автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.04, диссертация на тему:Разработка и освоение гидромеханических экспандеров для калибрования труб большого диаметра

яшршетропсШ

сгдй1л трудового красного енамкш мстамурпшский шютатут

На правах рукописи

МИХАЙЛОВСКИЙ Николай Владимирович

разработка и освоение П1ЛГ0МЕХА1П-г1ес131х экспандеров для i салютования труб еслнюго диам15трл

Специальность 05.04.04 "Ыядгяны я агрегата металлургического производства"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Днепропетровск - 1991

? О.'

гЗч

/

Padiiia выполнена в Институте черной металлургии (И4M) тени З.И.Некрасова (г.Днепропетровск).

Научний руководитель' - доктор технических наук КУКУШКИН 0.1!.

Официальные оппонента - доктор технических наук, профессор

НВДЕНКО A.B.,

кандидат технических наук, доцепт О.ЯШЮВ Г.Ф.

Ведущее предприятие - Всссовзний научно-исследовательский

п конструкторско-технологпческий институт трубной прогшгленности (ВНИТИ)

Защита диссертации состоится в 30 часов на заседании специализированного совета Д 060.02.02 при Днепропетровском металлургическом институте по адресу: 320635, г.Днепропетровск, ГСП, пр.Гагарина, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Днепропетровского металлургического института.

Автореферат разослан

1991 г.

Учений секретарь специализированного совета

ета j/1^

В.К.ЦАПКО

о

0Щ1Я ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. Строительство новых и реконструкция действуэдпх газотранспортных сетей требуют разлития и совершенствования производства электросварьшх труб большого диаметра. В современных цехах изготовление этих труб завершается на прессах-рас-сирителях (экспандерах), осутдествляющсс калибрование и правку раздачей. Работа экспандеров в значительной мере определяет производительность трубозлектросварочных агрегатов и качество готовых труб.

Усложнение условий эксплуатации магистральных газопроводов и необхоллмост1> повышения их пропускной способности поставили задачу освоения производства труб с повыпоннымя прочностными свойствами. В связи с этим актуальной является задача создания отечественного комплекса оборудования для экспандировшшя труб диаметром 1220 - 1420 ш с толщиной станки до 24 т пз сталей с пределом текучести до 600 Ша.

Работа выполнялась в соответствии с решением Совета Министров СССР от 21.07.81 И 1467р и приказом Гйшчерглета СССР от 13.08.01 № 720. •

Цель работ;:. Разработка научно обоснованных методов расчета ос нов; нк конструктивных и ре:ишннх параметров технологического оборудования участка экспандировшшя, создание на их основе отечественной конструкции гидромеханических экспандеров для калибрования труб большого диаметра.

Научная новизна работы состоит в разработке комплекса методик расчета производительности и конструкции гидромеханических экс -пандзров, определения рациональных режимов работы их главных приводов и механизмов подачи с использованием статистических методов теории производительности и динамики машин.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

метод структурного анализа участков гидромеханического эко-пандпрованля трубоэлектросварочных цехов в зависимости от их; проектной производительности и временных параметров работы оборудования с учетом дифференциации циклического процесса калибрования труб;

результаты исследования силового режима работы главного привода и механизма подачи гидромеханического экспандера' при разда-

не пршсшовных и двухслойных спиралыюиовню: труб диаметром 14 ЙО ым;

методика расчета основных конструктивных параметров силовых узлов (калибрующего инструмента, передаточного механизма и гидри-цдлиндра) экспандера-в соответствии с заданными технологическими, техническими и оксилуатациошшьк требования;.«!;

аналитическое выражение для определения цикловой производи -телькоети гидршаханического экспандера с учетом неравномерности подачи труби;

методика п результата статистического анализа поведения динамической модели гидропривода и определения рациональных конструктивных и режимных параметров механизма подачи про случайном фрикционном взаимодействии труби п калибрующего инструмента; .

обоснование рационального режима работа дай'арегщяалыюго гидропривода новых экспандеров при иалпбровашш труб проектного сортамента.

