автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Развитие теории, технологии и оборудования для холодной гибки тонкостенных труб с воздействием на трубу вращающимся деформирующим инструментом

На правах рукописи

004606202

Козлов Александр Васильевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ, ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ГИБКИ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ С ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ТРУБУ ВРАЩАЮЩИМСЯ ДЕФОРМИРУЮЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ

Специальность 05.02.09 «Технологии и машины обработки давлением»

Технические науки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 4 ИЮН 2010

Магнитогорск 2010

004606202

Диссертация выполнена в ГОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск)

Научные консультанты - доктор технических наук, профессор

Лакирев Сергей Григорьевич;

доктор технических наук, профессор Шеркунов Виктор Георгиевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Богатов Александр Александрович; доктор технических наук, профессор Яковлев Сергей Сергеевич;

доктор технических наук, профессор Чукин Михаил Витальевич.

Ведущее предприятие - ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (РосНИТИ), г. Челябинск.

Защита состоится 29 июня 2010 г., в 15-00 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.111.03 при Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.

Автореферат разослан <¿4» мая 2010 г. Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для рациональной компоновки трубопроводов и других изделий, изготавливаемых из труб, требуется большое количество их криволинейных участков. Гибка труб является основной операцией технологического процесса изготовления криволинейных деталей трубопроводов. Она широко применяется в коммунальном хозяйстве, различных отраслях общего и специального машиностроения: автостроении, самолетостроении, нефтяной и газовой промышленности и т.д. В то же время качественная гибка тонкостенных труб диаметром более 40...50 мм в холодном состоянии затруднена, а в ряде случаев и невозможна, поскольку сопровождается такими нежелательными для последующей эксплуатации явлениями как сплющивание поперечного сечения, образование гофр и изломов на внутренней части трубы, что обусловлено значительными изгибающими усилиями, поэтому не удается получить радиусы гиба менее 3,5-4,5 диаметра трубы.

Гибка труб диаметром 100-200 мм и выше на такие радиусы гиба как правило осуществляется в горячем состоянии с применением узкозонального нагрева токами высокой частоты (ТВЧ). Часть криволинейных вставок в трубопроводы изготавливается путем проталкивания нагретой трубы через рогообразный сердечник-дорн.

Методы горячей гибки требуют исключительно дорогостоящего и энергоемкого технологического оборудования. Достаточно сказать, что станки для горячей гибки стоят в десятки раз дороже станков для холодной гибки и затрачивают на операцию в сотни раз больше энергии. Например, станок для холодной гибки труб диаметров до 100 мм имеет мощность 14 киловатт, а станок для горячей гибки аналогичных труб - более 200 киловатт.

Поэтому исследование и совершенствование процесса гибки труб в холодном состоянии, в котором значительное снижение изгибающих усилий обеспечивается без нагрева является крупной и актуальной научно-технической проблемой.

Работа выполнена в соответствии с федеральной межвузовской научно-технической программой «Конверсия и высокие технологии» в 1997-2000 гг. (шифр проекта - 109-1-57 «Гибка труб с раскатыванием»), грантами правительства Челябинской области, комплексным планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО ЮУрГУ.

Цель работы. Повышение эффективности процесса холодной гибки труб и улучшение качества изделий при формообразовании криволинейных элементов из тонкостенных труб при воздействии на изгибаемую трубу вращающимся деформирующим инструментом - раскатником или обкатником.

Научная новизна работы

1. Впервые разработана и реализована математическая модель холодной гибки труб с воздействием на изгибаемую трубу в очаге деформации вращающимся деформирующим инструментом. В результате анализа полученных дан-

ных выявлен и научно обоснован механизм существенного снижения усилия гибки. Теоретически определены технологические условия, соблюдение которых обеспечивает возможность получения криволинейных элементов с малыми (до 1,5 Бт) радиусами гиба при одновременном снижении в 2-4 раза изгибающего момента, необходимого для осуществления процесса.

2. Разработан комплекс аналитических математических моделей, реализация которых позволила впервые установить взаимовлияние параметров осуществления процесса и характеристик деформирующего оборудования, а так же определить их влияние на геометрию сечений (поперечных и продольных) криволинейных участков получаемых изделий. В частности теоретически определен и экспериментально подтвержден диапазон рабочих натягов, позволяющих достигать снижение усилий и обеспечивать высокое качество формы поперечного сечения криволинейных участков трубопроводов. Выявлено влияние на точность изделий скорости подачи трубы, так снижение подачи с 160 до 40 мм/мин уменьшает усилия гибки на 20...25 % и снижает овальность в 1,5-2 раза.

3. Впервые теоретически обоснована целесообразность раскатывания изгибаемой трубы двумя парами диаметрально расположенных деформирующих элементов (ДЭ), что обеспечивает возможность получения малых (до 1,5ВТ) радиусов гиба. Показано, что применение 4-элементного инструмента с попарно расположенными ДЭ обеспечивает снижение овальности трубы в 3-5 раз.

4. Разработана общая методика проектирования рационального технологического процесса холодной гибки труб с дополнительным воздействием на изгибаемую трубу вращающимся деформирующим инструментом.

Практическая ценность работы

1. Разработаны рекомендации по назначению основных технологических параметров гибки точных крутозагнутых отводов: натяга, скорости подачи трубы, количества и углового расположения ДЭ в раскатном и обкатном инструментах, величины вылета инструментов относительно центра гиба. Их применение в промышленном производстве позволяет новому методу холодной гибки успешно конкурировать с горячей гибкой труб.

2. Разработана гамма станков для холодной гибки горячекатаных и сварных труб диаметром 20...219 мм из сталей обыкновенного качества, нержавеющих сталей и цветных металлов. Комплексные испытания показали, что холодная гибка труб с раскатыванием обеспечивает требуемое качество изделий, не уступая изделиям полученным горячей гибкой.

3. Выполнена комплексная оценка влияния новой технологии гибки на структуру и свойства получаемых изделий.

4. Оборудование для гибки с раскатыванием внедрено на более чем 30 предприятиях. Организован серийный выпуск оборудования для холодной гибки труб с раскатыванием-обкатыванием, организовано опытно-промышленное производство отводов и других изделий из тонкостенных труб.

5. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 120100 «Технология машиностроения»,

220301 «Автоматизация технологических процессов и производств», 150201 «Машины и технологии обработки металлов давлением».

На защиту выносятся

1. Механизм дополнительного циклического воздействия на изгибаемую трубу вращающимся раскатником, обеспечивающий снижение изгибающих усилий в 2-3 раза.

2. Теоретическое обоснование условий наиболее эффективного воздействия на изгибаемую трубу вращающимся раскатником с малым числом ДЭ.

3. Результаты экспериментальных исследований по оценке влияния натяга, скорости подачи трубы и количества ДЭ в раскатнике на усилия гибки и овальность поперечного сечения получаемых изделий.

4. Оборудование и инструменты для холодной гибки тонкостенных труб.

5. Технология холодной гибки тонкостенных труб различных диаметров, раскатываемых с большими натягами.

6. Результаты внедрения новой технологии и оборудования в производство.

Реализация результатов работы. По результатам теоретических и экспериментальных исследований предложены новая технология, оснастка и инструмент для гибки труб в холодном состоянии, которые испытаны в производственных условиях и внедрены на более чем 20 предприятиях РФ, в том числе АО «Ашинский металлургический завод», ОАО «Усть-Катавмежрайгаз», РСП «Уралсантехэнерго» г. Уфа, МУ «Городское коммунальное хозяйство» г. Златоуст, ООО «ГросКом» г. Златоуст, ФУГП «Усть-Катавский вагоностроительный завод» и др. Организован серийный выпуск трубогибов для холодной гибки труб диаметрами 40-150 мм с воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскатником на Саранинском заводе кузнечно-прессового оборудования (Свердловская область).

Внедрение обеспечило (по сравнению с холодной гибкой труб с помещением внутри них цилиндрических дорнов):

- расширение технических возможностей холодной гибки труб;

- расширение диапазона труб, изгибаемых в холодном состоянии с 020...40 мм до 050...200 мм;

- уменьшение радиуса гибас (3,5...4)БТ до (1,5...2)БТ;

- снижение брака изделий по гофрообразованию на 40.. .50%;

- повышение точности поперечного сечения изделий на 20...30%;

- снижение себестоимости изделий на 20...30 %.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийском научно-техническом семинаре «Перспективные процессы формообразования металлов с локально-подвижным очагом пластической деформации», г. Ижевск, 1993 г.; Международной выставке «Дни Челябинской области в Москве», посвященной 850-летию г.Москвы, 1997г.; на Российской школе-конференции по проблемам проектирования неоднородных конструкций, г. Миасс 1996-2002 гг.; на IV Международной конференции «Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов»

г. Барнаул, 1997 г.; на Международной выставке «Трубы. Лента. Проволока», г. Челябинск, 1997 г.; на II Международной научно-технической конференции «Проблемы пластичности в технологии», г. Орел, 1998 г.; на I и II Международных специализированных выставках-конференциях «Машиностроение. Прогрессивные технологии», г. Челябинск, 1997-98 гг.; на Международной научно-технической выставке, г. Сиань (КНР), 1997-1998 гг. на Международной конференции «Передовые технологии на пороге XXI века», посвященной 145-летию со дня рождения В.Г. Шухова г. Москва, 1998 г.; на II Международной научно-технической конференции «Проблемы пластичности в технологии», г. Орел, 1998 г.; на Международной электронной научно-технической конференции «Перспективные технологии автоматизации», г. Вологда, 1999 г.; на Международной научно-практической конференции «Технология, инновация, качество», г. Казань, 1999 г.; на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий», г. Волгоград, 1999 г.; на Международной конференции «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», г. Самара, 1999 г.; на IV Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии», г. Курск, 1999 г.; на Международной научно-технической конференции «Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении и строительстве», г. С. Оскол, 1999 г.; на Первой Международной электронной научно-технической конференции «Автоматизация и информатизация в машиностроении» г. Тула, 2000 г.; на Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении», г. Тюмень, 2000 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии-2000», г. Пермь, 2000 г.; на Международной конференции «Снежинск и наука», г. Снежинск, 2000 г.; на Международной научно-технической конференции «Машиностроение и металлообработка-2003», г. Кировоград, 2003 г.; на 29 Международной конференции по металлообработке, г. Хайфа (Израиль) 2003 г.; на Международной научно-технической конференции «Теория и технология процессов пластической деформации-2004», г. Москва, 2004 г.; на Международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства», г. Курган, 2006 г.; на научно-технических конференциях ЮУрГУ, 1994-2009 гг.

Публикации по теме диссертационной работы. Основное содержание диссертации отражено в 81 печатной работе автора, в том числе в 10 изданиях, рекомендованных ВАК, в 2 научных монографиях и учебном пособии с грифом УМО.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов основного текста, общих выводов и списка литературы.

Объем работы. 274 страницы машинописного текста, в том числе 257 рисунков, 33 таблицы. В списке использованной литературы содержится 190 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние вопроса, задачи исследования

Вопросы повышения эффективности процессов гибки труб рассматривались в работах исследователей А.И. Гальперина, Ф.В. Мосина, E.H. Мошнина, С.М. Султана-Заде, М.Н. Горбунова, Б.С. Дмитриева, В.Г. Гребенкина, H.A. Доллежаля, В.К. Долгова, И.И. Михлина, Э.Л. Мельникова, C.B. Серикова, Г.Р. Херсонского и др. В них отмечалось, что способ гибки трубы определяет процесс пластического течения металла и процесс деформации трубы, поэтому правильным выбором того или иного способа можно не только достигнуть требуемой производительности, но и создать условия, обеспечивающие заданную точность формы трубы в продольном и поперечном сечении, разностенность, радиус гиба, минимальный расход материала, рациональные условия монтажа трубопровода и его эксплуатации в целом.

Анализ технической и патентной литературы позволил выявить основные способы гибки труб и установить их достоинства и недостатки по силовым, энергетическим и точностным показателям.

1. Гибка труб чистым изгибающим моментом без дополнительных воздействий. К его недостаткам относятся: необходимость обеспечения весьма значительных усилий и мощности; невозможность обеспечить радиус гиба менее 4DT; образование гофр, так как потеря устойчивости сжимаемых волокон труб происходит раньше, чем достигается пластичное состояние материала. Таким образом, гибка достаточно тонкостенных труб, возможна только при наличии дорнов, оправок или иного заполнителя полости трубы, которые ограничивают высоту образующихся гофр.

2. Гибка с общим нагревом изгибаемой трубы. При нагреве до 760...920 °С в 2-3 раза снижаются Стт и ав, что снижает усилия гибки и обеспечивает возможность получения криволинейных отводов с радиусом гиба (2,5...3,5)DX. В то же время необходимость нагрева резко удорожает производство и требует, как правило, специализированного оборудования.

3. При гибке труб с узкозональным нагревом ТВЧ соседние холодные участки трубы не дают нагретому участку сплющиваться, что значительно уменьшает риск появления гофр, высокая температура в зоне нагрева (900... 1100°С) позволяет снижать усилия гибки в 5-7 раз. Но для гибки труб 050... 100 мм требуются два генератора с мощностью по 100 кВт каждый.

