ZIP архив

Текст

(5)5 В 21 О 41/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1389899, кл. В 21 О 41/04, 24.10,86, (54) СПОСОБ ОБЖАТИЯ ТРУБ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а точнее к способам каИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству тонкостенных труб нефтяного сортамента.Цель изобретения - повышение производительности эа счет увеличения обжатий трубы по наружному диаметру за один оборот.На фиг. 1 изображена схема обкатки концевого участка трубы холостыми валками; на фиг. 2 - схема приложения сил; на фиг. 3 - физическая модель процесса; на фиг. 4 - эпюра распределения величины изгибающего момента по периметру заготовки; на фиг, 5 - эпюра распределения величины тангенциальной силы; на фиг. 6 - стадии работы характерных сечений заготовки; на фиг. 7- расчетная схема к опреде Ы 1648606 А 1 либровки концов труб роликовым инструментом. Цел ь изобретения - повы ш ение производительности эа счет увеличения обжатий трубы по наружному диаметру эа оборот. Способ обработки труб включает обжатие их концевых участков неприводными роликами с определенными радиальными погонными условиями на один ролик, определяемыми приведенными математическими зависимостями. Количество роликов также определяется по приведенной зависимости. При применении данного способа обжатия труб снижается брак. 7 ил. лению радиусов кривизны средней линии заготовки.аОбработка труб осуществл, тся следующим образом. Труба 1, перемещаясь, вэаимодейству с, ет с роликами 2, которые расположены в ф кассете 3. Ролики 2 являются холостыми. С СО помощью губок 4 осуществляют зажим трубы 1. Кассету 3 вращают и перемещают в осевом направлений, производя обкатку конца трубы 1. После окончания обкатки кассета 3 возвращается в исходное положение, и губки 4 освобождают трубу 1.Обкатку концевого участка трубы осу- а ществляют с обжатием Р, находящимся в интервале Рмин РРцакс рассчитанных по формуламы,мм;мм; а трубы, Па при этом оптимальное кол рующйх роликов определя 0ем в большую сторону иэ ество деформися с округлениражения- толщина стенки труб - предел текучести мет Х п - иВажнеишим показателем, определяющим основные параметры процесса обжатия, является режим частных деформаций, т.е, деформаций трубы за оборот, Величина 25 деформации при калибровании определяется усилиями, прикладываемыми к наружной поверхности трубы. Величина этих усилий ограничена условиями устойчивого. протекания процесса без разрушения трубы и 30 искажения профиля ее поперечного сечения. Для определения оптимальных условий нагружения трубы рассмотрим кольцо единичной ширины с наружным диаметром 0 и толщиной стенки Я, соответствующими ре альной трубе, Принимают, что кольцо нагружено системой точечно приложенных сил, расположенных с равным шагом по периметру кольца (фиг, 2), Материал кольца считают упругопластическим, 40При нагружении кольца по принятой схеме в каждом его поперечном сечении возникают следующие силовые факторы (фиг. 3): изгибающий моментр йсоь(й. У (1) 45 тангенциальная сжимающая сила5радиальная перерезывающая сила, 50р д Га ф (3)г.где Р - радиальная сжимающая сила;и - количество приложенных сил (ролиных дефорй определяЯ ) (а) В/ нтак чени т нормальные нащего момента иОМ, созданные еличины этих на- ыражениями с 1 -где у - расстояниеся тонким, т.е, сечения.ия его малы по Суммарная эпютонкостенных жений от момента ии деформации упругой стадии рабо от неитральн а нормальных напряангенциальной силы в ы сечений 1 представгде Р - наружный диаметр т 3 ков);а - текущий угол.Поскольку кольцо явля размеры поперечного сече сравнению с диаметром (дл труб нефтяного сортамента сдвига, на которых производит работу перерезывающая сила, тоже очень малы, то в дальнейшем влиянием силы Т можно пренебречь.