Практическая полезное?;;. Результаты проведенных теоретически и экспериментальных исследований позволили разработать рациональную компоновку технологического оборудования па участке экспандк-ровз.ш!Я и новую конструкцию гидромеханического экспандера, а такие режимы работы его главного привода и ыоханнама подачи, обеспечивающие проектные производительность и качество калибрования труб большого диаметра. Новизна конструкции экспандера и способа управления подачей трубы защищены авторскими свидетельствами.

Реализация в промшзленноотк. Новые экспандеры изготовлены Коломенским станкостроительным производственным объединением (КСПО) и 'внедрены при реконструкции трубоэлектросшрочного цеха 2 (ТЭСЦ-2) Хардазского трубного йавода (ХТЗ), благодаря чему освоено калибрование прямошовних труб диаметром 1420 мм класса проч -ности К60 в северном исполнении. Экономическая аффективноеть кашей работы составила при этом 179,5 тыс.рублей в год.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и получили одобрение на Всесоюзной научно-технической конфорен -ции "О мерах по повышению качества труб и эффективному использования металла на основе внедрения малоотходных технологий" (Первоуральск, 1981); технических совещаниях на Харцызском трубном заводе (1979-1986), в Минчермете УССР и Укргипромезе (1980), Всесоюзном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте трубной промышленности (Дденропетровск,19?9-1986),Вое-

союзном научно-исследовательском и проектно-конструкторсксм тх-зтнтуте металлургического машиностроения (Москва, 1982), КШО (1979-1982), на Новомосковском трубном заводе (1981-1982) и Эдектростальсксм заводе тяжелого машиностроения (1982); на научном семинаре отдола технологического оборудования и систем управления ПЧМ (Днепропетровск, 1932-1991); расширенном заседании кл-^здри малин ц агрегатов металлургического производства Днепропетровского металлургического института (1991).

Основное содержание диссертации опубликовано п 6 паучппх статьях и докладах, зацащано 2 авторскими оввдетельст-паки на изобретения.

(Мъом т09,тч. Диссертация состоит на введения, пяти глав, ос-ношнх выводов, библиографического списка из 124 накленоьаний, приложения л содерялт 142 страницы нашянмшсяого текста, 65 рп-суш:ов, 9 таблиц.

СТРУКТУРА УЧАСТКА К КОНСТРУКЩШ ШДРОМЕХАШЧЕСКИХ ЭКСПАНДЕРОВ

Гидромеханическое экспандирование труб большого диаметра осуществляется упруго-плаотической деформацией их стенки за счет механического воздействия раздающих сегментов калибрующего инструмента, приводимого в действие гидравлическим цилиндром через передаточный механизм. Необходимость размещения силовых узлов этого механизма внутри трубы ограничивает их поперечные размеры и, тем еамш, усилие раздачи. В связи с этим калибрование труб производится циклически последовательными участками.

Опыт эксплуатации на ХТЗ импортных экспандеров, калибрующих всю длину трубы с одной установки,показал низкую надежность оборудования и сложность обеспечения требуемого качества готовой продукции. Существующая неравномерность подачи труб на инстру -мент заметно снижает цикловую производительность экспандеров.

Процесо раздачи полой цилиндрической заготовки с помощью клипового штампа теоретически исследован С.И.Губкиным, А.Н.Качо-Е1Э.1, Е.Н.Мишиным, Е.А.Вутузовым и др. При акспаядировалил труб в местах сопряжения, участков возникают зоны внеконтактной деформации (¡Щ), влияние которых на силовой режим раздачи и зуспсхтзо труб рассмотрено в работах П.Н.Калинужкина, В.К.Коломенского >т Г.Ф.Стомы, а также Ю.М.Матвеева с сотрудниками.

Анализ состояшш исследований п разработок в области оборудования для гидромеханического эксдандярования труб больного диаметра ииявил их недостаточность для достижения поставленной нами цели. В связи с отим необходимо решить задачи выбора компоновки оборудования на участке экспандиропания, расчета основных пара -метров конструкции экспандера к определения рационального режима работы его гидропривода, а такас учета влияния неравномерности циклической подачи трубы на производительность экспандера и стабилизации работе механизма подачи.