4. Гибка трубы при действии внутреннего гидростатического давления. Усилия гибки и гидростатическое давление создают сложнонапряженное состояние в стенках трубы, которое описывается при помощи диаграммы пластичности Треска - Сен-Венана. Когда окружные растягивающие напряжения Ü2 достигают величины ат, продольные аь создающие изгибающий момент, могут быть сколь угодно малы, а состояние материала трубы будет удовлетворять условию текучести.

Однако при давлении, приближающемся к величине 2ЬоуТ)х (где Ь - толщина стенки трубы), когда трубу можно изогнуть сколь угодно малым изгибающим моментом, появляется опасность взрывного разрушения трубы при гибке.

К тому же, поскольку компоненты тензора деформаций и тензора скоростей пластических течений пропорциональны компонентам девиатора напряжений, гидростатическим способом можно обеспечить только очень незначительные изменения кривизны трубы.

Вследствие этого реально удается снизить изгибающий момент только в 2 раза, не удается получить крутозагнутые отводы, не исключается образование гофр и искажение профиля поперечного сечения.

5. Гибка проталкиванием трубы через рогообразный дорн с увеличивающимся диаметром. Окружные напряжения сразу достигают стт без опасности взрывного разрыва трубы. Теоретически изгибающий момент может быть сколь угодно мал. Однако при этом требуется увеличить исходный диаметр трубы на 40...50%. Такие деформации трубы без нагрева обеспечить невозможно. Все это сильно усложняет конструкцию оборудования и технологию. Такая гибка осуществляется, как правило, на специализированных предприятиях.

Таким образом, можно сделать вывод, что главными недостатками приведенных способов гибки труб являются либо большие усилия гибки и, как следствие, плохое качество изделий, либо большие энергозатраты и высокая стоимость оборудования. Однако хорошо видно, что потенциальные возможности снижения усилия гибки за счет создания сложнонапряженного состояния материала трубы превосходят возможные снижения усилия гибки за счет нагрева трубы. К этой группе относится холодная гибка труб, раскатываемых в процессе гибки с большими натягами, разработанная в ЮУрГУ. Она устраняет большинство вышеперечисленных недостатков.

Сущность технологии гибки труб с раскатыванием заключается в следующем. При вращении со2 раскатника (рис. 1 а), заведенного в трубу с достаточно большим натягом, в каждой точке кольцевой зоны раскатывания возникает знакопеременный изгиб (рис. 1 б), при котором изгибные напряжения кратковременно достигают предела текучести ат- В результате, при приложении относительно небольшого изгибающего усилия Ш1 происходит гибка в перемещающейся кольцевой зоне раскатывания. Аналогично этому возможно воздействие на изгибаемую трубу вращающимся обкатником.

Однако применение данного способа ограничено тем, что неизвестны режимы гибки труб различного диаметра и материала (натяг, скорость подачи трубы и количество деформирующих элементов и т.д.) на малые радиусы гиба, отсутствие надежного оборудования для реализации этой технологии при изготовлении крутозагнутых отводов, отсутствие инженерной методики проектирования операций гибки и рекомендаций по использованию получаемых изделий в трубопроводах различного назначения. Предварительные результаты экспериментальной проверки нового метода, проведенные кафедрой ТМСИ ЮУрГУ совместно с предприятиями «Трубодеталь» (Челябинская область) и СПКБ «Про-

ектнефтегазспецмонтаж» (Челябинский филиал), показали возможность применения нового метода лишь для получения пологих элементов трубопроводов. Возможность воздействия на изгибаемую трубу вращающимся обкатником ими практически не рассматривалась, хотя характер деформаций изгибаемой трубы при ее обкатывании аналогичен.

а) б)

Рис. I. Гибка труб, раскатываемых с большими натягами

Исходя из цели настоящей работы, необходимо решить следующие задачи.

1. Теоретически обосновать метод гибки труб с раскатыванием-обкатыванием и определить условия, обеспечивающие существенное снижение усилий гибки и возможность получения криволинейных элементов с малыми (до 1,5БТ) радиусами гиба.

2. Экспериментально проверить теоретически выявленные закономерности.

3. Определить влияние основных технологических факторов на точность и другие качественные показатели изделий.

4. Разработать на этой основе технологии холодной гибки тонкостенных труб с раскатыванием 0 20...200 мм.

5. Разработать оборудование для холодной гибки с раскатыванием -обкатыванием тонкостенных труб большого диаметра.

6. Провести комплексное исследование материала структуры и свойств материала получаемых изделий.

7. Внедрить результаты исследований в производство и учебный процесс.

2. Теоретическая оценка возможностей метода гибки труб с раскатыванием

Широко известно раскатывание отверстий с поверхностным пластическим деформированием материала с целью снижения шероховатости отверстия. При этом применяют небольшой натяг (0,005...0,1 мм) и большое число деформирующих элементов, чтобы снизить деформации тонкостенных деталей. Применение большого числа деформирующих элементов позволяет приблизить форму инструмента к форме раскатываемого отверстия, что в сочетании с малым

натягом обеспечивает минимальные деформации раскатываемых деталей. При гибке же с раскатыванием именно за счет знакопеременных изгибных деформаций стенок трубы обеспечивается снижение изгибающих усилий. Это позволило предположить, что возможно разработать параметры новой технологии холодной гибки труб с дополнительным воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскатником, заведенным в трубу с большим натягом. Теоретические обоснования этого способа холодной гибки были предварительными и весьма приблизительными.

В качестве рабочей гипотезы, объясняющей существенное снижение изгибающего усилия, можно предположить участие двух механизмов.

При раскатывании с малым числом деформирующих элементов (3-4) дополнительная энергия подводится в технологическую систему в виде знакопеременного изгиба стенок трубы. Действие этого механизма можно представить как нагружение стержня или полосы циклическими знакопеременными поперечными нагрузками и растягивающей или сжимающей силой.

Первый механизм заключается в том, что возможно необратимо и неограниченно растягивать элемент конечной (или бесконечно малой) длины силой, заведомо недостаточной для возникновения напряжений, достигающих предела текучести, если при этом изгибать элемент знакопеременным моментом в плоскости действия растягивающих сил, при котором достигается пластическое состояние материала элемента (рис. 2). За счет небольшой растягивающей силы пластические шарниры становятся несимметричными, причем нейтральный слой сдвигается то выше, то ниже. В результате за каждый цикл знакопеременного изгиба элемент удлиняется на некоторую величину, а суммарное удлинение ничем не ограничено.

Рис. 2. Образование пластических шарниров при продольных циклических нагрузках

Мы считаем, что этот механизм не только участвует в снижении усилий гибки трубы, но и вызывает раздачу диаметра трубы при раскатывании.

Поскольку из-за растягивающих окружных сил изгибные напряжения не вполне симметричны, общая картина выглядит так, как будто средний слой ОО] растягивается импульсными напряжениями одного знака и растягивает за собой выше- и нижележащие слои. Заметим, что чем больше число деформирующих элементов (роликов или шариков) (рис. 3 а), тем больше возрастают растягивающие усилия, а распределения нормальных напряжений в сечениях А и В становятся все более асимметричными, тем быстрее будет происходить увеличение диаметра трубы и потеря натяга. То есть число шариков или роликов в раскатке не должно быть чрезмерно большим (рис. 3 б)

Рис. 3. Распределение нормальных напряжений в сечениях трубы: а - гибка с большим количеством деформирующих элементов; б - гибка с малым количеством деформирующих элементов

Второй механизм (рис. 4) заключается в неограниченном удлинении элемента под действием сравнительно небольшой растягивающей силы при условии, что элемент изгибается достаточно большим знакопеременным моментом в плоскости, перпендикулярной действию растягивающей силы, что аналогично явлению снижения сил при гибке труб с внутренним гидростатическим давлением.

циклических нагрузках

Для проверки описанных выше механизмов была произведена серия принципиальных экспериментов. Для проверки действия первого механизма была изготовлена трехроликовая вальцовка (рис. 5), а для проверки действия второго I механизма была изготовлена деформирующая головка, состоящая из двух пар выпуклых и вогнутых роликов (рис. 6).

При перемещении головки на специальном приспособлении вдоль растягиваемой с тарированной силой полосы в одном случае ее знакопеременный из: гиб создается в направлении действия растягивающей силы, а в другом - в направлении перпендикулярном действию силы. В экспериментах использовались полосы из различных материалов: свинцовые, алюминиевые, бронзовые и стальные. Как правило, за один рабочий ход деформирующей головки удлине-' ние полосы составляло от 0,3 до 2 мм в зависимости от величины растягивающей силы. Механизмы продолжают «работать», а полоса удлиняться вплоть до удвоения начальной длины полосы.

Таким образом, изгиб тонкостенного элемента резко снижает потребные силы для удлинения (или укорочения) элемента в любом направлении, как для сил, лежащих в плоскости циклического изгиба, так для сил, перпендикулярных

плоскости циклического изгиба, да и под произвольным углом. Таким образом, все составляющие пространственного изгиба при контакте стенок трубы с шариками или роликами «работают» на снижение потребного момента изгиба трубы.

Рис. 5. Трехроликовая Рис. 6. Установка и головка для поперечного

вальцовка изгиба полосы

Для уточнения общей картины распределения напряжений и деформаций и определения их величин в различных участках изгибаемой трубы было выполнено компьютерное моделирование процесса гибки с раскатыванием.

Моделирование выполнено с использованием лицензионного комплекта MSC.Mars для условий, экспериментально реализованных на опытно-промышленной установке для гибки труб с раскатыванием. Это в итоге позволило выполнить сравнение полученных теоретических и опытных данных. Моделирование осуществлено для следующих исходных данных: диаметр трубы - 60 мм; толщина стенки трубы - 3,5 мм; материал трубы - сталь 10; радиус гиба — 100 мм; угол гиба - 0-45°;

диаметр шариков в раскатнике - 16 мм; количество шариков в раскатнике - 3; натяг (обжатие) - 1 мм; скорость вращения раскатника - 500 об/мин; скорость подачи-0,1 мм/об.

Результаты моделирования позволили получить графические изображения полей напряжений и деформаций и их количественные оценки. Анализ позволяет сделать ряд выводов и заключений.

В деформируемой трубе возникает достаточно сложное и неоднородное по сечению напряженно-деформированное состояние. В верхней части заготовки

преобладают растягивающие тангенциальные и продольные напряжения, а в нижней - сжимающие.

Радиальные напряжения (рис. 7) носят циклический характер и зависят от положения деформирующих элементов. Поскольку в качестве последних используются шарики, то и площадь контакта заготовки и инструмента локализируется в небольшое пятно, постоянно перемещающееся по внутренней поверхности трубы со скоростью, определяемой скоростью вращения раскатника. При этом в месте контакта возникают сжимающие радиальные напряжения, а в стенках трубы, где контакта нет, появляются растягивающие напряжения. Таким образом, в радиальном направлении металл подвергается чередующимся сжимающим и растягивающим напряжениям.

Характерной особенностью процесса является наличие протяженной зоны внеконтактной деформации. Этот факт объясняется тем, что помимо локального воздействия на стенки трубы со стороны деформирующих элементов, происходит и изгиб трубы гибочным роликом, приводящий к тому, что толщина наружной (относительно гибочного ролика) стенки трубы существенно уменьшается, а у прилегающей к ролику стенки толщина увеличивается. При этом если судить по общей интенсивности деформации, наружные слои трубы испытывают существенно (в несколько раз) превосходящую деформацию по сравнению со слоями, прилегающими к гибочному ролику.

Был выполнен более подробный анализ результатов компьютерного моделирования радиальных напряжений.

Определим площади участков изгибаемой трубы, оказывающих незначительное сопротивление изгибу. По графику распределения (рис. 8) радиальных напряжений общая площадь сечения трубы составляет около 2200-2300 мм2.

Выделим отдельно участки, находящиеся в напряженном состоянии близком к пределу текучести (рис. 9), т. е. не оказывающие сопротивление изгибу. По расчетам они составляют около 35-40 % от общей площади сечения. Примерно 20 % площади сечения также находится в частично напряженном состоянии — до 50 % от предела текучести. Таким образом, расчетное сопротивление изгибу не превышает половины площади поперечного сечения трубы.

¡ЯК

Рис. 7. Радиальные напряжения (продольное сечение)

Рис. 8. Распределение радиальных напряжений (поперечное сечение - различные положения раскатного инструмента)

Рис. 9. Расчет площадей поперечного сечения, не оказывающего сопротивления изгибу

С использованием компьютерной модели гибки трубы были определены численные значения толщин стенок (рис. 10) в сечениях А-А и Б-Б, соответствующие углам гиба 15° и 30°. По этим значениям были построены графики изменения толщин стенок трубы (рис. 11) в поперечном сечении. Как видно из графиков, происходит заметное уменьшение толщины наружной стенки вследствие ее удлинения. Величина утонения наружной стенки достигает 28 % от исходной толщины стенки трубы (при радиусе гиба 2Dy). Наблюдается небольшое утонение по средней линии трубы (не более 2,5 %) и утолщение внутренней стенки (в пределах 2,7-7,5 %).

