Гузок Я.В., Мальгин Ю.В. Основы технологии изготовления теплообменных аппаратов систем кондиционирования воздуха - файл n1.doc

Гузок Я.В., Мальгин Ю.В. Основы технологии изготовления теплообменных аппаратов систем кондиционирования воздуха
скачать (5125 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5125kb.07.11.2012 05:52скачать

n1.doc

  1   2   3


Я.В. Гузок, Ю.В. Мальгин


ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА



Пособие

Санкт-Петербург

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет
низкотемпературных и пищевых технологий




Я.В. Гузок, Ю.В. Мальгин

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА



Пособие

Санкт-Петербург 2005

УДК 621.565

ББК 31.31

Г 93

У 74

Гузок Я.В., Мальгин Ю.В.

Основы технологии изготовления теплообменных аппа-ратов систем кондиционирования воздуха: Пособие.  СПб.: СПбГУНиПТ, 2005. 62 с.
Пособие представляет собой подбор материалов, поясняющих особенности и последовательность технологических операций при серийном производстве теплообменных аппаратов, которыми снабжаются современные приточно-вытяжные вентиляционные установки, блоки так называемых сплит-систем, местные доводчики (фэнкойлы), канальные, центральные и специальные кондиционеры, водоохлаждающие холодильные машины (чиллеры).

Данное пособие позволяет углубить знания будущих инженеров, бакалавров и магистров при освоении технологии изготовления и сборки, конструирования и проектирования поверхностных аппаратов, предназна-ченных для теплообмена с воздушной средой.

УДК 621.565

ББК 31.31

Рецензент

Канд. техн. наук, доц. Н.П. Деминчук

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом универ-ситета

 Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных

и пищевых технологий, 2005

75-летию Санкт-Петербургского
государственного университета
низкотемпературных и пищевых
технологий посвящается



ПРЕДИСЛОВИЕ
Многие специалисты нашего Санкт-Петербургского университета низкотемпературных и пищевых технологий посвятили свои научные работы проблемам интенсификации теплообмена в аппаратах холодильных машин и систем кондиционирования воздуха.

Предлагаемые новые решения по интенсификации теплообмена в поверхностных аппаратах часто предопределяют изменения в технологическом процессе их изготовления.

Непосредственно технологический процесс изготовления теплообменных аппаратов существенно влияет на теплоэнергетические, массогабаритные и стоимостные показатели как самих кондиционеров, так и машин, снабжающих их холодом.

В последние десятилетия наметились два основных направления в технологии крупносерийного изготовления поверхностных аппаратов, в которых осуществляется теплообмен с воздухом:

первое направление подразумевает, как правило, максимально автоматизированное производство облегченных трубчато-пластинчатых теплообменников с медными трубами и насадными алюминиевыми ребрами, объединяющими в пакет все (или значительную часть) труб – каналов для теплоносителя;

второе направление включает изготовление спирально-накатных (реже навивных) круглоребристых труб, объединяемых в пакет лишь при их монтаже в трубных досках теплообменника.

Создание теплообменных аппаратов на базе накатных труб в наши дни менее автоматизировано. Однако аппараты, изготовленные по такой технологии, обладают более стабильными теплоэнергетическими характеристиками и показателями эксплуатационной надежности. К тому же производство таких аппаратов возможно без использования дорогостоящего оборудования, что должно быть привлекательно для небольших коммерческих предприятий.

В настоящем пособии рассмотрены варианты технологических процессов, реально применяемых при производстве теплообменных аппаратов систем кондиционирования воздуха.
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ
1.1. Материалы и виды заготовок
В аппаратах, применяемых в кондиционерах, соединения в большинстве случаев являются неразъемными, выполняются сваркой, пайкой, склейкой или методом пластической деформации, например развальцовкой. В связи с этим невысоки требования к точности размеров. При обработке резанием точность деталей аппаратов не превышает 12-го квалитета, а при других видах обработки (гибке, вальцовке, вытяжке) – 14-го квалитета.