В результате сопоставительного анализа ряда предлоге шик в работе структурных схем участка экопаддпровашш, которые отличаются числом рабочих позиций и потоков обработки, нагболео эффективной с точки зрения обеспечения качественного калибрования труб проектного сортамента с заданной производительностью в условиях ХТЗ выбрана доухлоточпая технологическая линия. Каадый поток представляет собой пару эксиандероз, расположенных навстречу друг другу, которые обрабатывают трубу поочередно с двух сторон по половине её длшш. Такая компоновка имеет преимущество по производительности - за счет одновременного калибрования на участке четырех труб, по надежности оборудования - за счет сокращения вдвое длины передаточных механизмов, по точности концов труб - за счет индивпдуатъной настройки противоположных инструментов.•

Расчеты показали, что для обеспечения калибрования труб проектного сортамента по предложенной технологической схеме необходимо создать экспандеры, которые должны по усилии раздачи в полтора раза превосходил» эксплуатирующееся на ИЗ импортное оборудование "Тоггцпсе ", СМ. В связи с отсутствие?-! в цаучно-чохлической литературе систематизации гидромеханических экспандеров нами предложена их классификация по назначению, характеру раздача труб, силогои схеме, типу гидроцилиндра и способу его установки на станин:, виду и способу перем- ценил труби относительно инструмента п проведен анализ функциональных и конструктивных особенностей известных конструкций.

С ¿четой технологических, технических и эксплуатационных •хребований к оборудованию для калибрования труб в условиях ХТЗ разработана и завдщена а.с.893338 СССР конструкция гидромеханического экспандера с раздельным расположением инструмента и двух-глуит.ерного гадро1цшшдра, шарнирно установленного на станине. Лдя оператнвнеп изменения положения инструмента относительно

сшгабруемой труби щюдлоаен рзгулпруеглыЯ опорный узел, выполнений; в виде вертикального птдроцнликдра, которнй поддогнивает !трелу экспандера. Это техническое решение обеспечивает енляйнле ¡.ействрэ'длх на силовпе уз ли нагрузок, что повышает надежность зборудования и качество калибрования труб.

ШИЗДБШМВ ЭНКРГОСИЛОВаХ И ИШВ1АБГйШ1Х imKBTfOB . РАЗДАЧИ TF7E НА ВДРОМВХАШПЕСКШ ЗКИЮЩКРВ

Исходно дашшэ для создания отечественной конструкции окс-хандера, соответствующего предьязляемшд требованиям, полуют на основе проводогших нами окспершленталышх исследований работы иг,<-юртного технологического оборудования участка экспандарованкя ГЭСЦ-2 ХТЗ при калибровании труб дяа?аетрсгл 1420 ш. Основная! за-хачачи этих исследований явилось определение характера и величины игрузок в елловнх узлах 15 гидроприводе экспандеров, выявление шнематических п знергссиловш: характеристик работы механизма по-хачи, а также внясн-зшгэ влияния порядка обработка труб на точ -юетъ их концов.

Анализ получении.? результатов позволил сделать следуткре ря-зодн:

во время работы гидропривода силового цилиндра окспандотэа элаенно динамические нагрузки не возникают; как прядай, так и об--эатннй ходи производятся практически на одной скорости; точность останова поршня гкдроцилкндра при раздаче участков труби составил от +1 мм?

тяговое усилие экспандера при упругой деформации участка тру-5н достигает 90 % усилия унруго-пластичоской деформации. На осно-зе этого факта предложено выражение для определения тягового усп-шя, учитывающее геометрии калибрушого инструмента л war пода-п! трубн;

на поверхностях скольжения раздащих сегментов реализуется josLKM нолужидкистного трения;

усилие раохишнипания инструмента в пачале обрати« • ' хода юрння но прокшаот 15 % максимальной велпчшш тягового усилия;

при окспандировании прякошовгадс труб существует рначитч.чьнпя ^равномерность иага пх подачи на инструмент, что нр".тод:;т к ут^с— шченч: числа циклов раздачи на Ш - 20 % по спат-чоига? в тегноло-'нчоски иесбходяпнм значением и спотпотствуютотт пптегчм mKCKi'io-што.-о-ностп экспандера;

распределение случайной величины подачи удовлетворительно описывается нормальным законом, при этом коэффициент вариации достигает 20 % и зависит как от овальности исходной трубы, так и от режима работы гидропривода механизма подачи;

скорость подачи является функцией сопротивления перемещению тсатабруемой трубы относительно инструмента экспандера;

при останове тележки с трубой величина выбега составляет до 40 % полного шага подачи.

