Пресс шаговой формовки

где  - коэффициент, учитывающий ослабление сечения отверстия для провода жидкости;

Для снижения напряжения толщина дна увеличивается в 4 раза, т.е.

Напряжение смятия на поверхности бурта:

,

где F_см - площадь смятия, мм ;

,

где – наружный диаметр опорной поверхности;

Напряжение смятия равно:

Допускаемое напряжение смятия = 40МПа.

 

2.5. Расчет дифференциального цилиндра на прочность

На дифференциальный цилиндр приходится следующее усилие:

Исходя из расчетного усилия, параметры дифференциального  цилиндра должны быть следующими.

Диаметр поршня равен:

Диаметр поршня принимается равным

Диаметр штока определяется из условия:

Принимаем диаметр штока 

Рабочий объем поршневой полости  одного дифференциального цилиндра равен:

Рабочий объем штоковой полости одного дифференциального цилиндра равен:

Расчет параметров дифференциального цилиндра.

Минимальная толщина стенки гидроцилиндра равна:

где   = 600 МПа – допустимое напряжение

По соображениям технологичности  механической обработки и сборки, принимают большую толщину стенки цилиндра

Минимальная толщина дна гидроцилиндра:

 

Толщину днища принимается равной .

Напряжение сжатия штока:

Напряжение в стенке цилиндра:  

,

где  p = 32МПа - рабочее давление жидкости; 

α - отношение диаметров цилиндров;

,

Где - внутренний диаметр цилиндра;

- наружный диаметр цилиндра;

Расчетное напряжение в  стенке цилиндра превышает допускаемое, которое равно  120÷140МПа.

Для снижения напряжения в стенке цилиндра увеличивают толщину стенки до S_ст=70мм, тогда напряжение при отношении равно:

Напряжение в сечение  по центру днища:

,

где  - коэффициент, учитывающий ослабление сечения отверстия для провода жидкости;

Для снижения напряжения толщина дна увеличивается в 3 раза, т.е.

 

2.6. Выбор количества насосов

Расчет времени, затраченного на основные операции верхней балки пресса шаговой формовки, обеспечивающей гибку основного профиля трубной заготовки.

l = 360 мм - ход балки;

l_р = 80 мм – ход при формовке;

l_х = 280 мм – холостой ход.

Скорости верхней балки:

υ_н = 34 мм/с – вниз;

υ_ф = 20 мм/с – вниз под нагрузкой;

υ_в = 75 мм/с – вверх.

Время опускания балки на холостом ходе:

Время опускания балки  при формовке:

Время подъема балки  при формовке:

Время, затраченное на возврат балки в исходное положение:

Полость плунжерного  цилиндра должна быть заполнена рабочей  жидкостью при помощи выбранного насоса за время:

Объем поршневой полости цилиндров, который необходимо заполнить жидкостью при опускании балки, равен:

Количество насосов, необходимое  для работы верхней балки пресса:

.

Количество насосов принимается равным n=6.

За время опускания  насос сможет перекачать в плунжерный цилиндр объем жидкости, равный:

который в полном объеме заполнит плунжерный цилиндр жидкостью.

 

2.7. Работа гидросистемы

Опускание балки осуществляется 6 цилиндрами (двумя дифференциальными  и четырьмя плунжерными), для обеспечения работы которых работают 6 насосов.

На рисунке 5 показано направление течения жидкости при  опускании верхней балки.

Нагнетаемая насосами жидкость подходит к управляемому клапану (417.0). В линии управления данного клапана стоит распределитель с датчиком. При подаче на него сигнала распределитель переключается в нужное положение, и жидкость поступает одновременно ко всем регулировочным клапанам (405.1-405.6). При переключении их в положение Р-А жидкость поступает в плунжерные цилиндры (ПЦ1-ПЦ4) и в поршневую полость дифференциальных цилиндров (ДЦ1 и ДЦ2).