В связи с тем что при изготовлении и сборке аппаратов преобладают процессы пластической деформации и сварки, материалы деталей аппаратуры отличаются от материалов, применяемых, например, в компрессоростроении. Здесь преобладают стали с содержанием углерода до 0,3 %, поскольку при более высоком содержании углерода снижается их пластичность и ухудшается свариваемость. Это стали марок Ст3, Ст4. Также широко применяются малоуглеродистые стали марок Ст 10, Ст 20. Они используются, в частности, для изготовления труб, корпусов и трубных решеток кожухотрубных аппаратов, применяемых в промышленных и судовых холодильных установах.

Широкое применение в судовых кондиционерах получили стали марок 14Х5М, 12МХ, 12ХМФ, нержавеющие стали 12Х13, Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и др.

Чугуны, ввиду их сравнительно высокой хрупкости, а также в связи с отсутствием в аппаратах деталей, имеющих сложную конфигурацию, находят ограниченное применение. В качестве примера можно привести чугун СЧ15, из которого отливают крышки кожухотрубных конденсаторов, применяемых в промышленных системах кондиционирования.

При изготовлении теплообменной аппаратуры широко применяются цветные металлы и сплавы, которые обладают высокой теплопроводностью, пластичностью и антикоррозионными свойствами: медь, алюминий и их сплавы. Так, в аппаратах кондиционеров широко применяются трубы из меди М3. Для увеличения эффективности теплопередачи от фреона к воздуху трубы обычно оребряют, например путем холодного накатывания ребер или применения насадных ребер, которые изготавливают из алюминиевой фольги. Распределители фреона в испарителях судовых кондиционеров изготавливают из латуни Л62, там же широко применяют медно-никелевые сплавы (например сплав МНЖ5-1 для изготовления коллекторов, подводящих и отводящих трубопроводов), и мельхиор.

Основные виды заготовок:

– листовой прокат различной толщины, включая алюминиевую фольгу толщиной 0,15–0,20 мм;

– бесшовные трубы, применяемые как для создания теплообменной поверхности внутри корпусов кожухотрубных аппаратов, так и для изготовления самих корпусов, диаметром до 426 мм.

Так, корпус кожухотрубного конденсатора промышленного кондиционера изготавливают из трубы диаметром 325х8 (Ст 10).

Выбор материалов, применяемых для изготовления аппаратов, работающих под давлением, регламентируется правилами Госгортехнадзора в зависимости от рабочих параметров (температуры стенки, давления среды и т. д.).
1.2. Правка листового проката
Прокат при транспортировке и хранении часто так деформируется, что перед обработкой его обязательно надо править. Правка производится главным образом потому, что в противном случае невозможно обеспечить правильное взаимное положение деталей аппаратов при их сварке и достаточно высокое качество сварки.

Листы большой толщины (свыше 40 мм) правят в нагретом состоянии. В аппаратах СКВ применяют, как правило, листы меньшей толщины, правку которых производят в холодном состоянии.

Правку листов толщиной до 40 мм производят на валковых листоправильных машинах (рис. 1.1).

Р
ис. 1.1. Правка листового проката на валковой машине

Валки, расположенные в шахматном порядке, имеют принудительное вращение. Нижний ряд валков монтируется в станине машины, их положение по высоте не регулируется. Положение верхних валков по высоте регулируется в зависимости от толщины выправляемых листов и степени их искривления. Выправляемый лист после его захвата первыми валками дальше продвигается силой трения. Расстояние между валками устанавливается таким, чтобы при прохождении между ними лист подвергался многократному знакопеременному изгибу, в результате чего ему и придается правильная форма. При этом зазор между нижними и верхними валками у входа листа делается меньшим, чем у выхода.

Производительность правильных машин определяется скоростью правки, которая зависит от свойств материала, его толщины и ширины. Скорость правки листов на роликовых машинах приведена в табл. 1.1.
Таблица 1.1

Размер листа, мм

Скорость правки,
м/с

Толщина

Ширина

1 – 4

500 – 2000

0,3 – 2,5

4 – 10

500 – 1500

0,15 – 0,3

10 – 20

1500 – 2500

0,1 – 0,15

20 – 50

2000 – 4000

0,06 – 0,1
Для полного выпрямления листы пропускают через валки от трех до пяти раз. Качество правки проверяется щупом при помощи линейки. При этом контролируется стрела прогиба на 1 м длины. По действующим стандартам на листовой прокат допускается кривизна листа в следующих пределах (мм на 1 м длины):