Изучение кинематических и динамических характеристик работы механизма подачи привело к выводу о том, что основной причиной неравномерности подачи трубы является случаИш?. характер её фрикционного взаимодействия с инструментом, причем сын сопротнвле -иия резко возрастает в конце экопандиропанкя, При управлении подачей трубы по времени это привода?1 г. сюшеняю производительности экспандера и качества труб.

В результате опытного глпи бровадия нря;,!ош одних труб по предложенной нами технологической схеме с противоположна сторон по половине длшш получена более высокая точность их концов, чем при существующей технологии ркспандироваиия за один проход.

На основе проведенного ШНИМетгашеп анализа технологии про-кгчзодстга двухслойных спиралытшовшсг. труб, причин возникновения ' в них межсловных зазоров и иэвеоигнх способов их уменьшения сделан вывод•о целесообразности гидромеханического окспандирования этих труб с целью повышения их качества. В ходе экспандерования опытной партии этих труб на импортных экспандерах ХТЗ нами совместно с БНИШотмашеч установлено, что величина уменьшении мея.-сг?оХишх зазоров в околожовной зоне достигает 0.5 - I ггл к зависит от начальной геометрии зазоров и степени раздачи участка трубы. Выявлено, что фиксация инструмента в'момент раздачи повышает ин~ тсноквиость уменьшения иеаслойцых зазоров в 1,5 раза по сравнение с непрерывным экепандированием.

МЁТОЩА РАСЧЕТА НОВОЙ КОНС НУНЦИИ ПЩРОЖХАШЧЕСКИХ ЭКСПАНДЕРОВ

С использованием полученных результатов нами впервые разработана методика расчета конструктивных параметров нового гидромеханического экспандера. В качестве исходных данных ипшштн: механические свойства и геометрические размеры калибруемых труб, величина деформации п длина участка раздачи, предолынто значения

э

удельного давленая и коэффициента трения на поверхностях скольжения раздавдих сешептов, а также допускаемое напряжение для конструкционных материалов силовых узлов и рабочее давление гидропривода. Ваэгаш параметром конструкции является таняе длина передаточного механизма.

С учетом технологачзскях и эксплуатационных требований получены зависимости для расчета слсдуюсогх основ!ШХ конструктивных и энергоеилових параметров: радиального хода раздающих сегментов и геометрических размеров инструмента, максимальных значений уси -лил раздали участка трубы и тягового усилия экспандера, мощности и быстроходности привода, нагрузок на передаточный механизм и габаритов его силовых узлов, деформатпвности стрелы экспандера.

Анализ полученных соотношений параметров дал возможность определить для новой конструкции экспандера рациональные число раздающих сегментов и угол наклона поверхностей скольжения, а также расстояние между опорами станины, которые позволяют обеспечить требования к технологической производительности экспандера,надежности его силовых узлов и качеству катабрования труб. Показано, что передаточный механизм экспандера для двухсторонней обработки труб иглеет в 2-3 раза меньшие металлоемкость и деформативность по сравнению с оборудованием для одностороннего калибрования.

По этой методике расчета в ИЧМ под руководством канд. техн. наук Иоффе A.M. разработан с участием автора технический проект нового гидромеханического экспандера с тяговым усилием до 25 МН, предназначенного для калибрования прямошовных труб проектного сортамента. На основе этой документации КСПО изготовил чеэтгре отечественных экспандера, которые были установлены при реконструкции ТЭСЦ-2 ХТЗ па новом участке экспандироваиия, созданном по предложенной нами технологической схеме.

