«
На правах рукописи Козлов Александр Васильевич РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ, ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ...»

Рис. 35. Проектирование технологии холодной гибки труб

с раскатыванием-обкатыванием

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 20 предприятий 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., «Прокатмонтаж» 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. Совместно с ООО «Саранинский завод » налажен серийный выпуск станков для холодной гибки с раскатыванием тонкостенных труб диаметра 40–100мм. и 50–150 мм. На этом же предприятии изготовлен станок для гибки труб с обкатыванием, на котором производится массоый выпуск отводов диаметра 200мм 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

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 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 50 мм до 108 мм, у станка мод. ИВ-3430 с 100 мм до 159 мм) и уменьшен радиус гиба с (3,5…4)Dт до (1,5…2)Dт 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.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Козлов, А.В. Математическое моделирование процессов в машиностроении: учебное пособие / А.В. Козлов, И.П.Дерябин, А.Г. Схиртладзе. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. – 207 с.
2. Козлов, А.В. Исследование процессов формообразования отверстий мерными инструментами: монография / А.В. Козлов, И.П. Дерябин. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. – 251 с.
3. Козлов, А.В. Технология и оборудование холодной гибки тонкостенных труб: монография / А.В. Козлов, А.В. Бобылев. – Челябинск: ЮУрГУ, 2007. – 169 с.
4. Новая технология холодной гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 1997. – № 6. – С. 68–69.
5. Козлов, А.В. Изучение влияния холодной гибки труб с раскатыванием на структуру и свойства металла / А.В. Козлов, И.В. Чуманов, А.В. Бобылев // Известия вузов. Черная металлургия. – 1999. – № 6. – 33–35.
6. Козлов, А.В. Оценка натягов и усилий при гибке труб с раскатыванием / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник ЮУрГУ. – 2004. – № 5 (34). – С. 125–131.
7. Козлов, А.В.Опыт гибки тонкостенных труб в холодном состоянии / А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич //Технология машиностроения. – 2008. – № 10 – С. 21–22.
8. Козлов, А.В. Контроль состояния материала труб при гибке с раскатыванием / А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов // Контроль. Диагностика. –2008. – № 11. – С. 49–53.
9. Козлов, А.В. Напряженное состояние в трубе при ее гибке с раскатыванием n парами близко расположенных деформирующих элементов / А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М. Хилькевич // Вестник машиностроения. –2009. – № 8. – С. 67–70.
10. Козлов, А.В. Компьютерное моделирование процесса гибки труб с раскатыванием / А.В. 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, А.В. Влияние холодной гибки с раскатыванием на толщину стенок изгибаемой трубы / А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. – 2009. – № 3. – С. 32–34.
12. Козлов, А.В. Механизмы снижения усилий гибки труб при их раскатывании с большими натягами / А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов, Я.М.Хилькевич // Вестник МТГУ им. Г.И. Носова. – 2009. – № 4. – С. 36–39.
13. Козлов, А.В. Комплексное исследование свойств материала отводов гнутых, получаемых гибкой с раскатыванием / А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». – 2007 – № 25. – Вып. 10.
14. Козлов, А.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния труб при их холодной гибке с раскатыванием / А.В. 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
15. Козлов, А.В. Новая технология гибки труб / А.В. Козлов, С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. – Челябинск: ЧГТУ, 1993. – С. 73–76.
16. Эффект снижения усилия при гибке труб, раскатываемых с большими натягами и механизм его проявления / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др. // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. – Челябинск: ЧГТУ, 1995. – С. 36–39.
17. 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. – С. 86–90.
18. Технология и оборудование для гибки труб с раскатыванием / С.Г. Лакирев, А.В. Козлов, Ю.Г. Миков и др. // Тематический сборник научных трудов. – Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1996. – С. 86–91.
19. Козлов, А.В. Технология и оборудование холодной гибки тонкостенных труб различных диаметров / А.В. Козлов, С.Г. Лакирев, А.В. Бобылев // Материалы I Международной выставки-конференции. – Челябинск, 1997. – С. 53.
20. Особенности холодной гибки труб диаметра 100–200 мм / С.Г. Лакирев, А.В. Козлов, Ю.Г. Миков и др. // Прогрессивные технологии в машиностроении: тематический сборник научных трудов. – Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1997.
21. Теоретические исследования механизма деформации трубы при гибке с раскатыванием и экспериментальная проверка основных теоретических выводов / А.В. 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.
22. Козлов, А.В. Оборудование для холодной гибки труб / А.В. Козлов // Материалы международной науч.-техн. выставки. – Сиань (КНР): Хай-Тянь, 1997. – 2 с.
23. Силовые параметры различных методов гибки труб / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др.// Машиностроение: прогрессивные технологии: материалы II Международной специальной выставки-конференции. – Челябинск, 1998. – С. 71.
24. Козлов, А.В. Холодная гибка водопроводных труб диаметром 100…250 мм / А.В. 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.
25. Козлов, А.В. Анализ пластических процессов при гибке труб с раскатыванием / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Проблемы пластичности в технологии: материалы II Международной науч.-техн. конф. – Орел: ОГТУ, 1998. – С. 92–93.