Для сравнения результатов, полученных при компьютерном расчете, были произведены измерения толщин стенок труб диаметра 60 мм, согнутых по новой технологии в различных сечениях (рис. 12). Построены графики, на которых показаны средние величины толщин стенок трубы в различных точках, полученных в результате компьютерного (рис. 13) и натурного экспериментов (рис. 14).

Сравнивая результаты компьютерного моделирования с реальными значениями толщин стенок можно сделать вывод о том, что отклонение не превыша-

ет 6-8 %. Это свидетельствует об адекватности разработанной компьютерной модели реальному процессу гибки с раскатыванием.

Рис. 12. Результаты измерения толщин стенок в натурном образце изогнутой трубы в сечении В-В

Ь. мм 4Л5 4

3.7? 3,5 3,25

Рис. 10. Изменение толщины стенок Рис. 11. График изменения толщины

изгибаемой трубы в сечениях А-А и Б-Б стенок в сечениях А-А и Б-Б

1 3 ? о 11Ш5Р191123

Точки замера

-Я» А-А

я-®*!, TÍ4

J i % 71 Vi

л fe

'él í\ J..8 í. . ■

' : / : : V

1 3 5 7 9 И 13 15 1" 19 2123

' jo-4 - Точки чзмера

--г, —Компьютерный эксперимент

Z Л Натурный эксперимент

Рис. 13. Изменение толщины внешней стенки трубы при компьютерном моделировании

Рис. 14. Сравнение толщин стенок трубы

Следует отметить, что полное исследование напряженно-деформированного состояния, возникающего в очаге деформации предлагаемого процесса гибки трубы, сопряжено с определенными техническими трудностями, связанными с большими затратами машинного времени ЭВМ. Так на реализацию настоящей задачи было потрачено более 200 часов машинного времени ЭВМ. По нашему мнению для решения тех задач, которые поставлены в настоящей работе, необходимо разработать аналитическую математическую модель, которая с минимальными затратами, но с приемлемой для практического использования точностью позволила бы определить основные технологические параметра процесса гибки.

При построении этой модели рассмотрим процесс деформации стенок трубы при холодной гибке труб, раскатываемых с небольшим числом деформирующих элементов (шариков или роликов), но с большими натягами, достаточными для достижения пластического состояния трубы, вплоть до образования пластических шарниров. Рассмотрение контактной задачи в условиях упруго-пластического состояния оболочки весьма трудоемко (рис. 15 а).

Но возможны две схемы приближенных расчетов, легко осуществляемых проводится с точностью, достаточной для инженерно-технических целей.

По схеме рис. 15 6 распределенное по поверхности ДЭ давление приближенно заменяется суммой сосредоточенных сил. Эта схема позволяет легко получить нижнюю оценку сил на ДЭ, необходимых для достижения пластического течения материала по всей толщине трубы - Ртш = я Ь~ сту.

Верхнюю же оценку минимально необходимого натяга, при котором гарантировано наступает упругопластическое напряженное состояние оболочки, проще всего получить на примере кольца, с точностью до множителя (1-р2) эквивалентного оболочке, нагруженной линейно распределенными силами (см. рис. 15 в).

Рис. 15. Расчетные схемы разной степени приближенности

На первом этапе расчета определяем максимальные радиальные силы раскатывания, при которых кольцо находится в предельно упругом напряженном состоянии (рис. 16).

Рис. 16. Схема воздействия сил на поперечное сечение трубы

Величина напряжений в различных сечениях по дуге будет различна и определяется характером изменений, возникающих в сечениях нормальных сил и изгибающих моментов.

Расчетные зависимости для определения предельных упругих деформаций при нагружении кольца радиальными силами: от действия нормальных растягивающих сил

(Ом ="

PR

(

4Eh sin2

sm(2yj

от действия изгибающих моментов

Им ="

PR

2 sin2

sin-

2л

2n

2n . , л — sm :: n

где I - момент инерции кольца.

Следовательно, натяг кольца N = 2(<Вм + Вм).

Расчет деформации от действия предельных радиальных усилий в случае образования пластического шарнира производится по теореме Кастильяно. Определив удлинение криволинейного стержня ВАВ от изгибающего момента М (рис. 17), из геометрических соображений найдем предельный натяг для упруго-пластического напряженного состояния, который равен удвоенному произведению деформации

■5м

Н =

So _ 5М

. я

sin — п

sm

Таким образом могут быть определены предельные упругий и пластический натяги для труб различного диаметра и различной толщины (рис. 18).

При некотором предельном значении радиальных сил кольцо (так же как и оболочка) не способно далее сопротивляться внешним нагрузкам и деформиру-

А

Рис. 19. Нагружение равномерно разнесенными радиальными силами

Рис. 20. Схема деформаций дуги ВАВ

ется как многозвенный шарнирный механизм. На рис. 19 показан шарнирный механизм, образованный при нагружении кольца п равномерно разнесенными по окружности предельными радиальными силами с образованием 2п пластических шарниров. Каждая дуга АВ поворачивается как жесткое звено с угловой скоростью со вокруг своего полюса мгновенного вращения С. При этом пластические шарниры В со скоростью V движутся по радиусу от центра, а пластические шарниры А с той же скоростью - к центру.

Р, кНм РбОхЗ

Т^ 2,0

Рассматривая каждую дугу АВ как жесткое звено, поворачивающееся вокруг своего полюса вращения С под действием равномерно разнесенных радиальных сил с угловой скоростью ю, из схемы деформации дуги (рис. 20) можно определить минимальный натяг, необходимый для образования пластических шарниров: Н = 1,2 Я2 а2 от / ЕЬ (1 - 0,0555 а2).

Рис. 17. Схема деформации криволинейного стержня ВАВ от изгибающего момента

О 1 2 3 4 5 6

„ Н. мм

Диапозон натягов

Рис. 18. График диапазона натягов для трубы 060x3 из стали 20

При образовании пластических шарниров ширина упругой зоны в точках В и А равна нулю. Но момент изгиба М(ф) в поперечном сечении с изменением текущего угла ф изменяется по зависимости, близкой к квадратичной, поэтому ширина упругой зоны от углового положения точки - практически линейная функция:

Ь2от

1-

(«"-а)2

~ • 2« 2з1п -

Ь от

2(<р - а)2

где Ь - толщина стенки трубы; ат - предел текучести материала трубы; а - угол между деформирующими элементами в раскатнике.

Тогда из рис. 21 очевидно, что около 0,4 площади поперечного сечения (площадь заштрихованных участков) при достаточно малой скорости подачи трубы по сравнению со скоростью вращения раскатника вообще не оказывает сопротивления продольным усилиям. Однако и это еще не все, так как и в не-заштрихованной упругой зоне существуют значительные внутренние напряжения поперечного направления, и в соответствии с диаграммой Треска - Сен-Венана лишь половина площади упругой зоны оказывает полное сопротивление продольным усилиям. Оставшаяся часть (0,2...0,3 общей площади поперечного сечения) оказывает сопротивление в среднем на 50 %. Иначе говоря, раскатываемому с минимально необходимым натягом сечению трубы с толщиной стенки И по сопротивлению изгибу трубы эквивалентно нераскатываемое сечение со средней толщиной стенки

К =Ь - 0,4 Ь - (0,4.. .0,6)11 /4 * (0,45... 0,5) ¡1.

Рис. 21. Схема распределения нормальных напряжений в сечении

Таким образом, при минимальном натяге момент, потребный для гибки труб, снижается не менее чем в 2 раза. При значительном увеличении натяга можно обеспечить еще большее снижение момента гибки.

В то же время в результате действия механизма циклического характера, который при пластическом знакопеременном изгибе приводит к неограниченному удлинению сколь угодно малыми растягивающими силами, будет происходить удлинение периметра поперечного сечения трубы. При этом скорость этого уд-

линения, а значит скорость раздачи диаметра и падения натяга пропорциональны величине растягивающих сил N (рис. 22).

Рис. 22. Схема деформаций дуги ВАВ при значительном увеличении натяга

Для уяснения этого механизма удлинения рассмотрим стержень, нагружаемый знакопеременным моментом М, так что средняя линия принимает кривизну ±1/р (рис. 23). Пусть относительная толщина стержня h/p достаточно велика, чтобы пренебречь толщиной упругого слоя (2у):

2y=2paT/E«h.

Тогда М~МТ во всех сечениях стержня.

Рис. 23. Схема циклического механизма удлинения стенки трубы

При приложении к стержню растягивающих сил >1, как бы ни были малы эти силы, пластические шарниры становятся асимметричными, а нейтральный слой сдвигается на величину £ Нетрудно видеть, что

М>}/2ат.

При изгибе только нейтральный слой не испытывает ни удлинения, ни укорочения, следовательно, средний слой стержня и в случае рис. 23 а, и в случае рис. 23 б, то есть при изгибе обоих знаков, испытывает удлинение

А1'=(1/рЖ

а за полный цикл знакопеременного изгиба

Д1=2ДГ=21£/р=(1/р)(Тчг/стт). В целом увеличение диаметра за один оборот раскатника составит

то есть следует назначать натяг, несколько больший минимального

Н = Нтш +шЛОо6щ,

где ш - количество оборотов раскатника, приходящееся на одно сечение трубы.

Особый интерес представляет напряженное состояние в трубе, раскатываемой двумя парами близко расположенных ДЭ, поскольку пластические шарниры образуются при тех же натягах, что и при раскатывании тремя равномерно разнесенными ДЭ. При одинаковых а обе схемы нагружения (с парными силами и равномерно разнесенными по окружности силами) при одинаковых натягах приводят к одинаковым напряженным состояниям на длинных дугах ВАВ, однако радиальные силы на спаренных ДЭ существенно меньше, что повышает их стойкость.

Кроме того, поскольку ДЭ попарно диаметральны, это должно существенно уменьшать овальность поперечного сечения трубы.

Дополнительное преимущество заключается также в том, что на коротких участках поперечного сечения трубы между парами близкорасположенных роликов, на которые опирается центральный угол (3 (рис. 24), момент почти постоянный и близок к моменту пластического шарнира. Таким образом, все короткие участки поперечного сечения трубы практически не участвуют в сопротивлении изгибу оси трубы.

Аналогичным образом происходит деформация поперечного сечения трубы при ее обкатывании и совместном раскатывании и обкатывании (рис. 25). Механизм снижения изгибающих усилий проявляется так же, как и в случае с раскатыванием.

Была выполнена оценка изменения толщины стенок изгибаемой трубы. Показано, что в зависимости от радиуса гиба утонение наружной стенки изогну-

Рис. 24. Схемы нагружения кольца

в)

той трубы достигает от 35% при радиусе гиба 1,5Б до 15% при радиусе гиба 2,50 трубы.

./Х.'"' ...■■■ ■■■'.."""■,. п юарикраччпной .гоюжи ■ .Хи-. . торт обкаткой гоэджи. У? ' /'Л:-, - .

А :/' Х ; ' .4- ': о еика фуб(.' ' :пхмк;ырубы

Рис. 25. Схема деформации поперечного сечения трубы при гибке с раскатыванием и обкатыванием

Таким образом, были теоретически определены основные механизмы, обеспечивающие снижения изгибающих усилий при гибке с раскатыванием в 2 и более раз.

3. Экспериментальная проверка выявленных закономерностей

Для проверки теоретически предсказанных закономерностей, а именно, о необходимости использования в раскатнике малого числа ДЭ, в том числе и попарно близкорасположенных, о снижении в 2 и более раз изгибающих усилий, а также для уточнения величин рабочих натягов и их влияния на точность формы поперечного сечения гнутых труб, была проведена серия натурных экспериментов.

Эксперименты проводилась на модернизированном для гибки с раскатыванием трубогибе мод ИВ-3428, предназначенном для гибки труб диаметром 50... 100 мм методом наматывания трубы на ролик-шаблон соответствующего радиуса кривизны. Модернизация заключалась в установке на серийный трубо-гиб вместо дорна раскатника с приводом его вращения и регулируемого привода вращения гибочного ролика-шаблона.

Условия проведения эксперимента

Заготовки: трубы из стали 20, наружный диаметр 60 мм, толщина стенки 4 мм, ГОСТ 3262-75.

Режимы гибки: частота вращения изгибающего ролика 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 об/мин, частота вращения раскатника 500 об/мин.

Раскатной инструмент - шариковый регулируемый по диаметру раскатник с числом шариков 3, 4 и 6. Величина натяга регулировалась и составляла 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм. Гибку проводили на радиус равный 20х, с получением криволинейных деталей трубопроводов с углом разворота торцев 90°. Образование гофр не наблюдалось.

Оценка величины Мизг осуществлялась при помощи механического динамометра (рис. 26), основой которого является упругая балка 1, передающая изги-

бающие усилия от планшайбы станка 2 к ролику-шаблону 3. По величине ее изгиба определяли величину изгибающего момента.

Результаты измерения изгибающего момента и параметры труб представлены на графиках (рис. 27). В проведенном эксперименте (рис. 27 а) при гибке трубы без раскатывания (Н=0) изгибающий момент соответствовал 10 240 Н/м. При использовании нового метода изгибающий момент снижается в 2,5...3,5 раза (см. рис. 27 а, б).