Анализ эпюр распределения изгибающего момента М и тангенциальной силы й по периметру кольца (фиг. 4, 5) позволяет выделить три типа характерных сечений, в которых действуют экстремальные значения этих силовых факторов:сечения 1, в которых приложены силы (зоны контактных деформаций), положение этих сечений определяется угловой координатой р 1 =0;нтактных дефорых определяется Х. сечения 2 (зоны внеко маций), положение котор координатой-г 2 сечения 3 (зоны внеко маций), положение таких с ется условием Я, - -- агсси( Ж С В сечениях 1 действую пряжения (Ъ от изгибаю сжимающие напряжения тангенциальной силой. В пряжений определяются в-( Яа 4(у ельная нагрузка в этом сечении оп ределяется уравнение= -2 б,5 п 3 - - -2 Г и 4л,(л Я лена на фиг. б - 1 а. На наружных волокнах, для которых у= Я/2, знаки ом 1 и ойсовпадают (оба напряжения сжимающие) и величина результирующего напряженияопределяется уравнением6,: К б, . д- "- у - Сб - ,)с(р - МУвеличение силы Р приводит к росту момента и тангенциальной силы й, следовательно, к росту напряжений в сечениях. При некотором значении силы Р на наиболее нагруженных наружных волокнах сечений величина результирующих напряжений достигает предела текучести % (фиг, 6 - 1 б). Такое значение силы определяется из выражения 2 б, ь"Р -- д ( д су .Ф) , я.Дд(8)М Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к появлению пластической области в сжатой зоне сечений и ее росту. При этом напряжения в растянутой зоне стремятся к пределу текучести и достигают его, С этого момента в сечениях существуют две области пластичности, разделенные упругой областью(фиг. 6 - 1 в ).Соотношение между размерами пластических и упругой областей определяется известной системой уравнений (2) В предельном случае напряженное сост ояние сечения кольца описывается эпю-- 1 грой в виде двух прямоугольников (фиг. б - г) - образуется так называемый пластический 5 шарнир. В этом случае высота упругой эоныравна нулю, т.е,3бй, 5 ОРешая это уравнение с учетом (1) и (6),получают предельную нагрузку в сечениях1,Р:,+ОЯ-сц"-,. ф(, - , К ясЬ(10)В сечениях 2 действуют отрицательныйизгибающий момент, вызывающий растяжение наружных и сжатие внутренних волокон, и тангенциальная сила, вызывающаянапряжение сжатия по всему сечению. Характер работы этих сечений аналогичен.Эпюры напряженного состояния представлены на фиг. 6 - 2. Нормальные напряжения от момента и тангенциальной силыопределяются выражениямиб: Ч Р(ф-)у: (11)Рб = -- .у (12)2 улЗО Величина силы, вызывающая напряжение текучести на наиболее нагруженных волокнах сечений 22 бт Б8-ф ) -к "л Система уравнения (9) можетбыть записана в виде1648606 Из ана женного со дует, что которой на уменьшени на средней иза приведе таяния при минимальнаинается процпериметра, линии сечени ряжения, равные иина этой нагрузки мз второго уравнениии 12/3=1/2. Тогдаые погонные усилиыть не менее нных эпюр напрякалибровании слея нагрузка, приесс пластическогодолжна вызыватьй 2 суммарные нап - 1,60 - - у 23 Г ит иЩф нагружения, тщих роликов.тойчиВОсть нагружения, с кРивсй Рпр 2 (ф личество роли ловия е. количеств Очевидно, чт обеспеч сот ветствую иг. 7). Тогда ков можно ом деформирую наибольшую ус вает схема щая максимуму еобходимое коределить иэ ус а Р.р вания получают ИЯ ОПтИМалЬНОГО х роликов 2 Х л.- ф СОХд 4 В сечениях 3 действует только тангенциальная сжимающая сила, создающая однородное состояние линейного сжатия (фиг.6 - За). Предельным для таких сечений будет состояние,при котором напряжения сыч до стигают предела текучести (фиг. 6 - Зб): Усилие, вызывающее такое состояние, определяется уравнениемРпр = Ябт З л (36) 10 Сравнение выражений (10), (15) и (16) показывает, что при любом числе деформи- РУЮЩИХ РОЛИКОВ П РпрзРпр 2 Рпр 1, Следовательно, состояние пластических 15 шарниров в сечениях 1 и 2 будет достигнуто при более низких нагрузках, чем состояние пластического сжатия в сечениях 3.Из приведенного анализа напряженного состояния следует, что вначале образуют ся пластические шарниры в сечениях 1 (при усилиях Рпр 1), Кинематически возможными в этих сечениях являются перемещения только в направлении действия нагрузки,фы Необходимым условием потери устойчивости при калибровании, является образование двух семейств пластических шарниров с различными направлениями кинематически возможных перемещений.Анализ условий Образования шарниров и зависимости предельных нагрузок от количества деформирующих роликов (фиг. 7) показывает, что устойчивость процесса калибрования определяется силовыми условиями в зонах внеконтактных деформаций (сечения 2) и может быть обеспечена схемой 5 Образование семейства пластических шарниров с одинаковыми кинематически возможными перемещениями не исчерпывает несущей способности статически неопределимой системы - кольца, так как перемещения в шарнирах ограничены действием упругих участков и, следовательно, возможно дальнейшее увеличение активных сил Р,Повышение Усилий до величины Рпр 2 Рпр 1 пРивоДит к обРазованию пластических шарниров в сечениях 2. В этих шарнирах кинематически возможны перемещения в направлениях разгрузки, В результате образования двух семейств пластических шарниров с различными кинематически возможными перемещениями кольцо (конец трубы) превращается в кинематически подвижную систему с большим числом степеней свободы, что приводит к образованию гранен ности по периметру. Следовательно, максимальные радиальные погонные усилия не должны превышать величины Рпр 2 т.