Дипломная (вкр): Разработка технологического процесса и оборудования для изготовления особо тонких сварных труб

Расход воды, необходимый для охлаждения тела трубы

Стан профилировочный

Профилировочный стан предназначен для калибровки труб (круглых, овальных), а также для профилирования квадратных прямоугольных труб и специальных замкнутых профилей.

Профилировочный стан состоит из 4-х универсальных клетей с приводными горизонтальными валками и парой вертикальных неприводных валков. Горизонтальные валки через карданы приводятся во вращение от общей шестеренной клети и далее от регулируемого электродвигателя.

Кроме того в состав профилировочного стана входят две четырехвалковые правильные клети.

Максимальное усилие в приводных клетях формовочного и профилировочного станов, кг   70

Максимальный суммарный крутящий момент на формовочном стане, кгм 4

Максимальный суммарный крутящий момент на профилировочном стане, кгм 4

Пила летучая предназначена для порезки «бесконечной» трубы (профиля) на мерные длины на скорости до 80 м/мин.

Состоит из каретки, перемещающейся по направляющим со скоростью движения трубы и привода перемещения каретки. При совмещении скорости движения трубы и каретки, также захватов трубы происходит порезка профиля (трубы) режущим инструментом (фреза 0 250 мм).

Сортамент разрезаемых профилей:

Прямоугольные трубы, мм 10x5...20x8

овальные трубы, мм 13x2,2...25x3

круглые трубы, мм 10...20

Толщина стенки труб, мм 0,15...0,5

Точность порезки, мм до 15

В состав летучей пилы входит также устройство для ускорения
отрезанной трубы и создания разрыва между двумя разрезанными трубами
перед сбросом их в карманы.

Участок уборки труб

Участок уборки труб предназначен для сбора отрезанных труб в карманах для готовых труб и профилей.

Сварочное устройство СВЧ.

Электрооборудование и автоматизация

Должна быть предусмотрена синхронизация скоростей формовочного, профилировочного станов и летучей пилы.

Стан должен быть оснащен пультами и шкафами управления, с различными режимами работы всех приводов.

Система охлаждения

Стан должен быть оснащен системой подачи воды для холодильника и машин, требующих охлаждения.

Позиции 11 и 12 на рис.7 не показаны.

Для разматывания ленты на стане ТЭСА 10-20 используется двухпозиционный разматыватель. В обычных условиях при размотке полосы наиболее трудным является отгибание конца ленты, чтобы захватить его подающими роликами и начать процесс разматывания. В данном случае процесс отгибания конца ленты ведется вручную.

Предварительно рулон ленты устанавливают на разматыватель полосы так, чтобы заусенцы на кромках полосы при формовке располагались внутри трубной заготовки, закрепляют и подают передний конец рулона через щелевую проводку к 1-й горизонтальной клети формовочного стана.

Рулон должен разматываться плавно, с небольшим натяжением, которое регулируется подпружиненным тормозом, установленным на валу разматывателя. Это противодействует образованию петли. Внутри барабана разматывателя предусмотрено устройство для увеличения (уменьшения) диаметра барабана в пределах 240…255 мм.

После того как произошла полная размотка первого рулона, разматыватель разворачивается вручную и происходит подача конца второго рулона ленты. При развороте поворотная часть корпуса разматывателя упирается в упор, который предварительно настроен на ось прокатки.

Размотка ведется со скоростью до                         80 м/мин,

ширина полосы до                                                  80 мм,

масса рулона, мах       1000 кг.

Для расчета и подбора подшипников по грузоподъемности необходимо определить силу натяжения полосы, которая возникает при ее разматывании и создает крутящий момент.

Крутящий момент состоит из момента пластичности Мпл, который характеризует разматываемую полосу, момента эксцентриситета Мэксц и момента трения Мтр.

к1=1,5 - коэффициент пластичности;

 - статический момент сопротивления деформации;

В=80 мм - максимальная ширина полосы;

d=0,4 мм - толщина полосы.

 - предел текучести материала (АМц).

 Н мм »0,3 Н м

 Н м

 - масса рулона;

 - эксцентриситет.

 - коэффициент трения в подшипниках;

 - средний радиус подшипника

 - нагрузка, приложенная к валу барабана разматывателя, которая включает в себя и вес барабана с рулоном.

Н м

 Н м

Сила натяжения

 Н

 - минимальный радиус рулона.

Наиболее нагруженной является опора В.

Предварительно назначаем подшипник роликовый цилиндрический серии №3514.

Со=95600 Н

С=68100 Н.

Эквивалентная нагрузка

=1 - коэффициент вращения кольца подшипника (вращение внутреннего кольца)

X=1 - коэффициент осевой нагрузки

Kб=1,3 - коэффициент безопасности

КТ=1 - температурный коэффициент

Ресурс долговечности

=20м/мин - скорость размотки полосы

S=10000 часов.

<68100 Н

Окончательно назначаем подшипник серии №3514 радиальный двухрядный цилиндрический с коэффициентом запаса по грузоподъемности

.

4. Краткое описание технологического процесса

В общем виде технологический процесс трубоэлектросварочного стана включает разматывание рулона, формовку ленты, сварку, калибрование или профилирование, порезку на мерные длины, уборку труб в карманы.

Сварка трубы выбрана высокочастотная с индукционным подводом.

Данный тип сварки обеспечивает наивысшую производительность, широкую возможность автоматизации, позволяет упростить и сократить технологический процесс, исключает использование быстроизнашивающихся токоподводящих деталей.

Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности.