Из графика (см. рис. 27 б) видна тенденция увеличения изгибающего момента с увеличением подачи. Таким образом, при гибке труб следует выбирать минимальную подачу, которая обеспечивает заданную производительность. Эту рекомендацию подтверждает график (рис. 27 г), на нем хорошо видна тенденция к снижению погрешностей формы с уменьшением подачи.

Из графиков (см. рис. 27 а, б) видно, что изгибающий момент несколько больше при использовании 4-шариковой раскатки с 2-мя парами близкорасположенных ДЭ, но одновременно с этим, она дает лучшее качество поперечного сечения трубы (см. рис. 27 в, г).

Аналогичные эксперименты были проведены с заготовками труб диаметрами: 57, 60, 76, 89, 102 и 108 мм с толщинами стенок от 2 до 8 мм, изготовленные из сталей обыкновенного качества: Ст.З, Ст.5, Ст.20. Гибку производили на различные радиусы гиба: 1,50,. 20т, 2,5 От, 3 О.,. Для каждого диаметра трубы и радиуса гиба был использован свой ролик-шаблон. В результате были уточнены рациональные технологические параметры для гибки труб различных диаметров, радиусов гиба и толщин стенок.

Измерение величины утонения наружной стенки изогнутой трубы с использованием ультрозвукового толщиномера подтвердил теоретические расчеты с учетом допустимых расхождений (рис. 28).

Процесс гибки с воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскат-ником или обкатником вызывает существенное по сравнению с исходными изменение структуры и свойств материала, из которого изготовлена труба.

Рис. 26. Динамометр механический

Мизг, кНм

2 /\у 1 )

....

Н, мм

Мизг, кНм

2

1 5, мм/мин

40

80

120 160 б)

£ б

О 5

д л

►ч 4

с;

3 з

ы

° 2

Г"

^—К > у--;»

2

/

■

8,

мм/мин

0,5 1,0 1,5 2,0 В)

40

80

120 г)

160

Рис. 27. Результаты экспериментов: 1 - графики для трехшарикового раскатника; 2 - графики для четырехшарикового раскатника с попарным расположением ДЭ

ад

5.5 5,0 4,5 4.»

с (хчеые, км

Л-А - Л у,_....

/ \

/ V \ *

t V

Рис. 28. График изменения толщины стенки трубы 0133x6 изогнутой на 90° при Ягиба= 2&Г

г .1 4 5 й 7 8 V 10 ИПШ Ш16 ЯИичжя

Изменение свойств может оказать серьезное влияние на надежность трубопроводов и других изделий, в которых могут найти применение криволинейные элементы трубопроводов, изготовленные по новой технологии.

Для уточнения возможностей их использования в трубопроводах различного назначения было выполнено комплексное исследование влияния применяемой технологии на структуру и основные механические и эксплуатационные свойства получаемых изделий. При этом исследованию подвергались образцы, взятые из различных участков изогнутых труб и с прямых недеформированных участков. Исследования деталей, изготовленных из сталей марок 10 и 20 дали следующие результаты.

Оценка микроструктуры проводилась на микроскопе МИМ-10 и Неофот при увеличениях от 50 до 500 раз. В результате воздействия раскатника на внутренней поверхности трубы образуется тонкий слой с ярко выраженной строчечно-стью (рис. 29). Внутренних дефектов не обнаружено.

Измерение прочности деформированных участков показало, что предел текучести и временное сопротивление увеличивается на 15...40 %. Отмечено значительное уменьшение относительного удлинения (до 10... 15 %).

Рис. 29. Микроструктура образца внутренней стенки трубы

Сравнительные показатели основных механических свойств для труб из стали марки 10 приведены в табл. 1.

Таблица 1

№ образца Наименование образца Предел текучести, МПа Временное сопротивление, МПа Относительное удлинение, %

1 Образец из трубы, непод-вергнутый гибке (эталон) 382,8 462,5 20

2 Образец внутренней стенки изогнутой трубы 488,4 746,1 15

3 Образец боковой стенки изогнутой трубы 570,8 792,4 14

4 Образец наружной стенки изогнутой трубы 591,7 730,6 14

Проведенные исследования свидетельствуют также о том, что после отжига пластические свойства практически восстанавливаются.

По нашей просьбе в НИИ «БашНИПИнефть» были проведены испытания на коррозионную стойкость. Отмечено повышение коррозионной стойкости раскатанных изделий на 20...30%. Скорость коррозии деформированных образцов составила в среднем 2,6 г/(м2-ч), что позволяет отнести их к группе весьма стойких. Гнутые отводы выдержали гидравлическое испытание давлением 40 МПа, так как не обнаружено течи, потения в основном металле, видимых и остаточных деформаций, трещин или признаков разрыва, отклонений от первоначальных параметров не выявлено.

Поскольку трубопроводы и их элементы подвергаются знакопеременным нагрузкам, вызванным сезонными температурными деформациями гидравлическими ударами и другими факторами, были проведены испытания на циклическую прочность. Проведенные исследования показали, что отводы выдержали испытания на циклическую прочность, отклонений по геометрическим размерам и каких-либо дефектов (трещин, гофр), признаков разрушения металла не обнаружено. В результате испытаний на циклические нагрузки выявлено, что гнутый отвод 90° 060x4 имеет повышенную устойчивость к воздействию механических нагрузок (рис. 30).

Рис. 30. Испытания гнутого отвода на циклические нагрузки

При сжатии этого отвода до полного разрушения, изменение геометрических параметров (смятие) в зоне гиба произошло при достижении усилия равного 2040 кг. А у отвода 90° 057*4 по ГОСТ 17375-01 изменение геометрических параметров (смятие) в зоне гиба произошло при достижении усилия равного 1470 кг. В то же время, как это уже отмечалось выше, при гибке с раскатыванием отмечается заметное уменьшение толщины наружной стенки трубы до 10...35 % в зависимости от радиуса гиба. Это утонение, однако, вполне компенсируется повышением механических свойств. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что криволинейные элементы трубопроводов, получаемые гибкой с

раскатыванием-обкатыванием могут применяться по заключению Ростехнадзора в ответственных трубопроводах. Разработано ТУ 1468-001-45669812-2003 на «Отводы гнутые», получаемые холодной гибкой с раскатыванием.

4. Разработка оборудования для гибки труб с раскатыванием и обкатыванием

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований было разработано несложное по конструкции оборудование для холодной гибки труб. Предварительная проверка возможных принципиальных схем гибки показала, что наиболее эффективно и просто применение схемы гибки с использованием ролика-шаблона в сочетании с механизмом раскатывания как это было при проведении экспериментов. Разработка оборудования велась по двум направлениям: путем модернизации серийно выпускаемого оборудования для холодной гибки и создания оригинальных установок. В частности была выполнена модернизация серийно выпускаемых Саранинским заводом кузнечно-прессового оборудования станков мод. ИВ-3228 и ИВ-3430 (рис. 31). Установка на эти станки механизма раскатывания трубы позволила существенно повысить технологические возможности этих станков (табл. 2).

Таблица 2

СХГТ-1 СХГТ-2 СХГТ-3 СХГТ-4 СХГТ-5 СХГТ-6

Основные характеристики станков (на базе ТР-6) (на базе ИВ-3428 (на базе ИВ-3430

С раскатыванием С обка-тываниек

1. Параметры трубы: - наибольший наружный 36 57 114 159 219 219

диаметр - наименьший наружный 22 28 42 57 108 _

диаметр - толщина стенки 2 3-4 2,5-6 2,5-8 5-10 5-10

- наибольшая длина заго- 400 1000 1700 2000 2500 6000

товки

2. Радиус гиба (1,5-2,5)0 (3-5)Э

3. Наибольший угол гиба 180 180 180 180 90 90

4. Мощность электродвигателя, кВт:

- главного привода 1 3 2,2 2,2 14 14

- привода инструмента - 1 2,2 4,8 10 10

5. Охлаждение инструмента Водяное

6. Габариты станка, мм: - длина 900 3500 2600 3000 4500 6000

- высота 300 1200 1400 1400 2300 2000

- ширина 600 1200 1200 1300 1300 1200

■в

ШЖ

■ & ЛзШШ

шШ

Рис. 31. Модернизированный трубогиб модели ИВ-3430 для гибки труб диаметром 50-150 мм

Выполнена модернизация токарного станка мод. ТР-6, позволившая осуществлять качественную гибку труб диаметра 20—50 мм. Разработано и внедрено в производство несколько оригинальных установок для гибки труб диаметров 15-30 мм, 40-100 мм, 100-200 мм (рис. 32).

Рис. 32. Станок для гибки труб 0 100-200 мм

Для гибки труб с внутренним покрытием, в частности полиэтиленовым, спроектирована опытно-промышленная установка для гибки труб диметра до 200 мм с воздействием на изгибаемую трубу вращающегося обкатника (рис. 33, 34).

Рис. 33. Схема устройства обкатной головки

Рис. 34. Кинематическая схема станка для гибки труб с обкатыванием

Все оборудование прошло производственные испытания и внедрено в производство.

5. Технология гибки труб, раскатываемых с большими натягами

В основу технологического процесса гибки труб, раскатываемых с большими натягами, положены результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерностей гибки труб с раскатыванием, а также опыт холодной гибки с помещением внутри трубы цилиндрического дорна.

Применение раскатывания с большими натягами при гибке труб создает ряд особенностей, которые необходимо учитывать при разработке технологического процесса гибки. В частности, необходимо задавать ряд таких технологических параметров гибки, как натяг, скорость подачи трубы, число ДЭ в раскатнике, величину вылета раскатки, которые сильно влияют на силовые и точностные характеристики процесса гибки. Для выбора этих параметров разработана таблица их рациональных величин. Кроме того, необходимо производить оценку утонения наружной стенки трубы и величины минимально допустимого натяга согласно выбранным технологическим параметрам.

В процессе гибки при отклонении технологических параметров от рациональных величин могут возникнуть погрешности. Их можно избежать, произведя подналадку станка согласно разработанной таблице с набором возможных дефектов, причинами появления и рекомендациями по их устранению. Поэтому предлагается следующая схема построения технологического процесса гибки труб раскатываемых или обкатываемых с большими натягами (рис. 35).

Рис. 35. Проектирование технологии холодной гибки труб с раскатыванием-обкатыванием

6. Внедрение в производство технологии и оборудования для гибки труб с раскатыванием

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать новую технологию холодной гибки труб и оборудование для ее реализации.

Изделия, получаемые гибкой с раскатыванием, используются как элементы трубопроводов, пологие вставки и крутоизогнутые отводы, калачи, утки. Они могут быть использованы в качестве декоративно-защитных изделий таких, как защитные решетки автомобилей, полотенцесушители, дверные ручки, элементы мебели (рис. 36).

Рис. 36. Изделия, получаемые холодной гибкой с раскатыванием-обкатыванием

Так станки, работающие по методу гибки с раскатыванием, в период с 1993 по 2009 гг. внедрены более чем на 20 предприятиях России и ближнего зарубежья («Усть-Катавский вагоностроительный завод», г. Усть-Катав в 1999 г., РСП «Уралсантехэнерго», г. Уфа 2000 г., «Челябэнерго», г. Златоуст 2004 г., «Про-катмонтаж», г. Магнитогорск 1996 г., ООО «Полигран», г. Махачкала 1997 г., АО «Ашинский металлургический завод», г. Аша 2001 г., ООО «Трилогия Плюс», г. Челябинск 2004 г. и др.). Этими предприятиями налажен массовый выпуск отводов гнутых, получаемых холодной гибкой с раскатыванием изгибаемой трубы как для собственных нужд, так и для реализации на сторону. Со-

вместно с ООО «Саранинский завод» налажен серийный выпуск станков для холодной гибки с раскатыванием тонкостенных труб диаметрами 40-100 мм и 50-150 мм. На этом же предприятии изготовлен станок для гибки труб с обкатыванием, на котором производится массовый выпуск отводов диаметром 200 мм с внутренним полиэтиленовым покрытием.

Результаты настоящего исследования внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальностям 151001 «Технология машиностроения» и 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств». 150201 «Машины и технологии обработки металлов давлением».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Приведенные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные исследования развивают и дополняют теорию холодной деформации труб, а в совокупности с представленными конструкторско-технологическими разработками позволяют эффективно решить крупную народнохозяйственную проблему производства криволинейных деталей трубопроводов, применяемых в различных отраслях промышленности.

1. Установлено, что при циклическом знакопеременном изгибе тонкостенного упругопластического элемента, с образованием пластических шарниров, наблюдается явление необратимого пластического сжатия или растяжения элемента вдоль действия сил произвольного направления и величины, в том числе во много раз меньшей величины силы, при которой должна начаться пластическая деформация данного элемента в отсутствие циклического изгиба.

Тем самым выявлен основной механизм значительного снижения момента при гибке крутоизгибаемых отводов с учетом воздействия на трубу вращающегося раскатника, заведенного в нее с большим натягом.

2. Теоретически установлено и экспериментально доказано снижение изгибающих усилий в 2-4 раза при воздействии на изгибаемую трубу вращающегося раскатника или обкатника.