Толстолистовая сталь:

обыкновенного качества



12

качественная

8

Тонколистовая сталь:

обыкновенного качества


15

качественная, группы:

I группа

II группа

III группа

IV группа


4

8

10

12

Правка труб в основном производится так же, как и прутков круглого сечения, т. е. на ручных и фрикционных правильных прессах и на правильно-калибровочных станках.
1.3. Разметка листового проката
После правки производится операция разметки. При разметке деталей аппаратуры, помимо припусков на обработку приходится учитывать припуски на деформацию и конструктивные припуски. Припуски на деформацию назначают с учетом предстоящего изменения формы заготовки в результате обработки давлением (гибки, вальцовки, вытяжки и т. п.). Конструктивные припуски приходится назначать в тех случаях, когда соединение деталей, например сварка или пайка, склейка внахлестку, вынуждает делать их больших размеров, чем это следует из номинальных размеров изделия.

При изготовлении аппаратов разметка в большинстве случаев производится на листовом материале. Вырезанную по этой разметке заготовку часто затем сворачивают в пространственную фигуру. Поэтому заготовки из листового материала называют развертками.

В условиях серийного производства для разметки применяют шаблоны, которые изготавливают из тонколистовой стали, жести или картона. Контур шаблона копируют на размечаемый лист.

При разметке наносят и прокернивают следующие линии, необходимые для вырезки деталей: контрольные контуры детали, контуры вырезов и отгиба, припусков, фасок и скосов, центров закругления прямоугольных вырезов и отверстий. При разметке обычными измерительными и разметочными инструментами (масштабными линейками, циркулями, рейсмусами, чертилками, кернерами и др.), устанавливаемыми «на глаз», степень точности разметки находится в пределах от ±0,2 до ±0,5 мм. При использовании инструментов с большей степенью точности (штангенциркулей, штангенрейсмусов, индикаторов, угломеров с нониусом, синусных линеек, точных кернеров) точность разметки составляет от ±0,1 до ±0,3 мм. И только разметка на специальных разметочно-сверлильно-расточных станках может иметь точность до ±0,01 мм.
1.4. Резка заготовок
Резку металлов выполняют двумя способами – механическим (холодным) и тепловым (термическим огневым).

Механическая резка может быть двух видов: без снятия стружки (гильотинные, дисковые, комбинированные пресс-ножницы) и со снятием стружки (отрезание резцом, фрезерование, резка дисковой пилой). По производительности процесса и затратам на технологические материалы предпочтительной является резка без снятия стружки.

Резка на гильотинных ножницах. В гильотинных ножницах нижний неподвижный нож 3 (рис. 1.2) укреплен на станине, а подвижный нож 2 обычно для уменьшения усилия резания наклоненный под углом 1–6, на ножевой балке, приводимой в движение кривошипно-шатунным механизмом. Ножницы имеют стол, прижим для удержания разрезаемого листа и регулируемый упор для нарезки повторяющихся отрезков полос одинаковой ширины. Движение прижима согласовано с движением верхнего ножа. Тяжелый маховик 1, выполняющий также работу шкива, создает запас энергии, необходимый для резания.

Расположение режущих кромок ножей под углом ? друг к другу обеспечивает постепенность и, следовательно, плавность резания. Этот угол влияет на усилие реза и на его качество. Чем больше угол ?, тем меньше усилие реза, но ниже его качество. Когда качество реза не имеет значения, тогда резку ведут под углом 11, который считается предельным, вызывающим выталкивание листа из-под ножей и сильную его деформацию.

Длина ножей гильотинных ножниц доходит до 4 м и позволяет резать лист вдоль всей его ширины. Гостированы следующие пределы основных параметров гильотинных ножниц: 1) толщина разрезаемых листов – от 1 до 60 мм с временным сопротивлением металла 500 МН/м2; 2) ширина разрезаемых листов – от 1000 до 3200 мм; 3) число ходов ножа в минуту от 10 до 100.