Нарезанную ленту в рулонах поочередно загружают на барабаны двухпозиционного разматывателя. На позиции подготовки рулона рабочий устанавливает рулон ленты на барабан разматывателя с тем, чтобы в позиции размотки центр ленты соответствовал оси стана, закрепляет рулон на барабане, снимает обвязочную ленту и устанавливает наружный ограничитель рулона. С позиции размотки ленту подводят к сварочной машине, отрезают передний конец и стыкуют ее с обрезанным задним концом размотанного рулона. Из сварочной машины лента направляется в формовочно-сварочный стан. При необходимости перфорирования профиля включается в работу клеть для перфорации, затем клети с открытыми и закрытыми калибрами. Валками формовочного стана лента превращается в цилиндрическую трубную заготовку с продольной щелью между кромками. Далее трубная заготовка проходит шовонаправляющую клеть с минералокерамическим ножом. Далее трубная заготовка проходит через высокочастотный кольцевой индуктор, где кромки заготовки разогреваются до сварочной температуры и затем сдавливаются в валках шовообжимной клети встык. Выдавленный на месте стыка наружный грат удаляют резцом гратоснимателя, заглаживают это место валками гладильно-направляющей клети. Сваренная труба со снятым наружным гратом направляется в холодильник, где охлаждается до температуры, не вызывающей разогрев клетей профилировочного стана. Охлажденная труба направляется в профилировочный стан, где в универсальных 4-х валковых клетях принимает требуемую форму профиля (или окончательно калибруется труба). Далее труба (профиль) правится в двух четырехвалковых правильных клетях, разрезается на летучей пиле и поступает в приемные карманы.

Для расчета профилей калибров технологического инструмента (валков) трубоэлектросварочного стана в настоящее время используют в основном два типа калибровок: однорадиусную и двухрадиусную.

При использовании 1 типа калибровки профили валков выполняют одним радиусом, размер которого уменьшают от клети к клети по ходу формовки.

При всей простоте проектирования и изготовления валков по 1 типу калибровки ее использование в производстве труб малого диаметра не обеспечивает необходимую выформовку кромок ленты и не гарантирует бездефектное сварное соединение.

В связи с этим наибольшее распространение в трубосварочном производстве получил П тип калибровки - двухрадиусная калибровка технологического инструмента. Ее использование полностью соответствует целям производства высокоточных труб малого диаметра, что позволит получать в профилировочном стане наиболее точных по геометрическим параметрам профилей.

5. Расчет калибровки и энергосиловых параметров

При разработке технологического инструмента формовочного стана с использованием двухрадиусной калибровки учитывают следующее:

двухрадиусная калибровка необходима только для технологического инструмента (валков) формовочного стана;

формовку трубной заготовки осуществляют в открытых и закрытых калибрах, образованных попарно расположенными горизонтальными и вертикальными валками формовочного стана;

в открытых калибрах ленту сворачивают на угол < 180° с

равномерным распределением углов гиба по клетям формовочного стана, исключающим образование складок (гофров) на кромках формуемой ленты;

в закрытых калибрах ленту сворачивают на угол < 360° с продольной щелью между кромками трубной заготовки;

профили валков сварочного участка, профилировочного стана (в случае производства круглых труб), правильных клетей и участка порезки труб на мерные длины выполняют с использованием однорадусной калибровки.

Методика двухрадиусной калибровки, в общем виде, заключается в том, что профили валков, образующих калибры, разбивают на две неравные части. В открытых калибрах профили валков включают два крайних участка и центральный. Крайние участки профилей нижних горизонтальных и вертикальных валков выполняют малым радиусом, близким к радиусу свариваемой трубы, размер которого принимают постоянным. Центральный участок профилей валков выполняют переменными радиусами, уменьшающимися по ходу формовки. Длина двух крайних и центрального участков профилей валков по ходу формовки оставляют без изменения. Размеры радиусов крайних и центральных участков профилей нижних и верхних горизонтальных валков с открытыми калибрами выбирают с учетом толщины формуемой ленты.

В закрытых калибрах профили верхних валков выполняют радиусом близким к радиусу свариваемой трубы и при этом длину профиля увеличивают от клети к клети по ходу формовки за счет центральных участков, которые располагают на нижних валках и выполняют переменными радиусами, уменьшающимися по ходу формовки.

Расчет геометрических параметров валков с использованием двухрадиусной калибровки выполняют в следующей последовательности:

определяют ширину ленты;

определяют размеры участков ленты, формуемые крайними и центральными участками профилей валков;

задают постоянный угол гиба крайних участков ленты и переменные углы гиба центрального участка;

определяют радиусы гиба ленты в открытых калибрах по средней линии;

определяют радиусы профилей горизонтальных и вертикальных валков открытых калибров с учетом толщины ленты;

задают размеры шовонаправляющих шайб закрытых калибров;

определяют геометрические размеры горизонтальных закрытых калибров;

определяют геометрические размеры вертикальных закрытых

калибров, калибров шовонаправляющих валков, калибров тянущих и правильных валков;

выполняют чертежи калибровки с указанием всех необходимых размеров для разработки рабочих чертежей технологического инструмента;

выполняют рабочие чертежи всего комплекса технологического инструмента формовочно-сварочной части стана, а в случае круглых труб и профилировочного стана.

Определение периметров изделия с максимальной и минимальной толщиной стенки

Исходные данные

D-диаметр изделия, мм________________13

S-толщина стенки, мм_________________0.4

.Периметр профиля

. Исходные данные

D-диаметр изделия, мм________________13

S-толщина стенки, мм_________________0.15

. Расчет периметра

Определение исходных данных для расчета калибровки формовочного стана

Ширина полосы

Где -ширина полосы

максимальный и минимальный профили

толщина полосы максимальная и минимальная

-припуск диаметра сваренной трубы на калибровку

-коэффициент припуска на формовку и калибровку

Ширина полосы максимальная

Ширина полосы минимальная

Диаметр шовоснимающего калибра

При  и

При  и