Новое оборудование для изготовления мембранных змеевиков
Анализ применяемых в промышленности методов холодной гибки труб и выполненные исследования по гибке оребренных труб позволили создать и внедрить в производство опытио-промышленный образец станка для гибки мембранных змеевиков, в конструкции которого реализован принцип совмещенной гибки наматыванием с синхронным плоскопараллельным перемещением гибочных инструментов и применением осевого поджатия трубы в процессе гибки. Принципиальная схема гибки крупногабаритного змеевика, в соответствии с которой выполняют следующие операции, приведена на рис. 2.
Трубную плеть устанавливают в рабочую зону гибочной головки 1 между шаблоном 2 большого радиуса, блоком гибочного ролика 3 и калибрующего ролика 4, прижимом 5 и затем фиксируют последним в требуемом положении. Поворотом стола 6 по часовой стрелке и блока роликов против часовой стрелки осуществляют гибку участка плети на гибочной головке (см. рис. 2, а), при этом гибочную головку 7, содержащую шаблон 8 малого радиуса и идентичный блок роликов 9 и 10 и прижим И, устанавливают в положение, изображенное на рис. 2, б, т. е. в зону формирования второго гиба. Заготовку устанавливают между шаблоном 8, блоком роликов 9 и 10 и фиксируют прижимом 11. После этого на гибочной головке 1 осуществляют расфиксацию изогнутого участка (колена) формируемого змеевика и выводят его из рабочей зоны головки.
Поворотом стола 6 против часовой стрелки и блока роликов 9 и 10 по часовой стрелке осуществляют гибку участка плети на гибочной головке 7, при этом гибочную головку 1 устанавливают в положение, изображенное на рис. 2, г, т. е. в зону формирования третьего гиба.
Заготовку устанавливают между шаблоном 2,% блоком роликов 3 и 4 и фиксируют прижимом 5. Одновременно с этим на гибочной головке 7 осуществляют расфиксацию полученного колена змеевика и вывод его за зону гиба. В дальнейшем при многократном повторении описанных операций формируют змеевик с требуемым числом гибов.
Такая схема гибки позволила получить гибы малых радиусов (до #=1,5 О) с незначительным искажением поперечных сечений гнутых участков и снижением продольного удлинения материала трубы от растягивающих напряжений, что полностью соответствует требованиям ОСТ 24.030.40—79.
Техническая характеристика линии вырубки мембран
Механизм подачи оребренной плети:
скорость подачи, м/с............................... 0,13
усилие поджима приводных роликов, кН ... 1,5
мощность электродвигателей, кВт................. 3,3
Пресс кривошипный модели КД2324:
номинальное усилие, кН.............................. 250
наибольшая ширина вырубаемой мембраны, мм 60
Механизм упоров:
привод ......................................Пневматический
число фиксированных положений упоров ... 17
Суммарная масса механизмов, кг...................... 17 000
Техническая характеристика гибочной машины
Параметры оребренной плетн, мм:
наибольшая длина плети.......................... 30 000
наружный диаметр трубы.............................. 28
наибольшая толщина стенкн трубы .... 4
размеры мембраны (толщииахншрина) . . 3X30
Параметры змеевика, мм:
наименьший размер между гибами .... 2 800
наибольший размер между гибами .... 5 000
радиус гиба..................................... 44 и 132
Номинальный угол гибки, рад.......................... 3,14
Привод механизмов ............................Гидравлический
Рабочее давление в гидросистеме, М.Па ... 5
Наибольшее усилие, развиваемое силовым гидроцилиндром, кН................................. 100
Скорость гибки, рад/с................................. 0,4
Регулирование скорости гибки..................Бесступенчатое
Режим работы.....................................Полуавтоматический
Производительность, гиб/ч .......................... 45
Габариты машины (длинах ширина высота), мм.............................................. 8500x5000x2095
Масса, кг.......................................... 25 000
Линия вырубки мембран и гибки змеевиков включает в себя гибочную машину с гидронасосной станцией, стеллаж-накопитель для трубных плетей с вырубленными мембранами, рольганг для удержания плети перед вырубкой, подающий механизм, кривошипный пресс со специальным вырубным штампом, механизм откидных упоров с приемным рольгангом, кантователь, наклонный накопитель, рольганг.
Гибочная машина состоит из укрепленной на фундаменте сборно-сварной станины 11, в центре которой жестко укреплен базовый вал 12, несущий поворотный стол, опирающийся на кольцевую направляющую станины посредством роликоопор 15. Внутри станины смонтирован силовой гидроцилнндр привода поворотного стола, шток которого шарнирно соединен с зубчатой рейкой, подвижно установленной в направляющих станины. Рейка взаимодействует с зубчатым колесом, жестко укрепленным в нижней части поворотного стола. При возвратно-поступательном перемещении рейки 17 стол поворачивается по часовой или против часовой стрелки вокруг базового вала.