е,: ределу текучести. Вели- ожет быть определена я системы (14) при усломинимальные радиалья на один ролик должны После дифференцир равнение для определе оличества деформирующ10 1648606 ром 146 х 7,7 мм из стали группы прочностиО, По формулам определяют величину ради.альных погонных усилий на один ролик иоптимальное количество роликов. Па;при этом количество деформируюцих рогиков определяется из выражения53 Г г д 2 л. ЯЯмп- - -";:=-: - .:. - . - =-.л,У а ьл - - 1 г лГ" - 7": где и - количество деформирующих роликов с округлением в большую сторону. При выборе количеств деформирующихроликов из этого уравнения используетсяследующий подход,Так как функция Ррг - -1 (и) имеет экстремум то, следовательно, производная этой 5функции бРйп будет менять знак. Причем Величина радиальных погонных усилийувеличение количества роликов по восходя- на один ролик для укаэанного диаметра трущей ветви графика функции бы составляет 1,25 - 1,31 н/мм, а величинаРпр 2=1(п)1 бР / бп 0) ведет к Увеличению зна- относительной деформации трубы за обочений Рр 2, т.е, к повышению устойчивости 10 рот находится в пределах 1,2-1,5%. Количе-,поперечного сечения обрабатываемой тру- ство деформирующих роликов должно бытьбы, а на нисходящей ветви (бр/бп О) - к равно 6, При этих условиях процесс калибснижению устойчивости профиля, Так как рования осуществляется устойчиво, без обколичество роликов должно обеспечивать разования граненности.максимальную устойчивость трубы, то в ка- Предлагаемый способ обработки трубчестве числа роликов, выбирают дающее на- позволяет повысить производительность,иболее близкое к нулю значение уравнения. снизить при этом брак труб по резьбе наНапример, для труб 245 х 10 при п=8 значе - 30 , брак по задирам и рискам на инструние уравнения для оптимального количест- менте на 0,1 - 0,3, а также увеличить обьемва роликов равно 0,0001136065, а при п=10 20 выпуска и расширить сортамент обсадныхэто значение составляет минус труб с упрочненными концами.0,0001922250. Поэтому за оптимальное зна- Формула изобретениячение принимается п=8, Для трубы 146 х 7 Способ обжатия труб путем обкатки ихпри п=6 значение уравнения равно концевых участков неприводными ролика 0,0000868432, а и ри п=8 минус 25 ми, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью0,0001621188, Поэтому оптимальное значе- повышения производительности, обжатиение п=6. осуществляют с радиальными погоннымиП р и м е р, Обработке предлагаемым усилиями на один ролик, находящимися вспособом подвергают партию труб разме- пределах отифн - пф ,д.)ьюД ЬП -лдо, Ь 1 1 Ги,.5насф л я ,р"а 3 о-/ 5 а".гг л Ггде Рмин и Р макс - нижний и верхний пре- о - предел текучести материала трубы,делы величины усилия,н/мм:О - наружный диаметр трубы, мм;Я - толщина стенки трубы, мм;1648606 г 7 Составитель С,ЕвсюковРедактор И. Касарда Техред М,Моргентал Корректор М Пож Производствен аказ 1482 ВНИИП Тираж 501 Подписное осударственного комитета по изобретениям и о р тк ытиям и и ГКНТ ССС р 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5

Смотреть

Заявка

4625989, 26.12.1988

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-2869, ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ДРУЯН ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ПЕРЧАНИК ВИКТОР ВОЛЬФОВИЧ, ПЛОХОЙ ВАСИЛИЙ ИВАНОВИЧ, ГУБИНСКИЙ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ЛИПОВЕЦКИЙ ЭДУАРД МОИСЕЕВИЧ, ФИНАГИН ПЕТР МИХАЙЛОВИЧ, ГОРЯЧЕВ ЛЕВ НИКОЛАЕВИЧ, ТОЛПИН АБРАМ ИСААКОВИЧ, ШИФРИН ИСАЙ ЗАХАРОВИЧ, ЛЕЙБМАН ИСААК БЕНЦИОНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B21D 41/04

Метки: обжатия, труб

Опубликовано: 15.05.1991

Код ссылки

<a href="https://patents.su/9-1648606-sposob-obzhatiya-trub.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ обжатия труб</a>

Похожие патенты