3. Теоретически установлен и экспериментально подтвержден диапазон рабочих натягов для образования сложнонапряженного состояния стенок трубы при гибке труб с раскатыванием или обкатыванием.

4. Экспериментально установлены технологические параметры гибки, влияющие на усилия гибки и качество изделий, а именно:

- в диапазоне рабочих натягов существует зона рациональных натягов, при которых усилия гибки минимальны;

-снижение подачи с 160 до 40 мм/мин уменьшает усилия гибки на 20...25 % и уменьшает овальность в 1,5-2 раза;

- использование раскатников и обкатников с малым количеством ДЭ (3 или 4) позволяет обеспечить наименьшие радиальные силы, при этом применение 4-элементного раскатника требует на 15...20 % больших усилий гибки по сравнению с 3-элементным раскатником, но снижает овальность в 3-5 раз.

5. Разработана методика построения технологического процесса холодной гибки труб с дополнительным воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскатником-обкатником. Даны рекомендации по выбору рациональных величин основных технологических параметров гибки. Установлены погрешности и дефекты, возникающие при гибке с раскатыванием, и указаны пути их устранения.

6. Разработана гамма оборудования для реализации новой технологии. При этом возможна модернизация серийного выпускаемого оборудования для гибки труб (станки модели ИВ-3428 и ИВ-3430) или же создание оригинальных установок. В результате расширен диапазон диаметров изгибаемых труб (у станка мод. ИВ-3428 с 050 мм до 0108 мм, у станка мод. ИВ-3430 с 0100 мм до 0159 мм) и уменьшен радиус гиба с (3,5...4)DT до (l,5...2)DTno сравнению с серийно выпускаемыми станками для холодной гибки труб. Разработанное оборудование обеспечивает качественную гибку тонкостенных и особо тонкостенных труб из различных материалов в диапазоне диаметров 20-200 мм. Подтверждена возможность качественной гибки труб диаметром свыше 200 мм.

7. Результаты исследований широко внедрены в производство и учебный процесс, налажен серийный выпуск трубогибов для гибки труб с раскатыванием.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Козлов, A.B. Математическое моделирование процессов в машиностроении: учебное пособие / A.B. Козлов, И.П.Дерябин, А.Г. Схиртладзе. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. - 207 с.

2. Козлов, A.B. Исследование процессов формообразования отверстий мерными инструментами: монография / A.B. Козлов, И.П. Дерябин. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. - 251 с.

3. Козлов, A.B. Технология и оборудование холодной гибки тонкостенных труб: монография / A.B. Козлов, A.B. Бобылев. - Челябинск: ЮУрГУ, 2007. - 169 с.

4. Новая технология холодной гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. -1997. - JV» 6. - С. 68-69.

5. Козлов, A.B. Изучение влияния холодной гибки труб с раскатыванием на структуру и свойства металла / A.B. Козлов, И.В. Чуманов, A.B. Бобылев // Известия вузов. Черная металлургия. -1999. - № 6. - 33-35.

6. Козлов, A.B. Оценка иатягов и усилий при гибке труб с раскатыванием /

A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник ЮУрГУ. - 2004. - № 5 (34). - С. 125-131.

7. Козлов, А.В.Опыт гибки тонкостенных труб в холодном состоянии / A.B. Козлов,

B.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич //Технология машиностроения. - 2008. - № 10 - С. 21-22.

8. Козлов, A.B. Контроль состояния материала труб при гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов И Контроль. Диагностика. -2008. -№ 11. - С. 49-53.

9. Козлов, A.B. Напряженное состояние в трубе при ее гибке с раскатыванием п парами близко расположенных деформирующих элементов / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич // Вестник машиностроения. -2009. - № 8. - С. 67-70.

10. Козлов, A.B. Компьютерное моделирование процесса гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов // Известия ТулГУ. Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Вып. 4. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 28-33.

11. Козлов, A.B. Влияние холодной гибки с раскатыванием на толщину стенок изгибаемой трубы / A.B. Козлов, В.Г. Шеркупов // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. - 2009. -№3.- С. 32-34.

12. Козлов, A.B. Механизмы снижения усилии гибки труб при их раскатывании с большими натягами / A.B. Козлов, В.Г. Шеркупов, Я.М.Хилькевич // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. - 2009. - № 4. - С. 36-39.

13. Козлов, A.B. Разработка оборудования для холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов // Вестник МГТУ им. Носова. - 2010. - № 1. - С. 50-51.

14. Козлов, A.B. Комплексное исследование свойств материала отводов гнутых, получаемых гибкой с раскатыванием / A.B. Козлов, В.Г. Шеркупов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2007 -№ 25. - Вып. 10.

15. Козлов, A.B. Моделирование напряженно-деформированного состояния труб при их холодной гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, В.А, Родионов // Наука, Технологии. Инновации: материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых: в 7 ч. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. -Ч. 1. - С. 87-89

16. Козлов, A.B. Новая технология гибки труб / A.B. Козлов, С.Г. Лакирев, Я.М. Хильке-вич И Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. - Челябинск: ЧГТУ, 1993.-С. 73-76.

17. Эффект снижения усилия при гибке труб, раскатываемых с большими натягами и механизм его проявления / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевпч, A.B. Козлов и др. // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. - Челябинск: ЧГТУ, 1995. - С. 36-39.

18. Экспериментальные исследования условий гибки труб с раскатыванием / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов и др. // Прогрессивные технологии в машиностроении. — Челябинск: ЧГТУ, 1996. - С. 86-90.

19. Технология и оборудование для гибки труб с раскатыванием / С.Г. Лакирев, A.B. Козлов, Ю.Г. Миков и др. // Тематический сборник научных трудов. - Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1996.-С. 86-91.

20. Козлов, A.B. Технология и оборудование холодной гибки тонкостенных труб различных диаметров / A.B. Козлов, С.Г. Лакирев, A.B. Бобылев // Материалы I Международной выставки-конференции. - Челябинск, 1997. - С. 53.

21. Особенности холодной гибки труб диаметра 100-200 мм / С.Г. Лакирев, A.B. Козлов, Ю.Г. Миков и др. // Прогрессивные технологии в машиностроении: тематический сборник научных трудов. - Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1997.

22. Теоретические исследования механизма деформации трубы при гибке с раскатыванием и экспериментальная проверка основных теоретических выводов / A.B. Козлов, С.Г., Чиненов, Ю.Г. Миков и др. // Развитие производственных технологий в вузах России / под ред. Э.М. Соколова. - Липецк: Липецкое изд-во, 1997. - С. 97-101.

23. Козлов, A.B. Оборудование для холодной гибки труб / A.B. Козлов // Материалы международной науч.-техн. выставки. - Сиань (КНР): Хай-Тянь, 1997. - 2 с.

24. Силовые параметры различных методов гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов и др.// Машиностроение: прогрессивные технологии: материалы II Международной специальной выставки-конференции. - Челябинск, 1998. - С. 71.

25. Козлов, A.B. Холодная гибка водопроводных труб диаметром 100.. .250 мм / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, В.И. Чуманов // Передовые технологии на пороге XXI века: материалы Международной конференции, посвященной 145-летию со дня рождения В.Г. Шухова. - М.: Науч.-изд. центр «Инженер», 1998. - Ч. 2. - С. 400-403.

26. Козлов, A.B. Анализ пластических процессов при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Проблемы пластичности в технологии: материалы II Международной науч.-техн. конф. - Орел: Ol ТУ, 1998. - С. 92-93.

27. Козлов, A.B. Холодная гибка с воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскатником-обкатником / A.B. Козлов, И.П.Дерябин // Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте: труды Международной конференции,- Самара: Сам-ГТУ, 1999. -Ч. I. - С. 174-175.

28. Козлов, A.B. Прогрессивная технология холодного формообразования поперечного сечения труб при их гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, И.П.Дерябин, A.B. Бобылев // Технология, инновация, качество «99»: материалы Международной науч.-практ. конф. - Казань: КНИАТ, 1999. - С. 91-92.

29. Козлов, A.B. Виброреологические эффекты, возникающие при механической обработке отверстий / A.B. Козлов, И.П.Дерябин // Вибрационные машины и технологии: сборник научных докладов IV Международной науч.-техн. конф. - Курск: КГТУ, 1999. - С. 195-197.

30. Козлов, A.B. Особенности технологической подготовки производства криволинейных участков трубопроводов гибкой с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Автоматизация и информатизация в машиностроении: сборник трудов Первой Международной электронной науч.-техн. конф. - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 49-50.

31. Козлов, A.B. Электромеханический привод установки для гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков // Автоматизация и информатизация в машиностроении: сборник трудов Первой Международной электронной науч.-техн. конф. - Тула: ТулГУ, 2000. — С. 138-139.

32. Козлов, A.B. Новая технология холодной гибки тонкостенных труб / A.B. Козлов, И.П.Дерябин // Аэрокосмическая техника и высокие технологии-2000: материалы Всероссийской науч.-техн. конф. - Пермь: ПГТУ, 2000. - С. 97.

33. Козлов, A.B. Оценка деформаций и усилий при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Новые материалы и технологии в машиностроении: сборник материалов международной науч.-техн. конф. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - С. 26-27.

34. Козлов, A.B. Изготовление криволинейных участков нефте- и газопроводов холодной гибкой с раскатыванием / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, В.И. Чуманов // Новые материалы и технологии в машиностроении: сборник материалов международной науч.-техн. конф. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - С. 96-97.

35. Козлов, A.B. Разработка технологического процесса холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Снежинск и наука: материалы Международной конференции. - Снежинск: СФТИ, 2000. - С. 109-110.

36. Козлов, A.B. Расчет рабочих натягов при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Совершенствование наукоемких технологий и конструкций: сборник научных трудов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001,- С. 19-22.

37. Козлов, A.B. Технология и оборудование для холодной гибки труб / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Материалы 29 Международной конференции по металлообработке. -Хайфа (Израиль): Технион, 2003. - С. 26.

38. Козлов, A.B. Оценка напряженного состояния в трубе при ее гибке и раскатывании п парами близкорасположенных роликов / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков A.B. Бобылев // Математическое моделирование: сборник научно-методических трудов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003.-С. 93-97.

39. Козлов, A.B. Влияние гибки с раскатыванием на коррозионную стойкость отводов / A.B. Козлов, В.А. Аймурзин // Современные технологические системы в машиностроении: материалы Международной науч.-техн. конф. — Барнаул: Изд-во АлГТУ, 2003. - С. 77-78.

40. Козлов, A.B. Определение предельных натягов и усилий при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Известия Челябинского научного центра. - 2004. -Вып. 1(22). (http://csc.as.ru/news/2004 1/2004 1 6 lr.pdf).

41. Козлов, A.B. Разработка оборудования для холодной гибки труб диаметра 20-200 мм / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, В.И. Чуманов // Теория и технология процессов пластической

деформации-2004: материалы Международной науч.-техн. конф. - М.: MULTIPRINT-МИСиС, 2004.

42. Козлов, A.B. Анализ процесса холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Теория и технология процессов пластической деформации-2004: материалы Международной науч.-техн. конф. - М.: MULTIPRINT-МИСиС, 2004.

43. Инструмент для чистовой обработки отверстий / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов и др. //A.c. № 1491676,- 1989. -Б.и. № 25.

44. Инструмент для обработки отверстий / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов и др. // A.c. № 1569098. - 1990. - Б.и. № 21.

45. Козлов, A.B. Изготовление крутоизогнутых отводов из нержавеющих сталей / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Прогрессивные технологам в машиностроении: тематический: сборник научных трудов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - С. 134-139.

46. Козлов, A.B. Теоретическая оценка натягов и усилий при холодной гибке тонкостенных труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». - Курган: Изд-во КГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 139-143.

47. Козлов, A.B. Экспериментальная оценка деформаций и остаточных напряжений изгибаемой трубы при гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, К.К. Саватеев // Вестник КГУ. Серия «Технические науки».- Курган: Изд-во КГУ, 2006. - Вып. 2. - Ч. 1. - С. 49-51.

48. Козлов, А.В.Опыт и перспективы холодной гибки тонкостенных труб / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». - Курган: Изд-во КГУ, 2006. -Вып. 2. -Ч. 1. - С. 51-52.

49. Козлов, A.B. Особенности холодной гибки труб из легированных сталей / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». - Курган: Изд-во КГУ, 2006. -Вып. 2.-Ч. 1.-С. 190-192.

50. Козлов, A.B. Комплексное исследование свойств материала отводов гнутых, получаемых гибкой с раскатыванием /A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов // Вестник ЮУрГУ. - 2007. -№25 (97).-С. 107-111.

Издательский центр Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 23.04.2010. Формат 60*84 1/16. Печать трафаретная.

_Усл. печ. л. 2,09. Уч.-изд. л. 2. Тираж 100 экз. Заказ 131/168_

Отпечатано в типографии издательского центра ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск,

пр. им. В.И. Ленина, 76

Введение

1. Состояние вопроса, цель работы и задачи исследования

1.1. Применение криволинейных деталей трубопроводов в различных отраслях промышленности

1.2. Обзор оборудования и технологии для гибки труб.