Кроме того, полученные нами экспериментальные данные о работе ишортннх экспандеров ХТЗ при раздаче двухслойных еппрально-гаовных труб позволили сформулировать технологические и технические требования к оборудовании для гос экспандироваиия и определить его место в технологической линии производства этого ища груб большого диаметра. Телическое предложение на гидиомехапи-iecimfl экспандер, предназначенный для повышения качества двухслойных спиральиоиовяых труб, передано НМИМетмапу для исполъ-говаю" в проекте.

ПРЖЗВОДИТМШОСТЬ ШДРСШХАШЧКСКОГО ЭКСПАНДЕРА И СТШШЗАШЯ ПОДАЧИ ТРУБЫ

Основным фактором, определяющим производительность гидромеханического экспандера при работе в автоматическом режиме, является число циклов раздачи труби. Указанные выше зоны ВКД, которые образуются на границах участков при циклическом процессе к.элиб-ровашш, могут приводить к появлению на трубе кольцевых гофров, которые снижают её качество. Поэтому для плавных переходов меящу раздаваемыми участками необходимо гарантировать их перекрытие, величина которого, в то жо время, не должна приводить к увеличению числа циклов раздачи, необходимых для экспядтшовагтя трубы на всей длине.

В условиях перемещения трубы относительно катабруюцаго инструмента механизмом подачи (VII) с номощья гидрометров ciar подачи является случайной величиной, коэффициент варзашы которой может достигать 20 %. В вюм случае реальное число п1} цчклов раздачи предо гавляз? собой даскротиум случайную величину, определяемую глк часгяо? сг деления даух непрермвнш: случайных бэличкн: i -длины труби и S т — пага её подачл. В рабою получено вигахеяпе для математического оггданпя (п.о,) числа циклов

111

где М - м,о.длины трубы, М5 и <5«. - м.о. п среднее кзадаатя-ческоо отклонение величины подачи. Анализ выражения (I) показывает, что смеющаяся неравномерность подачи трубы прзводо? к заметному увеличению числа циклов раздачи.

На основе ашроксимацаи воркаяькда законом эмпирического распределения величины подачи получено выражение для м.о.машпн-ного времени экспандпроааыия, которое учитывает такте потери времени на устранение дефектов формы трусы, возникающих вследствие неравномерной подачи:

(2)

где СГ^д и - длительность работы МП и главного привода

экспандера соответственно, Ф - нормированная функция Лапласа

ф.^Ь-^г j^pC-o.su'Jdïï, го

н - и.

(3)

Здесь И - предельный технологический шаг подачи.

Исследование выражения (2) для условий калибровашя прямошов-ных труб показало, что в зависимости от формы заготовки, технического состояния и настройки оборудования потери производительности составляют 10 - 20

Как показали натурные исследования, при существующем управлении работой МЛ экспандеров "по време'ш" средняя скорость подачи слабо рзг-исчт от величины настройки реле времени. Это позволяет спролэлчть хр.рактеркотшш случайной величины средней скорости МП по соответствусяим параметрам йота подачи. В таком случае и.о. М^ гаштаного гисксни экспандирования труби является функцией и имеет икччмум, пилотеино кстсрого зависит от параметров распределения средней скорости Mil. На основе этого вывода предложен»! критерии к методика отредолзняя оптимальней настройки судеетвул-псК сгстп?.-»' управления под<пе11 груби на экспандер,

С целю вщнделояиот влития пснотруктшшк и ротных шпу.-мотроо па хараптирлс1а"й случайной вшзганч подачи трубы гг сценгл vJ'î'tïKTHBitocTB ср^со^о стотаипя сё неравномерности нами разраб"т-"/'а матгкатвпеспал модель Фучкшюииттвшшя Î.TI с уютом пзиепеччч структур;; ого 1кдроч«ха«ипеокого привода в разлтгпп« фазах дтгя'яп'я. Поскольку ссчсгчая масса МП сосредоточена в те-лекке с трубой-, и качестве рпочетнсЗ схечн принята олпоиассеыая система с безынерционными упругими одностороннтсм связями.

