.

При изгибе трубы на внешней части возникают растяги­

вающие напряжения, а на внутренней — сжимающие.

В результате действия растягивающих напряжений про­

исходит утонение внешней части стенок трубы в месте гиба.

Утонение приводит к ослаблению трубы.

Поэтому при проектировании трубопровода с радиусами

гиба R= 1,5—2d величина утонения стенки трубы должна

быть учтена.

Толщина стенки трубы Sh, получившаяся после гиба в

растянутой зоне, определяется по формуле:

5

где S—исходная толщина стенки трубы;

Sh—-толщина стенки трубы после гиба; R —радиус гиба по осевой линии трубы; d — наружный диаметр трубы.

Для практических целей удобнее пользоваться относи­

тельной величиной утонения наружной стенки, которая вы­ ражается:

100%.

28

В месте гиба уменьшается живое сечение. Уменьшение се­

чения достигает 8—10% при гибке труб стандартным радиу­

сом с укороченным дорном и зависит в основном от радиу­

са гиба, угла и относительной толщины стенки трубы.

Нейтральная ось, совпадающая в прямой трубе с линией

центра тяжести, смещается при этом в сторону внутренней

части гиба.

Величина смещения нейтральной оси при одной и той же

толщине стенок возрастает с увеличением наружного диа­

метра трубы, а при одном и том же наружном диаметре воз­

растает с увеличением толщины стенки трубы. Опыты пока­

зали, что величина смещения нейтральной линии колеблется

в пределах 8—10% наружного диаметра трубы.

Наряду с тангенциальным напряжением при изгибе воз­

никают значительные радиальные сжимающие напряжения,

которые вызывают искажение профиля трубы, делая его

овальным.

Овальность имеет максимальное увеличение ів центральной

части гиба и уменьшается по напірявлению к началу и концу его. Величина овальности при прочих равных условиях зави­

сит (для труб одного диаметра) от радиуса гиба, его угла и

относительной толщины стенки трубы. C уменьшением радиу­ са величина овальности увеличивается и, наоборот, с увели­

чением радиуса — уменьшается. Овальность получается <е

только в результате процесса гибки; на ее появление влияют

и другие факторы — несоответствие размеров оснастки раз­

мерам трубы, неправильная установка дорна и т. п.

Овальность трубы понижает прочность, устойчивость, по­

вышает гидравлические потери, меняет скорость прохожде­ ния жидкостей и газов.

Величина овальности (эллипсности) сечения в месте гиба

определяется

при гибке стандартным радиусом с применением дорна мож­

но определить по номограмме (рис. 12), где по вертикали

дано уменьшение диаметра в процентах, а по горизонтали—

угол гиба.

При воздействии тангенциальных сжимающих напряже­

ний на внутренней стенке трубы образуются поперечные

29