26. Козлов, А.В. Холодная гибка с воздействием на изгибаемую трубу вращающимся раскатником-обкатником / А.В. Козлов, И.П.Дерябин // Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте: труды Международной конференции.– Самара: СамГТУ, 1999. – Ч. I. – С. 174–175.
27. Козлов, А.В. Прогрессивная технология холодного формообразования поперечного сечения труб при их гибке с раскатыванием / А.В. Козлов, И.П.Дерябин, А.В. Бобылев // Технология, инновация, качество «99»: материалы Международной науч.-практ. конф. – Казань: КНИАТ, 1999. – С. 91–92.
28. Козлов, А.В. Виброреологические эффекты, возникающие при механической обработке отверстий / А.В. Козлов, И.П.Дерябин // Вибрационные машины и технологии: сборник научных докладов IV Международной науч.-техн. конф. – Курск: КГТУ, 1999. – С. 195–197.
29. Козлов, А.В. Особенности технологической подготовки производства криволинейных участков трубопроводов гибкой с раскатыванием / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Автоматизация и информатизация в машиностроении: сборник трудов Первой Международной электронной науч.-техн. конф. – Тула: ТулГУ, 2000. – С. 49–50.
30. Козлов, А.В. Электромеханический привод установки для гибки труб с раскатыванием / А.В. Козлов, Ю.Г. Миков // Автоматизация и информатизация в машиностроении: сборник трудов Первой Международной электронной науч.-техн. конф. – Тула: ТулГУ, 2000. – С. 138–139.
31. Козлов, А.В. Новая технология холодной гибки тонкостенных труб / А.В. Козлов, И.П.Дерябин // Аэрокосмическая техника и высокие технологии-2000: материалы Всероссийской науч.-техн. конф. – Пермь: ПГТУ, 2000. – С. 97.
32. Козлов, А.В. Оценка деформаций и усилий при гибке труб с раскатыванием / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Новые материалы и технологии в машиностроении: сборник материалов международной науч.-техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. – С. 26–27.
33. Козлов, А.В. Изготовление криволинейных участков нефте- и газопроводов холодной гибкой с раскатыванием / А.В. 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.
34. Козлов, А.В. Разработка технологического процесса холодной гибки труб с раскатыванием / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Снежинск и наука: материалы Международной конференции. – Снежинск: СФТИ, 2000. – С. 109–110.
35. Козлов, А.В. Расчет рабочих натягов при гибке труб с раскатыванием / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Совершенствование наукоемких технологий и конструкций: сборник научных трудов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. – С. 19–22.
36. Козлов, А.В. Технология и оборудование для холодной гибки труб / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Материалы 29 Международной конференции по металлообработке. – Хайфа (Израиль): Технион, 2003. – С. 26.
37. Козлов, А.В. Оценка напряженного состояния в трубе при ее гибке и раскатывании n парами близкорасположенных роликов / А.В. Козлов, Ю.Г. Миков А.В. Бобылев // Математическое моделирование: сборник научно-методических трудов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. – С. 93–97.
38. Козлов, А.В. Влияние гибки с раскатыванием на коррозионную стойкость отводов / А.В. Козлов, В.А. Аймурзин // Современные технологические системы в машиностроении: материалы Международной науч.-техн. конф. – Барнаул: Изд-во АлГТУ, 2003. – С. 77–78.
39. Козлов, А.В. Определение предельных натягов и усилий при гибке труб с раскатыванием / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Известия Челябинского научного центра. – 2004. – Вып. 1(22). (http://csc.as.ru/news/2004_1/2004_1_6_1r.pdf).
40. Козлов, А.В. Разработка оборудования для холодной гибки труб диаметра 20–200 мм / А.В. Козлов, И.П. Дерябин, В.И. Чуманов // Теория и технология процессов пластической деформации-2004: материалы Международной науч.-техн. конф. – М.: MULTIPRINT-МИСиС, 2004.
41. Козлов, А.В. Анализ процесса холодной гибки труб с раскатыванием / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Теория и технология процессов пластической деформации-2004: материалы Международной науч.-техн. конф. – М.: MULTIPRINT-МИСиС, 2004.
42. Инструмент для чистовой обработки отверстий / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др. // А.с. № 1491676. – 1989. – Б.и. № 25.
43. Инструмент для обработки отверстий / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, А.В. Козлов и др. // А.с. № 1569098. – 1990. – Б.и. № 21.
44. Козлов, А.В. Изготовление крутоизогнутых отводов из нержавеющих сталей / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Прогрессивные технологии в машиностроении: тематический: сборник научных трудов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – С. 134–139.
45. Козлов, А.В. Теоретическая оценка натягов и усилий при холодной гибке тонкостенных труб с раскатыванием / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». – Курган: Изд-во КГУ, 2005. – Вып. 2. – С. 139–143.
46. Козлов, А.В. Экспериментальная оценка деформаций и остаточных напряжений изгибаемой трубы при гибке с раскатыванием / А.В. Козлов, К.К. Саватеев // Вестник КГУ. Серия «Технические науки».– Курган: Изд-во КГУ, 2006. – Вып. 2. – Ч. 1. – С. 49–51.
47. Козлов, А.В.Опыт и перспективы холодной гибки тонкостенных труб / А.В. Козлов, Я.М. Хилькевич // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». – Курган: Изд-во КГУ, 2006. – Вып. 2. – Ч. 1. – С. 51–52.
48. Козлов, А.В. Особенности холодной гибки труб из легированных сталей / А.В. Козлов, А.В. Бобылев // Вестник КГУ. Серия «Технические науки». – Курган: Изд-во КГУ, 2006. – Вып. 2. – Ч. 1. – С. 190–192.
49. Козлов, А.В. Комплексное исследование свойств материала отводов гнутых, получаемых гибкой с раскатыванием /А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов // Вестник ЮУрГУ. – 2007. – № 25 (97). – С. 107–111.