Одновременно происходит слив жидкости из штоковой полости  дифференциальных цилиндров (ДЦ1 и ДЦ2). Для этого открывается подпорный клапан (502.1-502.2) и жидкость через седельный клапан (410.1-410.4), регулировочный клапан (405.1-405.6), напорный пропорциональный клапан (420.0) и управляемый наполнительный клапан (425.1-425.2) сливается в бак.

Рисунок 5 - Направление  течения жидкости при опускании  верхней балки.

Поднятие балки вверх осуществляется двумя дифференциальными цилиндрами. На рисунке 6 показано направление течения жидкости при поднятии верхней балки.

Жидкость, нагнетаемая  насосами, поступает в штоковую полость  через управляемый клапан (417.0), регулировочный клапан (405.1-405.6), седельный клапан (410.1-410.4) и подпорный клапан (502.1-502.2).

Слив жидкости из плунжерных цилиндров и поршневой полости  дифференциальных цилиндров в бак происходит через регулировочный клапан (405.1-405.6), напорный пропорциональный клапан (420.0) и управляемый наполнительный клапан (425.1-425.2).

При сливе жидкости открываются все управляемые наполнительные клапаны (425.1-425.2), чтобы большой приток жидкости мог беспрепятственно стекать в бак.

Рисунок 6 - Направление  течения жидкости при поднятии верхней балки.

 

Вес верхней балки  воспринимается подпорными клапанами (502.1-502.2), установленными непосредственно на стороне кольцевой камеры дифференциальных цилиндров (ДЦ1 и ДЦ2), которые таким образом предотвращают случайное опускание.

Для регулирования синхронности работы у каждого цилиндра есть система  измерения пути. Датчик отслеживает перекос балки. Если на цилиндры подается разное давление, возникает ошибка и работа верхней балки блокируется. Когда происходит перекос, то на какой-нибудь дифференциальный цилиндр подается большее давление.

2.8.  Расчёт выбранного трубопровода

Диаметр трубопровода равен:

где υ – средняя скорость опускания пуансона

Имеется две магистрали: напорная, имеющая 10 крутых и 4 плавных поворота; сливная, имеющая 8 крутых и 4 плавных поворота.

1. Определение потерь в напорной линии.

Потери по длине трубопровода:

где - плотность рабочей жидкости;

- коэффициент потерь на трение  по длине;

- длина трубопровода;

- скорость течения жидкости;

Потери давления на местных  сопротивлениях:

где - коэффициент потерь на местном сопротивлении

Суммарные потери в напорной линии:

2. Определение потерь в сливной линии.

Потери по длине трубопровода:

где - плотность рабочей жидкости;

- коэффициент потерь на трение  по длине;

- длина трубопровода;

- скорость течения жидкости;

Потери давления на местных  сопротивлениях:

Суммарные потери в сливной  линии:

где

 

2.9.  Определение фактического усилия цилиндров

1. Фактическое усилие дифференциального цилиндра равно:

Сила инерции равна:

где М = 14т - масса пуансона и жидкости;

ускорение движения пуансона равно:

Сила трения равна:

Трение в манжетах равно:

,

где l_м = 20 мм, длина манжеты;

f_тр = 0,12 – коэффициент трения;

Трение в шевроне  равно:

где k=0,22 МПа, нормативный коэффициент контактного давления;

l_ш = 10 мм, длина шеврона.

Общая сила трения равна:

Фактическое усилие дифференциального цилиндра:

Фактическое давление насоса:

Давление насоса получилось равным р_н =31,4МПа < 32 МПа. Таким образом, габариты дифференциального цилиндра подходят для фактического усилия.

Выбранный насос походит по техническим  характеристикам.

 

2. Фактическое усилие плунжерного цилиндра равно:

Сила трения равна:

где k=0,22 МПа, нормативный коэффициент контактного давления;

l_ш = 10 мм, длина шеврона.

Фактическое усилие плунжерного цилиндра:

Фактическое давление насоса:

Давление насоса получилось равным р_н =31,6МПа < 32 МПа.