1.2.1. Холодная гибка труб

1.2.2. Гибка труб с нагревом заготовок

1.2.3. Гибка труб в штампах

1.3. Предлагаемая классификация существующих методов гибки труб.

1.4. Методы снижения дефектов криволинейных участков, возникающих при гибкс труб.

1.5. Сравнительный анализ технологических возможностей, наиболее распространенных в современном производстве методов гибки труб

1.5.1. Гибка труб изгибающим моментом в холодном состоянии.

1.5.2. Гибка труб способом «наматывания» вокруг гибочного ролика

1.5.3. Гибка труб с общим нагревом и нагревом ТВЧ

1.5.4. Гибка труб с внутренним гидростатическим давлением

1.5.5. Гибка труб проталкиванием по рогообразному сердечнику с увеличивающимся диаметром.

1.5.6. Гибка труб, раскатываемых с большими натягами

1.6. Выводы. Цель работы и задачи исследования

2. Выявление главных закономерностей процесса холодной гибки труб, раскатываемых с большими натягами

2.1. Методика моделирования процесса гибки труб с раскатыванием

2.2 Математическая (компьютерная ) модель процесса гибки труб с раскатыванием

2.2.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния изгибаемой трубы.

2.2.2. Анализ результатов компьютерного моделирования

2.3. Инженерная (упрощенная) модель напряженно деформированного состояния трубы при гибке с раскатыванием

2.3.1. Выбор исходной расчетной схемы оболочки

2.3.2. Определение предельных упругих деформаций кольца и натяга, необходимого для образования пластических шарниров.

2.3.3. Определение предельных пластических деформаций кольца и натяга, необходимого для их образования

2.3.4. Теоретическая оценка снижения изгибающих усилий при гибке труб, раскатываемых с малым числом деформирующих элементов.

2.3.5. Уточнение натяга с учетом эффекта растяжения трубы от малых растягивающих сил

2.3.6. Напряженное состояние в трубе при раскатывании ее N парами близко расположенных деформирующих элементов

2.4. Геометрическое моделирование взаимодействия раскатника с изгибаемой трубой.

2.5. Оценка утонения и утолщения стенок трубы при гибке с раскатыванием.

2.6. Оценка натягов и подач, допустимых при холодной гибке труб с раскатыванием

2.7. Выводы.

3. Экспериментальные исследования процесса холодной гибки труб с раскатыванием

3.1. Экспериментальная проверка теоретически выявленных закономерностей

3.1.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.1.2. Экспериментальное определение изгибающих усилий

3.1.3. Влияние режимов гибки на точность получаемых изделий

3.1.4. Экспериментальное определение крутящего момента на раскатном инструменте

3.2. Исследование влияния процесса гибки с раскатыванием на основные свойства элементов трубопроводов.

3.2.1. Исследование структуры отводов, получаемых холодной гибкой с раскатыванием

3.2.2. Исследование механических свойств материала отводов, получаемых холодной гибкой с раскатыванием

3.2.3. Испытания на коррозионную стойкость.

3.2.4. Гидравлические испытания

3.2.5. Контроль утонения наружной стенки трубы.

3.2.6. Испытания на циклические нагрузки

3.2.7. Экспериментальная оценка остаточных деформаций и напряжений.

3.2.8. Исследование температурных характеристик в зоне гиба.

3.3. Разработка ТУ на «Отводы гнутые»

3.4. Выводы

4. Разработка оборудования для холодной гибки труб с раскатыванием.

4.1. Принципиальная проверка возможных кинематических схем гибки с раскатыванием-обкатыванием.

4.2. Общие принципы проектирования станков для гибки с раскатыванием.

4.2.1. Разработка станков для холодной гибки труб различных диаметров на основе модернизации серийно выпускаемого оборудования

4.2.2. Разработка оригинальных конструкций трубогиба.

4.2.3. Разработка инструментов для раскатывания труб.

4.3. Выводы

5. Проектирование технологии изготовления криволинейных участков трубопроводов различного назначения

5.1. Исходные данные для проектирования.

5.2. Выбор метода гибки.

5.3. Определение размеров заготовок и выбор схемы гибки.

5.4. Выбор модели станка

5.5. Определение режимов гибки

5.6. Оценка утонения стенок.

5.7. Настройка трубогиба.

5.8. Гибка изделия

5.9. Контроль параметров изделия.

5.10. Корректировка режимов гибки и подналадка станка.

5.11. Выводы.

6. Результаты производственных испытаний и внедрение в производство технологии и оборудования для гибки труб с воздействием на изгибаемую трубу вращающимся деформирующим инструментом.

6.1. Изготовление отводов, применяемых для технологических трубопроводов

6.2. Изготовление декоративных элементов автомобилей

6.3. Изготовление криволинейных деталей для предприятий химической промышленности

6.4. Организация серийного производства станков для холодной гибки

6.5. Внедрение в учебный процесс

6.6. Выводы

Трубы имеют широкое распространение в промышленности и в быту в качестве элементов трубопроводов, транспортирующих однородные жидкости и газы; пар; продукты, содержащие твердые частицы и т.д. Для широкого применения трубопроводов требуется максимальная механизация процессов изготовления большого числа их криволинейных участков, которые служат для рациональной компоновки трубопроводов.

Гибка труб является одной из основных операций технологического процесса изготовления деталей трубопроводов. Она нашла весьма широкое и разностороннее применение в различных отраслях общего и специального машиностроения: автостроении, самолетостроении, нефтяной и газовой промышлен-ностях и т.д. В то же время в современных производственных условиях чрезвычайно сложно осуществить качественную гибку в холодном состоянии труб диаметром более 60 мм, поскольку она сопровождается нежелательными для последующей эксплуатации явлениями: утонением стенки на внешней части гиба, овализацией (сплющиванием) поперечного сечения в зоне гиба, образованием гофр и изломов на внутренней части изгибаемой трубы, что обусловлено потерей устойчивости внутренней стенки при значительных сжимающих напряжениях, поэтому не удается получить радиусы гиба менее 3,5.4,5 диаметров трубы. Гибка труб диаметром свыше 50 мм на такие радиусы гиба в основном осуществляется путем проталкивания нагретой трубы через рогообразный сердечник-дорн либо с применением узкозонального нагрева ТВЧ. Первое требует дорогостоящего технологического оборудования и осуществляется, как правило, на специализированных заводах. Второе характеризуется низкой производительностью. А ведь именно трубопроводы диаметром от 50 до 100 мм являются самыми распространенными в коммунальном хозяйстве. Криволинейные участки трубопроводов этих диаметров требуются при ежегодных ре-монтно-восстановительных работах в больших количествах.

Таким образом, на сегодняшний день основным средством снижения усилий гибки является нагрев, что требует больших энергозатрат. Поэтому исследование и совершенствование процесса холодной гибки тонкостенных труб является сложной научной и технической проблемой, а тема настоящего исследования является актуальной.

В данной работе на основе сравнительного анализа наиболее распространенных способов гибки труб намечено главное направление совершенствования процесса холодной гибки тонкостенных труб различных диаметров, а именно, дополнительное воздействие на изгибаемую трубу вращающимся раскатником-обкатником. Выявлен механизм снижения изгибающих усилий. Выполнена экспериментальная проверка данного вывода. Определены рациональные параметры режимов гибки. Разработано недорогое и простое по конструкции оборудование, а также технология, позволяющая существенно расширить технологические возможности холодной гибки.

Результаты работы внедрены более чем на 20 предприятиях Российской Федерации и стран ближнего зарубежья.

Большую помощь в работе над диссертацией оказали к.т.н., доц. Я.М. Хилькевич, к.т.н., доц. И.П. Дерябин, к.т.н., доц. Ю.Г. Миков, к.т.н., доц. A.B. Бобылев, за что автор выражает им огромную благодарность.

7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Приведенные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные исследования развивают и дополняют теорию холодной деформации труб, а в совокупности с представленными конструкторско-технологическими разработками позволяют эффективно решить крупную народнохозяйственную проблему производства

1. Установлено, что при циклическом знакопеременном изгибе тонкостенного упругопластического элемента, с образованием пластических шарниров, наблюдается явление необратимого пластического сжатия или растяжения элемента вдоль действия сил произвольного направления и величины, в том числе во много раз меньшей величины силы, при которой должна начаться пластическая деформация данного элемента в отсутствие циклического изгиба.

Тем самым, выявлен основной механизм значительного снижения момента при гибке крутоизгибаемых отводов с учетом воздействия на трубу вращающегося раскатника, заведенного в нее с большим натягом.

2. Теоретически установлено и экспериментально доказано снижение изгибающих усилий в 2-4 раза при воздействии на изгибаемую трубу вращающегося раскатника или обкатника.

3. Теоретически установлен и экспериментально подтвержден диапазон рабочих натягов для образования сложнонапряженного состояния стенок трубы при гибке труб с раскатыванием или обкатыванием.

4. Экспериментально установлены технологические параметры гибки, влияющие на усилия гибки и качество изделий, а именно:

- в диапазоне рабочих натягов существует зона рациональных натягов, при которых усилия гибки минимальны;

-снижение подачи с 160 до 40 мм/мин уменьшает усилия гибки на 20. .25 % и уменьшает овальность в 1,5-2 раза;

- использование раскатников и обкатников с малым количеством ДЭ (3 или 4) позволяет обеспечить наименьшие радиальные силы, при этом применение 4элементного раскатннка требует на 15.20 % больших усилий гибки по сравнению с 3-элементным раскатником, но снижает овальность в 4-6 раз.

5. Разработана методика построения технологического процесса холодной гибки труб с дополнительным воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскатником-обкатником. Даны рекомендации по выбору рациональных величин основных технологических параметров гибки. Установлены погрешности и дефекты, возникающие при гибке с раскатыванием, и указаны пути их устранения.

6. Разработана гамма оборудования для реализации новой технологии. При этом возможна модернизация серийного выпускаемого оборудования для гибки труб (станки модели ИВ-3428 и ИВ-3430) или же создание оригинальных установок. В результате расширен диапазон диаметров изгибаемых труб (у станка мод. ИВ-3428 с 050 мм до 0108 мм, у станка мод. ИВ-3430 с 0100 мм до 0159 мм) и уменьшен радиус гиба с (3,5.4)БТ до (1,5.2)БХ по сравнению с серийно выпускаемыми станками для холодной гибки труб. Разработанное оборудование обеспечивает качественную гибку тонкостенных и особо тонкостенных труб из различных материалов в диапазоне диаметров 20-200 мм. Подтверждена возможность качественной гибки труб диаметром свыше 200 мм.

7. Результаты исследований широко внедрены в производство и учебный процесс, налажен серийный выпуск трубогибов для гибки труб с раскатыванием.

1. Автоматизированная система ФОРМ-2Д для расчета формоизменения в процессе штамповки на основе метода конечных элементов / Г.Я. Гун, Н.В. Биба, О.Б. Садыхов и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1992. -№9-10.-С. 4-7.

2. Азаревич, Г.М. Чистовая обработка цилиндрических поверхностей пластическим деформированием / Азаревич Г.М., Берштейн Г.Ш. М.: ОНТИ НИИТракторсельхозмаша, 1963.

3. Балтер, М.А. Упрочнение деталей машин / М.А. Балтер. М.: Машиностроение, 1968.

4. Безухов, Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести / Н.И. Безухов. -М.: Высшая школа, 1961.

5. Бейлард, П.П. Напряжения от локальных нагрузок в цилиндрических сосудах давления / П.П. Бейлард // Вопросы прочности цилиндрических оболочек.-М.: Оборонгиз, 1960.

6. Белкин, Н.М. Гибка труб методом пластического шарнира / Н.М. Белкин // Строительство трубопроводов. 1989. - № 8. - С. 37-39.

7. Беляев, Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. 14-е изд. - М.: Наука, 1965.

8. Беляев, Н.М. Напряжения и деформации в толстостенных цилиндрах при упруго-пластическом состоянии материала / Н.М. Беляев, А.К. Синицкий // Известия АН СССР(ОТН). 1938. -№ 2.

9. Бергман, В. Измерение напряжений и деформаций / В. Бергман; под ред. Н.И. Пригоровского. -М.: Машгиз, 1961.

10. Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин / H.A. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. М.: Машиностроение, 1993.

11. Богатов, A.A. Электросварные холоднодеформированные трубы / A.A. Богатов, А. Т. Тропотов, В. М. Власов. М.: Металлургия, 1991.

12. Бочаров, Ю.А. Второй Европейский семинар по моделированию процессов обработки давлением / Ю.А. Бочаров, В.И. Балагонский // Кузнечно-штамповочное производство. 2000. - № 9. - С. 38-41.

13. Браславский, В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами / В.М. Браславский. — М.: Машиностроение, 1975.

14. Бубнов, В.А. A.c. 427759. Способ гибки труб с пропусканием тока высокой плотности / В.А. Бубнов, В.А. Овчинников // Открытия. Изобретения. -М.: ВНИТИ, 1974.-№ 18.