Рис. 1.2. Резка листового проката на гильотинных ножницах
(схема привода):

1 – маховик; 2 – подвижный нож; 3 – неподвижный нож

Резка на гильотинных ножницах получила широкое распространение для листового проката толщиной до 30 мм. Резку проката толщиной 40–60 мм применяют реже из-за неудовлетворительного качества реза и необходимости в большинстве случаев последующей обработки на кромкострогальных станках. Кроме того, гильотинные ножницы для резки проката большой толщины очень громоздки и менее эффективны, чем автоматы для газовой резки.

Качество резки существенно влияет на выполнение последующих операций. Повышение ее точности позволяет уменьшить объем пригоночных работ и снизить трудоемкость сборки и сварки узлов и аппаратов в целом. Точность резки повышают надежным удержанием листа от смещения в процессе резки и правильным выбором величины усилия прижима, которые в процессе резки по величине не изменяются и составляют 15–20 % номинального усилия ножниц.

Дисковые ножницы позволяют производить, помимо прямолинейной резки, круговую и фигурную резку.

На рис. 1.3 изображена схема резки на дисковых ножницах ножами с горизонтальными и наклонными осями.




Рис. 1.3. Резка листового проката на дисковых ножницах:

а – с горизонтальными осями ножей (в двух проекциях);
б – с наклонными осями ножей


Установлены следующие пределы параметров резки на дисковых ножницах: 1) толщина листа для резки – от 2,5 до 25 мм; 2) скорость резки: наименьшая (для фигурной резки) – не более 2,0–2,5 м/мин; наибольшая (для прямолинейной и круговой резки) – не менее 6–7,5 м/мин; 3) диаметр ножей – от 50 до 300 мм (увеличивается с утолщением разрезаемого металла).

Комбинированные пресс-ножницы объединяют листовые ножницы и дыропробивной пресс, поэтому могут одновременно резать листовой прокат и пробивать отверстия.

К тепловым способам резки относится кислородная и электродуговая резка. Кислородная резка подразделяется на газокислородную и кислородно-флюсовую.

Процесс газокислородной резки заключается в следующем. Первоначально металл в месте реза подогревают до температуры его воспламенения пламенем горючей смеси, поступающей в концентрически расположенные подогревательные каналы, затем пускают струю режущего кислорода; разогретый до температуры воспламенения металл начинает сгорать с интенсивным выделением тепла. Лежащие ниже слои металла разогреваются этим теплом и теплом подогревательного пламени и также сгорают в струе режущего кислорода. При сгорании металла образуются шлаки, которые в расплавленном состоянии выдуваются кислородной струей из разреза. Поэтому резаки состоят из нагревательной кислородно-газовой горелки и соединенной с ней трубки так называемого режущего кислорода. Для подогрева металла при газокислородной резке применяют ацетилен, водород, природный газ, нефтегаз, пары горючих жидкостей (керосина и бензина) и др. Наиболее распространена ацетиленокислородная резка.

Резку начинают с кромки листа. Сначала зажигают подогревательное пламя, а затем, когда металл кромки накалится добела, пускают режущий кислород. По мере образования сплошного реза резак перемещается по заданной линии. Когда требуется начать резку внутри контура листа, то в этом месте рекомендуется просверлить отверстие диаметром не менее 5 мм. Скорость резки должна строго соответствовать толщине, расходу газа и давлению кислорода. При слишком большой скорости резака резка может прекратиться, так как металл не успеет нагреться до температуры воспламенения. При недостаточной скорости может произойти оплавление кромок, и рез будет иметь неравномерную ширину и поверхность.

Из металлов, применяемых в аппаратостроении, этим способом разрезают малоуглеродистые и низколегированные стали толщиной от 3 до 300 мм. При содержании углерода в стали свыше 0,5 % процесс газокислородной резки ухудшается, а при содержании углерода более 1 % – делается невозможным. Обычная газокислородная резка меди, алюминия и их сплавов невозможна из-за их большой теплопроводности и высокой температуры плавления их окислов. Большая теплопроводность препятствует концентрации тепла в зоне резки, а тугоплавкие окислы мешают дальнейшему окислению металла и удалению расплавленных частиц.