Выбранный насос походит  по техническим характеристикам. Таким образом, габариты плунжерного цилиндра подходят для фактического усилия.

 

 

3. Основное оборудование линии 1420

• кромкофрезерный станок, в котором продольные кромки горячекатаных листов проходят плоскопараллельную механическую обработку при соблюдении весьма жёстких допусков. Затем кромки скашиваются в соответствии с требованиями последующего этапа сварки. Преимущество данной технологии по сравнению с другими методами обработки кромок листовой стали состоит в соблюдении жёстких допусков на ширину листа, а также в обеспечении высокой точности формы обработанных кромок. Кроме того, обеспечивается высокая чистота кромок листа и предотвращения фата без холодной (пластической) деформации. Скорость резки оптимизируется исходя из свойств обрабатываемого материала и ширины листа. При такой технологии образуется короткая, легко удаляемая стружка.
• пресс усилием до 24 МН производит одновременную поэтапную гибку обеих боковых кромок листа в соответствии с конечным радиусом готовой трубы на ширине примерно 150-300 мм. Использование гибочного пресса необходимо при производстве толстостенных труб для обеспечения требуемого качества формованной кромки;

Рисунок 7 - Общий вид кромкогибочного пресса.

 

• пресс шаговой формовки усилием до 65 МН и предназначен для формовки основной части профиля трубных заготовок способом многопереходной гибки участков от подогнутых кромок к середине профиля одновременно по всей длине заготовки и обеспечивает получение трубных заготовок О - образного профиля. На первом этапе лист загибается только с одной стороны, в результате чего получается сечение J-образной формы. Затем лист перемещается на другую сторону, и второй манипулятор устанавливает его для гибки другой стороны. Таким образом, получают С-образный профиль и, в конце концов, О-образный. Получаемая труба с открытым швом имеет достаточно круглую форму с плоскопараллельными, идеальными для сварки кромками.

Рисунок 8 - Общий вид пресса шаговой формовки.

 

Гидросбив окалины участок для очистки от окалины внутренней и наружной поверхности струями воды давлением до 20 МПа.

Сушильная печь проходного типа, в которой осуществляется сушка труб путём подачи в рабочую камеру теплоносителя, получаемого за счёт сжигания природного газа в отдельно стоящих топках.

• сборочно-сварочный стан предназначен для сборки трубных заготовок и сварки одной сварочной головкой технологическим швом в среде защитного газа продольных кромок по всей длине при перемещении заготовок через стан.

Рисунок 9 - Общий вид сборочно-сварочного стана.

 

• внутренний сварочный стан выполняет сварку внутреннего шва трех- и четырёхдуговой сваркой под флюсом.
• наружный сварочный стан выполняет сварку наружного шва трёх-, четырёх-, пятидуговой сваркой под флюсом.

Устройство  плазменной резки  концов труб производит отрезку дефектных концевых участков трубных заготовок, включая технологические планки с предварительной расшихтовкой отрезаемых колец.

• гидромеханический экспандер усилием расширения главного цилиндра до 21 МН. За счёт расширения с помощью экспандерной головки внутри трубы происходит процесс постепенной холодной формовки, при этом производится калибровка с соблюдением жёстких допусков на диаметр и округлость по всей длине трубы.

 

Рисунок 10 - Общий вид гидромеханического экспандера.

 

• фрезерные станки установлены в шахматном порядке, работа станка основана на принципе съёма стружки вращающейся наклонной фрезой усиления сварного шва внутри трубы и цилиндрической фасонной фрезой с наружной поверхности трубы, с одновременной подачей фрез при неподвижно установленной трубе за один проход;
• трубоподрезные станки предназначены для механической обработки торцов труб без образования фасок, при неподвижной трубе и вращающихся резцах одновременно с двух концов трубы;
• пресс для гидроиспытания труб максимальным давлением до 55 МПа - производит испытание труб, обеспечивающем создание заданного уровня давления воды внутри трубы, и поддержания давления не менее 20 сек., а также обстукивания трубы в процессе испытания;