15. Васькин, В. Математическое моделирование и литейные технологии /

16. B. Васькин, В. Кропоткин, А. Обухов // CADmaster. 2002. - № 4. - С. 35-39.

17. Вейлер, С.Я. Действие смазок при обработке металлов давлением / СЛ. Вейлер, В.И. Лихтман. М.: Изд-во АН СССР, 1960.

18. Влияние раскатывания на утонение наружной стенки изгибаемой трубы / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков, A.B. Бобылев, М.В. Губин // XXVII Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: тезисы докладов. Миасс: МНУЦ, 1998.

19. Высокоэффективная технология и оборудование холодной гибки труб /

20. C.Г. Лакирев, A.B. Козлов, И.П. Дерябин и др. // Измерения. Контроль и автоматизация производственных процессов: сборник докладов IV Международной конференции. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1997.

21. Гайдамак, K.M. Монтаж оборудования общего назначения и технологических трубопроводов / K.M. Гайдамак. М.: Высшая школа, 1987.

22. Гайдамак, K.M. Монтаж оборудования предприятий химической и нефтехимической промышленности / K.M. Гайдамак, Б.А. Тыркин. М.: Высшая школа, 1983.

23. Галин, A.A. Контактные задачи теории упругости / A.A. Галин. М.: Гостеоретизтат, 1953.

24. Гальперин, А.И. Машины и оборудование для гнутья труб / А.И. Гальперин. -М.: Машиностроение, 1967.

25. Гальперин, А.И. Машины и оборудование для гибки труб /

26. A.И. Гальперин. -М.: Машиностроение, 1983.

27. Генки, Г. О некоторых статически определимых случаях равновесия в пластических телах / Г. Генки // Теория пластичности. М.: ГИИЛ, 1948.

28. Гохфельд, Д.А. Пластичность и ползучесть элементов конструкций при повторных нагружениях / Д.А. Гохфельд, О.С. Судаков. М.: Машиностроение, 1984.

29. Григолюк, Э.И. Механика твердых деформируемых тел. Т. 5: Неклассические теории колебаний стержней, пластин и оболочек / Э.И. Григолюк, И.Т. Селезов. -М.: ВИНИТИ, 1973.

30. Григолюк, Э.И. Устойчивость оболочек / Э.И. Григолюк, В.В. Кабанов. -М.: Наука, 1978.

31. Дейденко, В.Г. Новые способы непрерывного накатывания резьб и других профилей / В.Г. Дейденко. М.: Машгиз, 1961.

32. Демкин, Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей / Н.Б. Демкин. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

33. Джонсон, У.С. Теория пластичности для инженеров / У.С. Джонсон, П.Б. Меллор. М.: Машиностроение, 1979.

34. Дрозд, М.С. Расчет глубины распространения пластической деформации в зоне контакта тел произвольной кривизны / М.С. Дрозд, A.B. Федоров, Ю.Г. Сидякин // Вестник машиностроения. 1972. - № 1.

35. Ершов, В.И. A.c. 1088841. Оправка для гибки труб / В.И. Ершов,

36. B.И. Глазков, М.Ф. Каширин // Открытия. Изобретения. М.: ВНИТИ, 1984. -№ 16.

37. Елизаветин, М.А. Технологические способы повышения долговечности машин / М.А. Елизаветин, Э.А. Сатель. М.: Машиностроение, 1969.

38. Загурский, В.И. Прогрессивные способы обработки резьбы / В.И. Загурский. М.: Машгиз, 1960.

39. Ильюшин, A.A. Пластичность. Ч. 1: Упруго-пластические деформации / A.A. Ильюшин. М.: ГИТТЛ, 1948.

40. Ильюшин, A.A. Упруго-пластические деформации полых цилиндров / A.A. Ильюшин, П.М. Огибалов. М.: Изд-во Московского университета, 1960.

41. Исследование механических свойств гнутых участков трубопроводов / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков, A.B. Бобылев, Д.В. Яфаркин // XXII Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: тезисы докладов. Миасс: МНУЦ, 2002.

42. Ишлинский, А.Ю. Математическая теория пластичности / А.Ю. Ишлинский. -М.: Физматлит, 2003.

43. Киямов, А.И. A.c. 566649. Рогообразный сердечник для изготовления из трубных заготовок отводов с центральным углом не более 90 градусов / А.И. Киямов // Открытия. Изобретения. М.: ВНИТИ, 1977. - № 28.

44. Кобрин, М.М. Эпюры остаточных напряжений при контактной и контактно-сдвиговой схеме поверхностного пластического деформирования / М.М. Кобрин // Вестник машиностроения. 1963. -№ 1.

45. Козлов, A.B. Новая технология гибки труб / A.B. Козлов, С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. Челябинск: ЧГТУ, 1993.

46. Козлов, A.B. Теоретическая оценка погрешностей формы при формообразовании отверстий мерными инструментами / A.B. Козлов,

47. Я.М. Хилькевич, A.B. Бобылев // XV Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: тезисы докладов. Миасс: МНУЦ, 1996.

48. Козлов, A.B. Опыт использования результатов НИР в курсе ТПМП / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Опыт применения современных методов и средств обучения в ЧГТУ: тезисы докладов научно-методической конф. Челябинск: ЧГТУ, 1997.

49. Козлов, A.B. Оборудование для холодной гибки труб / A.B. Козлов // Материалы международной научно-технической выставки. Сиань (КНР): Хай-Тянь, 1997.

50. Козлов, A.B. Изменение свойств и структуры материала при гибке стальных труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // XVII Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: сборник трудов. Миасс: МНУЦ, 1998.

51. Козлов, A.B. Анализ пластических процессов при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Проблемы пластичности в технологии: тезисы докладов II Международной науч.-техн. конф. Орел: ОГТУ, 1998.

52. Козлов, A.B. Оценка утонения и утолщения стенок трубы при гибке с раскатыванием/ A.B. Козлов, A.B. Бобылев, М.В. Губин // Тематический сборник научных трудов Златоустовского филиала. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1998.

53. Козлов, A.B. Комплексное исследование свойств материала отводов гнутых, получаемых гибкой с раскатыванием / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2007 - № 25. - Вып. 10.

54. Козлов, A.B. Гибка труб, раскатываемых с большими натягами: учебное пособие / A.B. Козлов, A.B. Бобылев. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999.

55. Козлов, A.B. Виброреологические эффекты, возникающие при механической обработке отверстий / A.B. Козлов, И.П. Дерябин // Вибрационные машины и технологии: сб. научн. докладов IV Международной науч.-техн. конф. -Курск: КГТУ, 1999.

56. Козлов, A.B. Особенности холодной гибки с раскатыванием труб из различных материалов / A.B. Козлов, Д.А. Маликов, A.B. Бобылев // XVIII Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: тезисы докладов. Миасс: МНУЦ, 1999.

57. Козлов, A.B. Изучение влияния холодной гибки труб с раскатыванием на структуру и свойства металла / A.B. Козлов, И.В. Чуманов, A.B. Бобылев // Известия вузов. Черная металлургия. 1999. - № 6.

58. Козлов, A.B. Получение криволинейных участков трубопроводов гибкой с раскатыванием: информ. листок № 76-99 / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, М.В. Губин. Челябинск: ЦНТИ, 1999.

59. Козлов, A.B. Холодная гибка труб с раскатыванием: информ. листок № 78-99 / A.B. Козлов, С.Г. Лакирев, И.П. Дерябин. Челябинск: ЦНТИ, 1999.

60. Козлов, A.B. Технология изготовления защитных решеток автомобилей и отопительных регистров: информ. листок № 88-99 / A.B. Козлов, И.П. Дерябин. Челябинск: ЦНТИ, 1999.

61. Козлов, A.B. Холодная гибка труб на модернизированном токарном станке / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, Ю.Г. Миков, С .Г. Чиненов // XVIII Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: тезисы докладов. Миасс: МНУЦ, 1999.

62. Козлов, A.B. Изучение тепловых явлений при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Тезисы докладов III научн.-техн. конф. студентов и аспирантов. Рубцовск: Рубцовский индустриальный институт, 2000.

63. Козлов, A.B. Оценка деформаций и усилий при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Новые материалы и технологии в машиностроении: сборник материалов Международной науч.-техн. конф. Тюмень: ТюмГНГУ, 2000.

64. Козлов, A.B. Разработка технологического процесса холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Снежинск и наука: тезисы докладов Международной конф. Снежинск: СФТИ, 2000.

65. Козлов, A.B. Электромеханический привод установки для гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков // Автоматизация и информатизация в машиностроении: сборник трудов I Международной электронной науч.-техн. конф. Тула: ТулГУ, 2000.

66. Козлов, A.B. Новая технология холодной гибки тонкостенных труб / A.B. Козлов, И.П. Дерябин // Аэрокосмическая техника и высокие технологии-2000: тезисы докладов Всероссийской науч.-техн. конф. Пермь: Г1ГТУ, 2000.

67. Козлов, A.B. Выбор мощности электропривода вращения инструмента при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Д.Н. Никифоров // Управляющие вычислительные системы. Новые технологии: материалы межвузовской научно-техн. конф. Вологда: ВоГТУ, 2000.

68. Козлов, A.B. Расчет рабочих натягов при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Совершенствование наукоемких технологий и конструкций: сборник научных трудов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001.

69. Козлов, A.B. Станок для холодной гибки труб диаметром 40. 100 мм / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков // Машиностроение и металлообработка-2003: тезисы докладов Международной науч.-техн. конф. Кировоград: КГТУ, 2003.

70. Козлов, A.B., Гибка труб с раскатыванием n-парами близкорасположенных деформирующих элементов / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Машиностроение и металлообработка-2003: тезисы докладов Международной науч.-техн. конф. Кировоград: КГТУ, 2003.

71. Козлов, A.B. Влияние гибки с раскатыванием на коррозионную стойкость отводов / A.B. Козлов, В.А. Аймурзин // Современные технологические системы в машиностроении: сборник тезисов докладов Международной науч.-техн. конф. Барнаул: Изд-во АлГТУ, 2003.

72. Козлов, A.B. Анализ процесса холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Теория и технология процессов пластической деформации-2004: сборник тезисов докладов Международной науч.-техн. конф. М.: MULTIPRINT-МИСиС, 2004.

73. Козлов, A.B. Оценка натягов и усилий при гибке труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник ЮУрГУ. 2004. - № 5 (34). - С. 125-132.

74. Козлов, A.B. Изготовление крутоизогнутых отводов из нержавеющих сталей / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Прогрессивные технологии в машиностроении: тематический сб. науч. тр. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005.

75. Козлов, A.B. Теоретическая оценка натягов и усилий при холодной гибке тонкостенных труб с раскатыванием / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». Курган: Изд-во КГУ, 2005. -Вып. 2.

76. Козлов, A.B. Математическое моделирование процессов в машиностроении: учебное пособие / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, А.Г. Схиртладзе. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006.

77. Козлов, A.B. Исследование процессов формообразования отверстий мерными инструментами: монография / A.B. Козлов, И.П. Дерябин. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006.

78. Козлов, A.B. Экспериментальная оценка деформаций и остаточных напряжений изгибаемой грубы при гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, К.К. Саватеев // Вестник КГУ. Серия «Технические науки».- Курган: Изд-во КГУ, 2006.-Вып. 2,-Ч. 1.

79. Козлов, A.B. Опыт и перспективы холодной гибки тонкостенных труб / A.B. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». -Курган: Изд-во КГУ, 2006. Вып. 2. - Ч. 1.

80. Козлов, A.B. Особенности холодной гибки труб из легированных сталей / A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». -Курган: Изд-во КГУ, 2006. Вып. 2. - Ч. 1.

81. Козлов, A.B. Технология и оборудование холодной гибки тонкостенных труб: монография / A.B. Козлов, A.B. Бобылев. Челябинск: Изд-во ЮУр-ГУ, 2007.

82. Козлов, A.B. Опыт гибки тонкостенных труб в холодном состоянии / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич // Технология машиностроения. -2008.-№ 10 (76).-С. 21-22.

83. Козлов, A.B. Контроль состояния материала труб при гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов // Контроль. Диагностика. 2008. - № 11.

84. Козлов, A.B. Напряженное состояние в трубе при ее гибке с раскатыванием п парами близко расположенных деформирующих элементов / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич // Вестник машиностроения. -2009. № 8. - С. 67-70.

85. Козлов, A.B. Изучение напряженно-деформированного состояния труб при их холодной гибке с раскатыванием / A.B. Козлов, В.А. Родионов // Мавлютовские чтения: материалы Всероссийской молодежной науч. конф. -Уфа: Изд-во УГАТУ. 2009.

86. Козлов, A.B. Компьютерное моделирование процесса гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов // Известия ТулГУ. Серия «Технические науки». Вып. 3. - 2009. - С. 28-33.

87. Козлов, A.B. Влияние холодной гибки с раскатыванием на толщину стенок изгибаемой трубы / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. 2009. - № 3. - С. 32-34.

88. Козлов, A.B. Механизмы снижения усилий гибки труб при их раскатывании с большими натягами / A.B. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. 2009. - № 4. - С. 36-39.

89. Козлов, A.B. Разработка оборудования для холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. 2010. - № 1.