Определение оптимальной настройки реле времени, которая обеспечивает макекмалыг/п ппоизподптельность экснаидэтза пои определенном соотнгавнии рехимних параметров, производилось по предложенной автором методике статистического анализа результатов динамического моделирования работы ÎÏÏI в условиях случайного фрикционного воздействия, Эмпирическое распределение силы сопротивления перемещению трубы относительно инструмента трансформипова-лось при этом в соответствующее распродаленйе величины подачи, по статистическим оценкам параметров которого с помощью внраяе-нлй (2) и (3) определялась оптимальная настройка реле времени управления подачей и соответствующая ей максимальная производительность экспандера пол данном режиме работы гидропривода ГШ.

По описанной методике определено влияние производительности насоса, настройки и времени срабатывания регулирущей и предохранительной гидроаппаратуры на кшематическпе и динамические характеристики гидропривода МП. Для определения оптимального режима его работы при случайном фрикционном воздействии ьеличина максн-мальной производительности экспандира была представлена ь виде функции, которая исследовалась метолом оптимального проектирования (ЛП-^С поиска) на максимум б реальной области изменения основных режимных параметров. В результате теоретически показано, что пр:| управлении Ш по времени невозможно обеспечить проектное число циклов раздачи трубы.

Проанализированы возможные изменения алгоритма управления и структуры гидропривода МП с целью достижения необходимой равномерности подачи. Показано, что стабилизация подачи в период работы гидропривода достигается при двухстороннем экспандироваини трубы с управлением Ш "по пути". После отключения гидропривода фиксирование положения раздаваемого участка трубы относительно калибрующего инструмента экспандера осуществляется по разработан-, ному и защищенному а.с.1429419 СССР способу импульсного останова МП.

Аналитическое исследование и динамическое моделирование работы гидропривода МП показали, что для повышения равномерности свободного выбега тележки с трубой необходимо увеличение рабочего объема гидромоторов и уиругости сливной магистрали. На основе этих выводов определены требования к конструктивным и эксплуатационным параметром МП, которые в сочетании с предложенными мяло мерами обеспечивают равномерность подачи, необходимую для достижения проектной производительности экспандеров.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РШ1М РАБОТЫ ЭКСПАНДЕРОВ НОВСЙ КОНСТРУКЦИИ НА ХАРШЗСКОМ ТРУБНОМ ЗАВОДЕ

В процессе освое!шя на 7ЛЗ новых гидромеханических экспандеров, изготовленных КСПО по нашему техническому проекту, возникла необходимость исследовать работу всего комплекса оборудования . участка экснандирования, разработать и внедрить рациональные режимы ого эксплуатации с целы) обеспечения калибрования труб проектного сортамента с заданной производительностью.

Опнтно-промшшенная проверка предложенной схемы око панда рова-¡шя прямошошшх труб диаметром 14£0 мм на новом участка ХТЗ показала, что последовательная раздача труби двумя инструментами по половине длины с противоположных концов гарантирует их заданную точность. Вспомогательное время перегрузки труб пеоекдалштелями участгл не превышает проектную величину, фуншшоналъпо новые экспандеры соответствуют техническим требования.!. Однако нестабиль-пая работа главных приводов и МИ экспандеров не позволяла обеспечить проектную производительность участка и требуемое качество труб.

Полученные наг.® осциллогракин энергосяловнх и кинематических

параметров работы главного привода позволили установить, что основной причиной цикловых потерь при раздаче участка трубы является недостаточное использование установленной мощности привода из-за несовершенства проектного алгпрптма управления циклом экс-паялпрсвакия.. 1Г»г основе проведенного анализа режим работы силового гидродклиидра рационализирован за счет повннпнг.я скоооста холостого хгда плунжера, предотвращения потерь потонцчалъпой зчер-гии сжатия рабочей жидкости и кинетической энергия двяяущвхся масс при переключении операций цикла, а таклео псподмскшпя онет>-Г2Я упругой деформации трубы для разгона этих масс в начале обратного хода. Это позволило уменьшить длительность цикла пкгпан-.'¡кропания в среднем на ЗВ %.