Поворотный стол выполнен в виде сварной конструкции коробчатого типа, на противоположных концах которой в направляющих смонтированы гибочные головки. Для синхронизации поворота гибочного инструмента головок с поворотом стола используются рейки подвижно смонтированные в направляющих стола и контактирующие с шестернями гибочных головок и шестерней, жестко укрепленной на базовом валу. Рейка выполнена составной, части которой соединены между собой винтами. Концы каждого винта имеют правую и левую резьбу и при регулировке станка на требуемый типоразмер змеевика взаимодействуют посредством ходовых гаек с правой и левой частями рейки.
Каждая гибочная головка содержит укрепленное в направляющих поворотного стола основание с жестко закрепленной в нем осью, соосно с которой на основании подвижно смонтирована шестерня. Блок гибочного и калибрующего роликов подвижно установлен в направляющих корпуса гибочной головки, а гибочный шаблон выполнен разъемным и состоит из нижнего полушаблона, укрепленного в верхней части оси 25, и верхнего полушаблона 28, имеющего возможность вертикального перемещения с помощью гидроцилиндра, смонтированного на кронштейне.
Мембранный змеевик из-за конструктивных особенностей имеет два радиуса гиба (44 и 132 мм), поэтому гнбочные головки оснащены шаблонами двух типоразмеров. Для получения качественного гиба с =44 мм гибочная головка, предназначенная для гибки на малый радиус, дополнительно оснащена специальным устройством 30 осевого поджатия трубы в процессе гибки.
Работа оборудования осуществляется следующим образом. Оребренная трубная плеть по рольгангу подается в рабочую зону подающего механизма 5 и фиксируется зажимными роликами. Откидные упоры механизма настраивают на заданный размер вырубки мембран, соответствующий суммарной величине длины дуги формируемого колена змеевика и технологического припуска [3]. При включении подающего механизма 5 оребренная плеть перемещается до первого упора механизма 7, после чего подается команда на включение пресса 6 и производится вырубка первого участка. При возврате ползуна в верхнее положение подается команда на поворот штанги с упорами, при этом первый упор убирается, а второй (и последующие) — выводится в рабочее положение.
По окончании цикла вырубки мембран в заданных участках оребренная плеть кантователем 8 переносится на наклонный накопитель 9 и далее по рольгангу 10 перемещается к гибочной машине или укладывается на стеллаж-накопитель.
Трубная плеть с вырубленными мембранами в местах * формируемых гибов подается в рабочую зону одной из гибочных головок и фиксируется зажимным механизмом, при этом полушаблоны 27 и 28 смыкаются, образуя закрытый гибочный ручей, а блок роликов 26 подводится к трубе. Включением силового гидроцилиндра 16 осуществляют поворот стола 13 на заданный угол гибки, при этом рейки 20, обкатываясь вокруг неподвижной шестерни 22, перемещаются в направляющих стола и заставляют шестерни 21 гибочных головок с закрепленными на них блоками роликов (гибочными и калибрующими) поворачиваться относительно стола в сторону, противоположную направлению его вращения. Таким образом, на первой гибочной головке формируется колено (гиб) змеевика, а на второй головке гибочный инструмент занимает исходное положение для последующей гибки змеевика, причем полу-шаблоны 27 и 28 разомкнуты. Свободная часть трубной плети устанавливается в рабочую зону второй гибочной головки в соответствии с вышеописанной последовательностью и, кроме того, фиксируется дополнительно механизмом 30 осевого поджатия трубы.
При выполнении подготовительных операций на второй гибочной головке перед формированием второго колена змеевика на первой гибочной головке осуществляется расфиксация сформированного колена (блок роликов отводится от трубы, полу-шаблон поднимается вверх, зажимной механизм освобождает трубу) и вывод его из рабочей зоны головки специальным механизмом. Включением силового гидроцилиндра 16 осуществляют поворот стола 13 в противоположном направлении и формируют второе колено змеевика, при этом работа всех механизмов гибочной машины выполняется в вышеуказанной последовательности.
Аналогичным образом многократно повторяя цикл гибки, получают змеевик требуемого типоразмера (см. рис. 1, б) с заданным числом колен (гибов).
В процессе эксплуатации оборудования в ПО «Красный котельщик» были усовершенствованы отдельные узлы и механизмы, что повысило надежность механизмов подачи плети на вырубку оребрения, устройства передачи обработанной плети к гибочной машине, некоторых узлов гибочной машины.
На новой гибочной машине (рис. 5) с применением осевого поджатия трубы в процессе гибки обеспечивается изготовление мембранных змеевиков из стали 20 н 12Х1МФ с заданными параметрами, соответствующими ОСТ 24.030.40—79 (при овализации поперечных сечений на гибах не превышает 12%, утонение стенок труб не превышает 15 %, что соответствует Я= = 2,5...3,51).
Разработанное ВПКТИатомкотломашем и внедренное в ПО «Красный котельщик» оборудование для изготовления мембранных змеевиков в ближайшее время найдет широкое применение на других энергомашиностроительных предприятиях.