Процесс кислородно-флюсовой резки и необходимое оборудование, разработанные в МГТУ им. Н.Э. Баумана и в институте ВНИИАвтоген, применяются для резки нержавеющих сталей толщиной от 10 до 100 мм. Сущность этого способа заключается в том, что порошкообразный флюс, состоящий в основном из железа с небольшой добавкой некоторых флюсующих компонентов, увлекается кислородной струей из бункера в ацетилено-кислородный резак и вместе с режущей струей кислорода поступает в зону реакции. Разрезаемый металл предварительно подогревают в месте начала резки подогревательным пламенем. Сгорая в кислороде, флюс выделяет дополнительное тепло и повышает температуру процесса настолько, что образующиеся при резке тугоплавкие окислы расплавляются и выдуваются кислородной струей из зоны резки.

Кроме ручной кислородной резки, широко применяется машинная, при которой резак в требуемом направлении перемещается механически. Машины для газовой резки подразделяются на переносные и стационарные.

Переносные машины – тележки, представляющие собой самоходные резаки. Они могут устанавливаться как непосредственно на разрезаемом листе, так и на переносном направляющем рельсе. Машины типа ПП, выпускаемые отечественной промышленностью, имеют электрический привод. Направление резания осуществляется посредством прямолинейного или криволинейного жесткого копира (изготавливаемого обычно из проката углового профиля), специального полужесткого рельса, циркульного устройства или от руки.

Машины ПП-1 имеют один резак и развивают скорость до 1,5 м/мин. Применение машин ПП-2, снабженных двумя резаками, ускоряет выполнение таких работ, как вырезка фланцев, а также одновременно с резкой позволяет производить снятие фаски.

Стационарные машины представляют собой установки, в которых разрезаемый лист металла укладывается на неподвижном столе, а резак или блок нескольких резаков укрепляется на каретке. Движения каретки по заданной траектории обычно автоматизированы и осуществляются при помощи копировального устройства по металлическим шаблонам-копирам или по контуру вырезаемой детали, вычерченному на бумаге. В первом случае копирный палец, жестко связанный с кареткой, обкатывает плоский копир. Во втором случае машина снабжена кинематически связанной с кареткой фотокопировальной головкой, автоматически придерживающейся кромки или оси контурной линии чертежа.

Электродуговая резка применяется для разрезания углеродистой и низколегированной сталей толщиной от 10 до 200 мм, легированной и высоколегированной сталей, алюминия, меди и их сплавов, титана толщиной от 6 до 25 мм. При электродуговой резке нагрев разрезаемого металла до температуры плавления производится дугой, возникающей между электродом и металлом. Расплавленный металл из полости реза удаляется струей газа, которая может быть окислительной (тогда применяется воздух или кислород) или инертной (тогда применяется аргон или водород). Электродуговая резка значительно уступает кислородной резке вследствие большого расхода электродов, малой производительности и низкого качества реза.

Обработка кромок. Обработку кромок производят: 1) для удаления заусенцев, наплывов и поврежденного слоя металла, оставшихся после резки и механической обработки, для образования обычных фасок; 2) для подготовки к сварке, пайке и склейке. В первом случае размеры притупления кромок незначительны и форма обработанной поверхности простая. Снятие на кромках заусенцев и выравнивание поверхностей выполняются напильниками, пневматическими молотками, пневмо- и электрошлифовальными машинами и на точильных станках. Во втором случае кромки под сварку подготавливают для получения заданной геометрической формы кромки, которая обеспечивает правильное формирование сварного шва. При этом форма кромок может быть различной: под углом с прямолинейным скосом кромок, с притуплением кромок и без него, фасонного профиля. Разделку прямолинейных кромок под сварку выполняют на кромкострогальных, кромкофрезерных и продольно-строгальных станках. При обработке на кромкострогальных станках относительно неподвижно закрепленного на столе с помощью пневмо- или гидроприжимов листа перемещается строгальная каретка-суппорт. Принцип работы кромкофрезерных станков аналогичен кромкострогальным, но вместо суппорта со строгальными резцами применяют фрезерные головки с фрезами (торцевыми, концевыми, цилиндрическими, дисковыми и фасонными).

Разделка кромок под сварку на деталях типа тел вращения (на обечайках, фланцах и т. п.) выполняется на карусельных и токарных станках. Форму и размеры кромок под сварку контролируют плоскими шаблонами.