Н результате исследования работы МП установлено, что значительные величины выбега и отката тележка с трубой после отключения гидропривода нарушает работоспособность системы управления экспандером. Предложенное уами пзгенение констоутстившсс параметров гидропривода за счет обоснованного упеллчепня рабочего объема гддро.иотсров и сокрацонйя длани магистралей позволило уменьшить выбег па 30- 50 С целью снижения нсратнсмернссти подачи трубы за счет уменьшения отката внедрен новый способ импульсного останова телегкл. Лроведешшв изменения кояетрумста и алгоритма управления МП обеспечили проектный реяпм зкепяндпроваивя полевики длины труби за 6 циклов раздачи.

По методике, основанной на использовании омпаркчео'ких данных о временных, кинематических и энспгосилошх' параметрах функционирования оборудования участка экспандирования, определен! рациональнее режшн работы главного привода ноиос экспандеров при ка-

лабриш.пш! грхо проектного сортамента, которые обеспечивая? заданные производительность оборудования и качество труб.

В резулхтате реализации указанных мероприятий на ново;,! участке X13 освоено гкепандирование прямошовных труб диаметром 1420 га.', масса прочности К60, что позволило после реконструкции увеличить мощность TGGi1-3 на 35

ЛЛКЖЭДЗ ШЩЫ

1. На основе сравнительного анализа вариантов структуры участка экспалдпрснанил, которые различается степенью диЭДхзрен-циации ¡шоцесса калибрования и компоновкой оборудования, предложена и обоснована двухпоточная технологическая линия, впервые оснащенная двумя нарами гидромеханических экспандеров, каждый из которых циклически раздает половину длины труби. Эта линия обеспечивает d условиях ХТЗ калибрование электросварннх труб большого диамотпа расширенного сортамента при повышении производитель-* пости участка и улучшении качества готовой продукции.

2. Б результате исследования эксплуатируемого на ХТЗ импортного оборудования получены исходные данные для проектирования отечественного экспандера. Уточнено известное вырал:епие для определения усилия раздачи участка трубы с учетом шага со подачи. Определены коэффициент трения на поверхностях скольжения калибрующего инструмента и усилие его'расклинивания.

3. Разработана па уровне изобретения новая конструкция гидромеханического экспандера, которая обеспечивает управление по-лег.енком инструмента при калибровании, что повышает качество труб и эксплуатационную надежность силовых узлов передаточного механизма.

4. Получены инженерные зависимости для расчета рациональных геометрических размеров калибрующего инструмента, габаритов силовых узлов и деформативности передаточного механизма, кинематических и энзргосиловых параметров главного привода. На их основе разработай технический проект нового гидромеханического экспандера с тяговым усилием до 25 Ш, который калибрует половину длины трубы проектного сортамента за 6 циклов раздачи.

5. Установлено, что одной из основных причин цикловых потерь производительности экспандера является существенная неравномерности нодачи трубы вследствие случайного характера её фшкцион-когч) пзапчоюгЯвтг кя с иа.тлбруюи;ш инструментом. Получена апапи-

•ичеокая зависимость казткпого зременп экспгшдироваиня от статпс-•ических характеристик подачи труби, позволяющая определять опта-галышй алгоритм управления механизмом подачи по временя.

G. Проведена оптимизация рагимшсс параметров гидропривода по треддояенному нами методу статистического анализа результатов до-шмического моделирования работы механизма подачи труби при слу-юКкоч фшшшоином воздействии. Показано, что в условиях ХТЗ уп-завлеиие подачей по времени не позволяет обеспечить пооептно!? тисло циклов экспандироваиил. /

7, Разработаны на уровне изобретения способ п устройство дои импульсного останова механизма подати при управлении по пути.Аналитически определены радяснашшо значения конструктивных и ре -гдазгох параметров его гидропривода, сбеспсчипяшно стабялизтзта подачи трубы.

О. По проддадгешюй а работе; технологической схеме на ХТЗ создан новый участок опенаддирог-ання, который оснсцзп чоттгрт-.мя гид-ргнзхвшпесгаша экспандерами ноозй конструкции.

