Определение силовых параметров процесса экспандирования
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
“МИСиС”
КАФЕДРА ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Курсовая научно-исследовательская работа
по теме: Исследование условий работы пластин скольжения экспандера и анализ способа повышения их ресурса.
Студент гр. М-15-3. _________________ /Медведев С.С./
подпись, дата
Проверил ________________ доц. к.т.н. /Зиновьев А.В./
подпись, дата
Москва 2018
Содержание:
Введение..................................................................................................................................3
1. Процесс экспандирования при производстве ТБД…………………………………………………………..4
2. Определение силовых параметров процесса экспандирования…………………………………….5
3. Обзор антифрикционых материалов, применяемых в прессах и прокатных станах……...6
3.1. Бериллиевые бронзы……………………………………………………………………………………………………………8
3.2. Кремнистые бронзы.………………………………………………………………………………………………………….11
3.3. Алюминиевые бронзы.………………………………………………………………………………………………………13
|
|
|
3.4. Оловянные бронзы……………………………………………………………………………………………………………..21
4. Исследование влияния термообработки на свойства боронзовых сплавов…………………30
Заключение………………………………………………………………………………………………………………………………………….39
Введение
Одним из завершающих этапов производства труб большого диаметра является процесс экспандирования, суть которого заключается в правке и калибровке, а также исправлении формы поперечного сечения и упрочнения труб большого диаметра раздачей внутреннего давления. Этот процесс осуществляется при помощи экспандера. Основными составляющими экспандера являются силовой гидроцилиндрс тягой и экспандерной головкой, на которой расположены по диаметру клинья. При подаче жидкости в гидроцилиндр и, соответственно, перемещении тяги, клинья скользят по экспандерной головке, двигаясь в радиальном направлениии создавая внутреннее давление в трубе. Между клиньями и экспандерной головкой расположены, выполненные из антифрикционного материала, пластины скольжения, которые служат для уменьшения трения между ними. На данный момент существенным недостатком данной конструкции является быстрый износ пластин скольжения, регулярная замена которых требует существенных финансовых затрат. При выборе же пластин скольжения из более твердого материала изнашиваться начинает уже сама экспандерная головка, замена которой является многократно более дорогой операцией. Целью данной работы является исследование условий работы пластин скольжения экспандера и анализ способа повышения их ресурса.
|
|
|
Процесс экспандирования при производстве ТБД
Экспандирование - операция правки и калибровки, а также исправления формы поперечного сечения и упрочнения труб большого диаметра раздачей внутреннего давления.
Механический экспандер состоит из установленного на станине силового цилиндра с тягой, несущий на свободном конце экспандерную головку, выполненную в виде ряда смонтированных на пирамидальной оправке сегментов, расположенных на окружности и установленных с возможностью радиального перемещения. Для повышения износостойкости сегменты выполнены со сменными наружными накладками.
Рисунок 1 – Схема механического экспандера
На рисунке 1 представлена схема механического экспандера, содержащего установленный на станине 1 гидроцилиндр 2 с поршнем 3, жестко связанным с тягой 4, несущей на конце экспандерную головку, выполненную в виде конусной оправки 5, на которой расположены по окружности клинья 6 с сегментами 7.
|
|
|
При подаче в полость гидроцилиндра жидкости под давлением перемещается поршень с тягой и конусной оправкой, раздвигая при этом клинья в радиальном направлении. Усилие раздачи передается от сегментов на стенку трубы, приводя к пластической деформации.
При экспандировании диаметр трубы увеличивается в среднем на 1-3%, существенно повышается предел прочности в направлении, перпендикулярном оси трубы.
[1]
Определение силовых параметров процесса экспандирования
По теории упругопластического течения деформацию элементов сплошной среды можно представить, как сумму упругой деформации и пластической деформации. При этом упругая деформация подчиняется обобщенному закону Гука, а пластическая деформация подчиняется теории Сен-Венана−Мизеса. По третьей теории прочности разрушение внутренней поверхности трубы начнется, когда максимальные касательные напряжения на ней достигнут предела прочности материала трубы σв (критерий разрыва трубыШинкина):
Давления разрыва для трубы диаметром D = 1420 мм с пределом текучести σв = 600 МПа приведены в таблице 1
|
|
|
Таблица 1. Давление разрыва трубы
| h, мм | 12 | 16 | 20 | 24 | 28 | 32 | 36 | 40 |
| Pshразрыва, МПа | 10,06 | 13,37 | 16,66 | 19,94 | 23,20 | 26,43 | 29,65 | 32,85 |
[2]
Усилие экспандирования труб большого диаметра не может превышать предел текучести материала, из которого изготовлена труба. Считаем, что усилие передается полностью, соответственно усилие,прикладываемое на стенку трубы равно усилию, прикладываемому на сегменты экспандера и равно усилию на пластины скольжения.
Возьмем предел текучести σв = 500 Мпа и толщину стенки 32 мм, тогда
Paкрит = 2*500*32/1420 = 22,5352 МПа.
Исходя из этого делаем вывод, что материал пластин скольжения экспандера должен выдерживать усилие не меньше 22,5352 Мпа.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 93; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!