90. Колмогоров, В.Л. Напряжения, деформации, разрушение / B.J1. Колмогоров. М.: Металлургия, 1970.

91. Колмогоров, B.JI. Численное моделирование больших пластических деформаций и разрушений металлов / B.JI. Колмогоров // КШП ОМД. 2003. -№2.-С. 4-16.

92. Коновалов, Е.Г. Чистовая и упрочняющая ротационная обработка поверхностей / Е.Г. Коновалов, В.А. Сидоренко. Минск: Высшая школа, 1968.

93. Крикун, В.Я. Трубогибочные работы на строительстве трубопроводов / В .Я. Крикун. М.: Недра, 1978.

94. Кудрявцев, И.В. Влияние кривизны поверхностей на глубину пластической деформации при упрочнении деталей поверхностным наклепом / И.В. Кудрявцев, Г.В. Петушков // Вестник машиностроения. 1966. - № 7.

95. Лакирев, С.Г. Патент РФ № 818707. Способ гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич // Б.И. № 13. - 1981.

96. Лакирев, С.Г. Радиальные перемещения длинной оболочки и кольца при действии взаимно уравновешенных радиальных сил / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, В.В. Леванидов // Известия вузов. Машиностроение. 1983. -№ 1.

97. Лакирев, С.Г. Гибка труб методом образования пластического шарнира: научно-технический отчет / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, B.C. Надеин. -Челябинск: ЧПИ, 1985.

98. Лакирев, С.Г. Новая технология холодной гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. Челябинск: ЧГТУ, 1994.

99. Лурье, Г.Б. Упрочняюще-отделочная обработка рабочих поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием / Г.Б. Лурье, Я.И. Штенберг. -М.: НИИМАШ, 1971.

100. Лысов, М.И. Пластическое формообразование тонкостенных деталей авиатехники / М.И. Лысов, И.М. Закиров. М.: Машиностроение, 1983.

101. Малинин, H.H. Ползучесть в обработке металлов / H.H. Малинин. -М.: Машиностроение, 1986.

102. Монченко, В.П. Дорнование отверстий в длинных гильзах и втулках / В.П. Монченко. М.: НИИТАвтопром, 1967.

103. Непершин, Р.И. Моделирование пластического течения методом линий скольжения / Р.И. Непершин // КШП ОМД. 2003. - № 12. - С. 12-16.

104. Новая технология холодной гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1997. - № 6.

105. Оборудование для холодной гибки труб с раскатыванием / A.B. Козлов, И.П. Дерябин, Ю.Г. Миков и др. // Информ. листок № 77-99 Челябинск: ЦНТИ, 1999.

106. Одиноков, В.И. Численное исследование процесса деформации материалов бескоординатным методом / В.И. Одиноков. Владивосток: Изд-во «Дальнаука», 1995.

107. Одиноков, В.И. Моделирование напряженно-деформированного состояния в процессах горячей штамповки / В.И. Одиноков, Б.Г. Каплунов. -Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1999.

108. Особенности холодной гибки труб диаметром 100-200 мм / С.Г. Лакирев, A.B. Козлов, Ю.Г. Миков и др. // Прогрессивные технологии в машиностроении: темат. сб. научн. тр. Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1997.

109. Особенности гибки мелкоразмерных труб из нержавеющих сталей / A.B. Козлов, Ю.Г. Миков, С.Г. Чиненов, A.B. Бобылев // XVI Российская школа по проблемам проектирования неоднородных конструкций: сборник трудов. -Миасс: МНУЦ, 1997.

110. Папшев, Д.Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками / Д.Д. Папшев. М.: Машиностроение, 1968.

111. Писаренко, Г.С. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии / Г.С. Писаренко, A.A. Лебедев. Киев: Наукова думка, 1976.

112. Полищук, Е.Г. Система расчета пластического деформирования РАПИД / Е.Г. Полищук, Д.С. Жиров, P.A. Вайсбурд // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. - № 8. - С. 16-19.

113. Пригоровский, Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: справочник / Н.И. Пригоровский. М.: Машиностроение, 1983.

114. Прочность, устойчивость, колебания: справочник / под. ред. В.PI. Феодосьева. М.: Машиностроение, 1968.

115. Прочность, устойчивость, колебания: справочник: в 3 т. / под ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968.

116. Проскуряков, Ю.Г. Технология упрочняюще-калибрующей и формообразующей обработки металлов / Ю.Г. Проскуряков. — М.: Машиностроение, 1971.

117. Проскуряков, Ю.Г. Дорнование отверстий / Ю.Г. Проскуряков. М.: Машгиз, 1961.

118. Проскуряков, Ю.Г. Обработка отверстия многозубым дорном / Ю.Г. Проскуряков, Я.А. Симахин // Машиностроитель. 1964.-№ 9.

119. Проскуряков, Ю.Г. Некоторые зависимости микрогеометрии обработанной поверхности от условий обработки давлением / Ю.Г. Проскуряков,

120. B.М. Меньшаков // Качество поверхности деталей машин. М.: Изд-во АН СССР, 1961.

121. Проскуряков, Ю.Г. Микрогеометрия поверхности при обработке деталей упрочняюще-калибрующими методами / Ю.Г. Проскуряков, В.М. Меньшаков // Вестник машиностроения. 1961. - № 8.

122. ИО.Пунцев, С.А. A.c. 884790. Наполнитель для холодной гибки труб /

123. C.А. Пунцев, Н.Г. Усов, В.И. Левнштьян // Открытия. Изобретения. М.: ВНИ-ТИ, 1981.-№44.

124. Ратнер, С.И. Изменение пределов пропорциональности и текучести при повторном нагружении / С.И. Ратнер, Ю.С. Данилов // Заводская лаборатория. 1950.-№4.

125. Ржаницын, А.Р. Строительная механика / А.Р. Ржаницын. М.: Высшая школа, 1982.

126. Рыжов, Э.В. Контактная жесткость деталей машин / Э.В. Рыжов. — М.: Машиностроение, 1968.

127. Саверин, М.М. Дробеструйный наклеп / М.М. Саверин. М.: Машгиз,1955.

128. Саверин, М.М. Контактная прочность материала в условиях одновременного действия нормальной и касательной нагрузок / М.М. Саверин. М.; JT.: Машгиз, 1946.

129. Салиенко, А.Е. Виртуальное производство. MSC.Software революция в промышленности / А.Е. Салиенко, А.Н. Солдаткин, A.M. Рудис // Кузнеч-но-штамповочное производство. - 2002. - № 10. - С. 43-48.

130. Салиенко, А.Е. Опыт промышленного внедрения системы MSC.SuperForge в ОАО «Завод турбинных лопаток» / А.Е. Салиенко, В.Е. Коптьев, A.M. Рудис // Кузнечно-штамповочное производство. 2005. -№ 2. - С. 45-46.

131. Салирьянц, Н.М. A.c. 582873. Способ гибки труб / Н.М. Салирьянц, И.В. Губин, В.Т. Бондаренко // Открытия. Изобретения. М.: ВНИТИ, 1977. -№45.

132. Светлицкий, В.А. Механика гибких стержней и нитей / В.А. Светлицкий. М.: Машиностроение, 1978.

133. Серебренник, Ю.Г. Обработка деталей вращающимися металлическими щетками / Ю.Г. Серебренник. Пермь: ЦБТИ, 1960.

134. Семенченко, И.И. Проектирование металлорежущих инструментов / И.И Семенченко, В.М. Матюшин, Г.Н. Сахаров. М.: Машгиз, 1962.

135. Силовые параметры различных методов гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, A.B. Козлов, A.B. Бобылев // Машиностроение-97. Прогрессивные технологии: сб. тезисов докладов II Международной специализированной выставки-конф. Челябинск, 1998.

136. Смирнов-Аляев, Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию / Г.А. Смирнов-Аляев. М.; Л.: Машгиз, 1961.

137. Соколовский, В.В. Теория пластичности / В.В. Соколовский. М.: Изд-во АН СССР, 1949.

138. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении / под ред. Т.Г. Крома. Л.: Лениздат, 1966.

139. Стасенко, И.В. Расчет трубопроводов на ползучесть / И.В. Стасенко. -М.: Машиностроение, 1986.

140. Тавастжерна, Р.И. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов / Р.И. Тавастжерна. — М.: Машиностроение, 1989.

141. Терехин, И.И. A.c. 889197. Оправка для гибки труб / И.И. Терехин // Открытия. Изобретения. М.: ВНИТИ, 1981. - № 46.

142. Технология и оборудование для гибки труб с раскатыванием / С.Г. Лакирев, A.B. Козлов, Ю.Г. Миков, A.B. Бобылев // Тематический сб. науч. тр. ЗФ ЧГТУ. Челябинск: ЧГТУ, 1996.

143. Томленов, А. Д. Теория пластических деформаций металлов / А.Д. Томленов. -М.: Машгиз, 1951.

144. Трегубов, В.И. Теория обработки металлов давлением. Ч. I: Основы теории пластичности и ползучести: учебное пособие / В.И. Трегубов,

145. С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, С.С. Яковлев; под ред.С.П. Яковлева. Тула: ТулГУ, 2002. - 152 с.

146. Турищев, В. Моделирование литейных процессов: что выбрать? / В. Турищев // CADmaster. 2005. - № 2.

147. Физический энциклопедический словарь / под. ред. Ф.М. Розенталя. -М.: Наука, 1982.

148. Фрайфельд, H.A. Инструменты, работающие методом обкатки / H.A. Фрайфельд. М.; JL: Машгиз, 1948.

149. Фридман, Я.Б. Изучение пластической деформации и разрушения методом накатанных сеток / Я.Б. Фридман, Т.К. Зилова, H.A. Демина. М.: Обо-ронгиз, 1962.

150. Хилл, Р. Математическая теория пластичности / Р. Хилл. М.: Гос-техтеоретиздат, 1956.

151. Хлуд, A.A. Обкатывание роликами наружных и раскатывание шариками внутренних поверхностей / A.A. Хлуд // Размерно-чистовая и упрочняющая обработка деталей давлением. М.: Машиностроение, 1963.

152. Чирков Т.Н. A.c. 514851. Способ гибки труб / Т.Н. Чирков // Открытия. Изобретения. М.: ВНИТИ, 1976. - № 19.

153. Шибаков, В.Г. Влияние параметров управляемого выдавливания на образование дефектов в поковках ступенчатой формы / В.Г. Шибаков, М.Н. Гончаров, С.Н. Гончаров // Кузнечно-штамповочное производство. 2005. - № 8. - С. 7-9.

154. Школьник, JI.M. Технология и приспособления для упрочнения и отделки деталей накатыванием / JI.M. Школьник, В.И. Шахов. М.: Машиностроение, 1964.

155. Шнейдер, Ю.Г. Инструмент для чистовой обработки металлов давлением / Ю.Г. Шнейдер. М.: Машиностроение, 1971.

156. Шнейдер, Ю.Г. Чистовая обработка металлов давлением / Ю.Г. Шнейдер. -М.; Л.: Машгиз, 1963.

157. Шнейдер, Ю.Г. Холодная бесштамповая обработка металлов давлением/Ю.Г. Шнейдер. -М.: Машиностроение, 1971.

158. Штаерман, И.Я. Контактная задача теории упругости / И.Я. Штаерман. М.: Гостехиздат, 1949.

159. Экспериментальные исследования условий гибки труб с раскатыванием / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др. // Прогрессивные технологии в машиностроении. Челябинск: ЧГТУ, 1996.

160. Эренкранц, Л.Г. Роликовые оправки для обработки автомобильных деталей / Л.Г. Эренкранц // Автомобильная и тракторная промышленность. -1956.-№6.

161. Эффект снижения усилия при гибке труб, раскатываемых с большими натягами, и механизм его проявления / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. Челябинск: ЧГТУ, 1995.

162. Яковлев, С.С. Ротационная вытяжка с утонением стенки осесиммет-ричных деталей из анизотропных трубных заготовок / С.С. Яковлев, В.И. Тре-губов, С.П. Яковлев; под ред. С.С. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. -255 с.

163. Kozlov, A. The technology and equipment for cold bending of pipes / A. Kozlov, Y. Khilkevich // The 29th International Conference on Mechanical Engineering: Book of Conference Lecturer. Haifa, Israel: Technion, 2003.

164. Kozlov, A. The technology and equipment for cold bending of pipes / A. Kozlov, Y. Khilkevich // The 29th International Conference on Mechanical Engineering: Book of Abstracts. Haifa, Israel: Technion, 2003.

165. LS-DYNA Theoretical Manual. Compiled By John O. Hallquist. 1998.

166. Козлов, A.B. Определение предельных натягов и усилий при гибке труб с раскатыванием / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Известия Челябинского науч. центра. 2004. - Вып. 1 (22). - http://csc.as.ru/news/2004 1/2004 1 6 lr.pdf.

167. А.с. № 1158299 СССР. Инструмент для обработки отверстий / С.Г Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов. 1985. - Бюл. №20.

168. А.с. № 1468680 СССР. Инструмент для обработки отверстий / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов. 1989. - Бюл. № 12.

169. А.с. № 1491676 СССР. Инструмент для чистовой обработки отверстий / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др. 1989. - Бюл. № 25.