9. На основе проведенных исследований разработан :т внедрен па действующем оборудовании рациональный алгоритм упрж-.енпя циклом раздачи трубы.

10. В результате реализации разработанных. мероприятий в ТЗСЦ-2 ХТЗ освоено калибрование прямоаовннх труб диаметром 14"0 мм в северном пополнении с толщиной стенки от 15,7 до 21,6 мм, что дали возможность увеличить производственную ксглость цеха га 2Г> % и довести nü з TOSti году до 1,6 млн.топы труб. Экономическая ''Тх'ок-тявность от внедрения резу.тьтатов нашей работа составила

179,5 тыс.рублей п год.

11. Установлено, что при-гадроглзхашпесксм эютгшдлгопатпт опнтшгх двухслойных спирашгсшовных труб происходит уменьшение ыоявлойюк зазоров. Разработано и передало НВШМеткаку техническое лродлп.т.гнио по применении экспандеров отечественной конструкции для испытания качества этих труб.

Основное подогзацис диссертации отражено в работах:

!. Определение оптимальной структуры участка экспандирования и разработка конструкции гидромеханического зкепандепа для труб большого диаметра / А.М.Иоффе, И.Е.Листопадов-, H.Ii.Михайловский и до. // 0 мерах по пов'аяештю качества тпуб и аДОректив-

iiü.'.sy использованию металла на основе внедрения малоотходной технологии: Бсесоюзп.науч.-техн.конф. (Первоуральск, август 1981)Тез.докл. - Первоуральск: Первоуральск®! трубний эа-всд^ 1981. - С.54-55.

2. A.0,89333s СССР, ЫДО3 В 21d41/02. Устройство душ калибровки труб раздачей / Г.А.Епбик, А.М.Ис;фф-е, И.В.Ылхайловсгаш и др. (СССР). - jj 291820Г/25-27; Заявлено 30.04.90, Опубл.ЗО.12.81 // Открытия. Изобретения. '- 1981. ~ й 48. - С.31.

3. Кукушаи O.K. t Пихайловысий H.B., Иоффе A.M. л др. Рациональное управление гжспандироБалиа1 труб большого диаметра при по-ст&бпкьной подача / Металлургия и коксохимия: Респ.ыехвед.науч. техн.сб. - Киев, Тахн1ка, 1987. - Вши93. - C.I03-II3.

4. А.с,1429419 СССР, МКИ4 В 21 d 41/02. Способ экспандарования труб большого диаметра и устройство для его осуществления / И.Б.Листопадов, Н.В.Михайловский, А.М.Иоффе и др. (СССР). -

)i 4I7SI4I/23-27; Заявлено 07.01.87 // Публикация изобретения -в открытой печати запрещена.

5. Иоффе A.M., Кукушкин О.Н,, Лонатенко К.П., Михайловский Н.В. Спроделение динамических нагрузок в гидросистемах металлургических агрех'атов при помощи математического моделирования. -М.: Металлургия, 1989. - 32 с.

6. Уменьшение менслойннх зазоров при гидромеханическом эксианди-ровании двухслойных спиральношовных труб / А.М.Иотфе, II.Б.Листопадов, Н.В.Михайловский: Институт черной металлургии.- Днепропетровск, 1990. - II с. - Деп. в Черметинформации 20.06.90, й 5528.

7. Гидромеханические экспандеры для раздачи газопроводных труб большого диаметра / Н.В.Михайловский„ A.M.Иосифе, И.Б.Листопадов: Институт черной металлургии. - Днепропетровск, 1990. -10 с. - Деп. в Черметинформации 20.0S.90, № 5529.

8. Кукушош О.Н., Листопадов И.Б., Михайловский Н.В. и до. Освоение гидромеханических экспандеров отечественной конструкции на Харцызском трубном заводе // Металлупгическал и горнорудная промышленность. - 1991. - Я I. - С.33-36.

К_;ючбти 13.XI.¡11 Углрен, печ. ластов 0.7.' / ..... ~'~11НИТИ-ИЧМ ЛЛК.Л3538 1ир.100»*о.