Наиболее экономично сочетать резку с разделкой кромок под сварку. На машинах для газокислородной резки это можно делать при резке заготовок из листового проката, а на токарных станках – при резке заготовок из труб большого диаметра.
1.5. Гибка
При изготовлении аппаратов очень часто приходится изменять форму заготовки гибкой. Так, например, обечайки больших размеров изготавливают составными, из предварительно согнутых кусков листового материала. Необходимую форму трубам также придают гибкой.

Процесс гибки в холодном состоянии сопровождается деформацией поверхностных слоев изгибаемых деталей. Слои, расположенные у внутренней поверхности изогнутой детали, испытывают сжатие, а слои, расположенные у наружной поверхности, – растяжение. Для предупреждения образования трещин на наружных поверхностях избегают малых радиусов гибки. Предельная наименьшая величина радиуса гибки зависит от механических свойств материала и в общем случае должна быть такой, чтобы напряжения растяжения не превышали 0,8 предела прочности при растяжении.

Гибка заготовок обечаек. Наиболее распространенным оборудованием для гибки заготовок обечаек являются трехвалковые вальцы (рис. 1.4). Их основными рабочими частями являются два нижних валка 2, имеющих принудительное вращение, и верхний валок 1, свободно сидящий на своей оси. От его положения по высоте зависит радиус гибки. Вальцы снабжены двумя электродвигателями – для сообщения вращения нижним валкам и для вертикальных перемещений верхнего валка. Вращение нижних валков и, следовательно, движение изгибаемого листа реверсируется.





Рис. 1.4. Гибка листового проката на трехвалковых вальцах:

1 – верхний валок; 2 – нижние валки
Полное изгибание происходит за несколько проходов, причем перед каждым новым проходом верхний валок на некоторую величину опускается вниз. По окончании гибки одна из опор верхнего валка отводится в сторону, что позволяет снимать готовую заготовку.

Гибка на вальцах не обеспечивает необходимую кривизну по всему периметру обечайки, и она получается такой, как на рис. 1.5.

Для предотвращения этого перед гибкой предварительно подгибают концы на вальцах при помощи загибочной матрицы (см. рис. 1.5, а), которая представляет собой заранее изготовленную и достаточно жесткую форму для подгибки или на гидравлических кромкогибочных прессах с помощью сменных гибочных штампов (см. рис. 1.5, б). На рис. 5,б изображены два положения – перед началом подгибки и после ее окончания. Гибочные штампы – сменные, их кривизна соответствует кривизне обечайки. Правильность формы предварительно подогнутых концов проверяется при помощи шаблона и щупа.





Рис. 1.5. Подгибка кромок обечайки:

а – без выполнения подгибки; б – при помощи гибочной
матрицы; в – при помощи гибочных штампов.

На рис. 1.6 изображены виды брака, которые могут быть при гибке на вальцах. Перекос кромок (см. рис. 1.6, а) получается в том случае, если в начале гибки край листа был перекошен относительно осей валков. Конусность (рис. 1.6, б) возникает при непараллельности валков относительно друг друга. Прогиб валков, возникающий при чрезмерном усилии, с которым заготовка зажимается между валками, приводит к образованию бочкообразности (см. рис. 1.6, в). Чрезмерная кривизна (см. рис. 1.6, г) получается в результате излишнего сближения валков к концу гибки. Овальность (см. рис. 1.6, д) возникает в результате изменения усилий, с которыми заготовка зажимается между валками.
Р
ис. 1.6. Виды брака при гибке цилиндрических обечаек на вальцах:

а – перекос кромок; б – конусность; в – бочкообразность;

г – чрезмерная кривизна; д – овальность


Гибка труб. В аппаратах применяются не только прямые трубы, характерные для кожухотрубных теплообменных аппаратов, но и изогнутые. Поэтому процесс гибки труб в аппаратостроении очень распространен.

При гибке труб происходит пластический изгиб с характерным для него объемным напряженно-деформированным состоянием материала трубы в местах изгиба. В результате этого уменьшается толщина наружных стенок трубы, утолщаются внутренние стенки, а также образуется овальность сечения трубы. Внутренние стенки могут получаться волнистыми, со складками.

Величина этих деформаций резко возрастает с уменьшением толщины стенок труб, в связи с чем наибольшие трудности в сохранении правильной формы возникают при гибке тонкостенных труб. Тонкостенными принято считать трубы, у которых толщина стенки меньше 0,06 наружного диаметра трубы.

До настоящего времени все еще распространена гибка с предварительным заполнением труб (обычно песком) и с подогревом мест изгиба. При этом один конец заготовки трубы закрывают пробкой и в трубу насыпается сухой речной песок. Для достижения большей плотности заполнения трубки с песком встряхивают на вибраторах, после чего закрывают пробкой другой конец.

Такой способ гибки удобен тем, что без применения сложной оснастки и оборудования он обеспечивает высокое качество гибки. При этом не возникает чрезмерных деформаций, недопустимых напряжений, трещин и т. п. Однако набивка труб наполнителем, его удаление, очистка труб от остатков наполнителя делают этот процесс трудоемким. Кроме того, его удорожают расходы, связанные с подогревом труб, а также с приобретением и содержанием в необходимом состоянии наполнителя. Поэтому применение этого способа целесообразно только в таких случаях, как гибка труб по месту, гибка со сложным направлением (в разных плоскостях), гибка деталей большого ассортимента при малом объеме производства, гибка в индивидуальном производстве.

В остальных случаях целесообразно использование современных высокопроизводительных средств холодной гибки труб без их предварительного заполнения сыпучим или легкоплавким материалом. Предупреждение недопустимых деформаций здесь обеспечивается гибкой в условиях, когда стенки изгибаемого участка трубы оказываются в плотно замкнутом пространстве как снаружи, так и изнутри.

Схема гибочного устройства, наиболее часто применяемого в трубогибочных станках, в двух разных положениях изображена на рис. 1.7. Основными частями этого устройства являются: гибочный ролик 4 с зажимом 3, ползун 1 и дорн 2. Исходное положение устройства показано на рис. 1.7, а. Труба надевается на дорн и закрепляется в зажиме ролика. Затем включается механизм вращения ролика. Последний, поворачиваясь вместе с зажимом и трубой, стаскивает ее с дорна. При этом ползун увлекается трубой влево. Профиль ручьев ролика и ползуна точно соответствует наружной поверхности трубы. Вместе с дорном они препятствуют деформации трубы в поперечном сечении и образованию складок на внутреннем вогнутом участке трубы. Трубогибочные станки имеют как ручной, так и механический привод. Наиболее совершенные из них являются автоматами.


Рис. 1.7. Устройство для гибки труб:

а – исходное положение; б – в процессе гибки трубы;
1 – ползун; 2 – дорн; 3 – зажим; 4 – гибочный ролик
Изготовление змеевиков. На рис. 1.8 показано простое приспособление для навивки на токарном станке круглых змеевиков из красномедных и алюминиевых труб, а также из стальных труб небольших диаметров. Его левый конец закрепляется в трехкулачковом патроне, а правый поддерживается центром задней бабки.





Рис. 1.8. Приспособление для навивки трубчатых змеевиков

Заготовка трубы закрепляется при помощи костыля. При навивке змеевика шпинделю станка сообщают медленное вращение. Профиль винтовой канавки на поверхности приспособления должен точно соответствовать наружному диаметру навиваемой трубы. Учитывая некоторую упругость змеевика, диаметр оправки по впадинам винтовой канавки делают несколько меньшим, чем внутренний диаметр готового змеевика. Для создания лучших условий формирования змеевика иногда используют обкатный ролик, держатель которого закрепляется в резцедержателе суппорта. После навивки задняя бабка отводится, конец змеевика освобождается и змеевик свинчивается с оправки.

При наличии необходимой оснастки змеевики можно навивать и на трубогибочных станках.
1.6. Основные требования к сварным конструкциям
аппаратов

Большое количество соединений в аппаратах СКВ являются сварными, поэтому при проектировании аппаратов вопросам сварки следует уделять большое внимание.

Рассмотрим основные способы сварки, используемые для аппаратов, изготавливаемых из малоуглеродистых сталей.
  1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации