Гибкий.ру Трубогибочные станки для гибки наматыванием
Широкое распространение в цехах трубной заготовки, где объем выпускаемой продукции значителен, для гибки труб диаметром 10-426 мм нашли применение станки, работающие способом наматывания.
Гибка наматыванием отличается от гибки обкаткой тем, что нейтральная ось трубы во время изгиба смещается по отношению оси изгиба в противоположную сторону. Если при обкатке она удаляется от оси гиба в сторону растянутых волокон, то при наматывании она приближается к сжатым волокнам.
В результате такого смещения нейтральной оси при гибке наматыванием стенка трубы хотя и утоняется в большей степени, чем при обкатке, но при этом уменьшается сжатие волокон внутренней части гиба и соответственно уменьшается возможность потери устойчивости и образования гофр. На станках можно гнуть трубы с гибом в разных плоскостях, если изогнутые участки соединяются прямым участком (прямой участок обычно равен не менее 1,5 наружного диаметра трубы). Возможна также гибка труб в разных плоскостях, без наличия прямых участков между погибами, но для этого необходима специальная оснастка.
Фиг. 17. Схема гибки наматыванием.
Механизм для гибки способом наматывания (фиг. 17) состоит из гибочного ролика 1, зажима 2 и ползуна 3 (опорной колодки). В большинстве случаев при данном способе применяется еще дорн 4 для предотвращения образования овальности и гофр.
В отличие от способа гибки с обкаткой при гибке наматыванием вращается гибочный ролик, а ползун неподвижен или перемещается в продольном направлении.
Порядок работы на станке следующий: трубу устанавливают в ручей гибочного ролика и закрепляют к прямолинейной его части при помощи зажима 2; устанавливают ползун 5, которым труба во время гибки прижимается к гибочному ролику. Приводимый во вращательное движение гибочный ролик увлекает за собой трубу, которая, находясь в ручье между гибочным роликом и ползуном, стаскивается с дорна и изгибается на необходимый угол и радиус.
Оснастка станка. Гибочный ролик, ползун, зажим и дорн должны для каждого диаметра трубы иметь свои размеры, кроме того, для каждого раздела гиба требуется свой гибочный ролик. Поэтому вес станка возрастает, увеличивается также место, необходимое для хранения оснастки, что является недостатком машин для гибки наматыванием (так же, как и для гибки обкаткой).
Гибочный ролик станка является основным инструментом при гибке, поэтому от точности изготовления его рабочей поверхности (ручья) зависит качество гибки.
Гибочный ролик должен быть правильно установлен на станке, по конструкции отвечать гибу и иметь такую форму, чтобы труба плотно к нему прилегала. Очертания гибочного ролика зависят от необходимой формы гиба – если гиб должен иметь кольцеобразную форму, то гибочный ролик круглый, а если он должен быть эллипсообразным, то гибочный ролик соответственно имеет форму эллипса.
Диаметр ручья гибочного ролика берется равным номинальному диаметру изгибаемой трубы или несколько больше его на величину:
для труб диаметром до 50 мм – 0,5 мм
для труб диаметром от 51 до 75 мм – 0,75 мм
для труб диаметром от 76 до 120 мм – 1,0 мм
Радиус гибочного ролика должен быть равен радиусу гиба трубы, если допускаются отклонения радиуса гиба готовой детали в пределах остаточного радиуса. Для получения радиуса гиба у детали в соответствии с чертежом необходимо учитывать пружинение, и в этом случае радиус гибочного ролика делают меньше радиуса гиба, указанного в чертеже изогнутой трубы, на величину, равную разности между радиусом остаточным и радиусом гиба детали по чертежу.
Пружинение зависит от материала трубы, его упругих свойств, толщины стенки трубы и длины изогнутой части трубы.
Остаточный радиус гиба определяется экспериментальным путем. Ориентировочно для труб малого диаметра он может быть определен по формуле
где R2-радиус гиба до снятия нагрузки в мм;
т и n – коэффициенты, учитывающие материал, диаметр и толщину стенки трубы.
Значения этих коэффициентов приведены для двух марок сталей в табл. 4.
Величины коэффициентов т и n могут быть также рассчитаны по формуле
где 
Таблица 4
Величина коэффициентов для подсчета остаточного радиуса
| Диаметры труб Dн x Dв в мм | Значение коэффициентов | |||
| Сталь 20 | 1Х18Н9Т | |||
| n | m | n | m | |
| 6х4 | 0,9921 | 0,00081 | 0,9858 | 0,00096 |
| 8х6 | 0,99194 | 0,00060 | 0,9856 | 0,00069 |
| 10х8 | 0,9918 | 0,00045 | 0,9856 | 0,00064 |
| 12х10 | 0,9918 | 0,00039 | 0,9855 | 0,00045 |
| 15х13 | 0,9918 | 0,00030 | 0,9855 | 0,00036 |
| 18х16 | 0,9917 | 0,00022 | — | — |
| 20х17 | 0,9918 | 0,000225 | — | — |
| 20х18 | 0,9918 | 0,000221 | — | — |
| 22х20 | 0,9917 | 0,000204 | — | — |
| 30х27 | 0,9917 | 0,000147 | — | — |
| 30х288 | 0,9918 | 0,000144 | — | — |
Полученные экспериментальные данные по гибке труб размером 19,5X1,5 мм и 13X1,5 мм из стали 1Х18Н9Т полностью совпадают с расчетными, полученными из приведенной формулы.
Для удешевления оснастки можно каждый гибочный ролик использовать при гибке труб двух ближайших диаметров путем установки в ручей гибочного ролика вставки переходника из половинки трубы. Например, чтобы использовать гибочный ролик, предназначенный для гибки труб диаметром 83 мм, устанавливается вставка из половинки трубы диаметром 76 мм с толщиной стенки 4 мм, которая дает возможность гнуть трубы диаметром 63,5 мм.
Радиус ручья ползуна равен половине наружного диаметра трубы (по номиналу) плюс 0,1-0,15мм. Ползун изготавливают из прочной стали с учетом того, что во время гибки происходит его истирание.
Радиус ручья прижима равен половине наружного диаметра трубы по номиналу. Во избежание освобождения трубы при гибке, т.е. для лучшего ее прижима, кромка ручья прижима срезается па 0,5-0,8 мм. Длину прижима выбирают равной не менее 1,5 наружного диаметра трубы.
Для сохранения заданной круглой формы трубы применяют калибрующие пробки (дорны) различной конструкции: сплошные и виде стержня (фиг. 18, а-г) и составные (фиг. 18, д- к).
Фиг. 18 Конструкция дорнов
Самым простым дорном при гибке малого числа труб диаметром до 32 мм служит стальной канат, у которого один конец закреплен в рукоятке, второй – опаивается и ровно подрезается. При этом центральной пряди второго конца придают форму петли. С этой петлей сращивается проволока для протягивания каната в трубе.
Наибольшее распространение получили дорны из стержня, имеющего ложкообразную форму конца (фиг. 18, б) шарообразную (фиг. 18, а) или усеченную шарообразную форму (фиг. 18, в и г). Дорн с ложкообразной формой конца применяется для гибки труб диаметром до 75 мм с толщиной стенки 0,7-1,5 мм при радиусе гиба до ЗDн. В отличие от всех приведенных конструкций сплошных дорнов он имеет большую площадь контакта с трубой на участке пластических деформаций, что улучшает качество гиба. Для установки относительно оси гибочного ролика на дорне вытачивают контрольную риску. При ложкообразной форме конца для каждого радиуса гиба должен быть свой дорн. Радиус сферы дорна ложкообразной формы определяется по формуле
где dд – диаметр дорна в мм.
Длину конца, имеющего сферическую форму, определяют точкой пересечения оси цилиндрической части дорна с его сферической образующей и выражают формулой
Дорн с усеченным шарообразным концом (фиг. 18, в) имеет то преимущество, что на нем можно гнуть трубы, у которых гибы сопрягаются без прямолинейных участков, кроме того, он прост к изготовлении.
При большом объеме производства и малой толщине стенки трубы радиус сферы r соответствует радиусу гиба трубы. Если на одном и том же дорне надо гнуть трубы одного диаметра, но с разным радиусом гиба, то радиус закругления конца дорна уменьшается. Так, для труб диаметром до 100 мм этот радиус равен 0,6 Dв, а при большом диаметре 0,3Dв.
Наружный диаметр дорна должен быть меньше внутреннего диаметра трубы. Величина зазора зависит от диаметра трубы и точности изготовления гиба и определяется опытным путем. Так, для труб диаметром от 10 до 126 мм из нержавеющей стали он колеблется от 0,1 до 0,5 мм.
Для стальных труб диаметром до 100 мм зазор выбирается равным от 0,8 до 2,5 мм и выше:
| Внутренний диаметр трубы в мм | До 30 | 32-50 | 51-75 | 76-120 | Свыше 120 |
| Зазор, мм | 4,5 | 3,5 |
Для труб диаметром свыше 100 мм и до 400 мм зазор принимают равным 0,3 от внутреннего диаметра трубы.
Для качественной гибки в целях обеспечения зазоров между дорном и внутренней поверхностью трубы целесообразно иметь дорны: не менее двух размеров на трубу для труб с внутренним диаметром до 50 мм и не менее трех размеров на трубу для труб диаметром свыше 50 мм. Во избежание перекосов дорна длину его цилиндрической части рекомендуется принимать:
| Внутренний диаметр трубы, мм | До 30 | 32-50 | 51-75 | 76-120 | Свыше 120 |
| Длина в цилиндрической части дорна в dв | 4,5 | 3,5 |
Когда при сплошном дорне овализация тонкостенных труб превосходит допустимую величину и образуются гофры, необходимо применять составной дорн. У составных дорнов (фиг. 18, д-к) к сплошному дорну добавляют шарики или ролики со сферическими образующими, которые соединяют так, что дополнительные звенья могут размещаться по всему гибу. Такие дорны поддерживают стенку трубы в месте изгиба, и, кроме того, создают возможность при перемещении трубы по дорну придать ей круглую форму и даже произвести выравнивание неглубоких гофр.
Иногда ось роликов располагают выше или ниже центра. В первом случае ролики располагаются более плотно друг к другу со стороны внешней части гиба, увеличивая тем самым кривизну.
Дорн может состоять из роликов с осями, расположенными параллельно оси гиба. В этом случае оси связаны между собой серьгами (фиг. 18, к). Для. трубы диаметром 108 мм при толщине стенки 5 мм берут четыре ролика диаметром 92 мм. При такой конструкции между трубой и пробкой возникает трение качения, что приводит к уменьшению потребной мощности трубогибочного станка. Кроме того, уменьшается глубина рисок на трубе, возникающих от контактных напряжений.
На качество гиба влияние оказывает положение дорна относительно гибочного ролика. При установке дорна учитывают три фактора: угол а (фиг. 17) между осью дорна и вертикалью, проходящей через центр гибочного ролика, величину зазора между дорном и стенкой трубы и положение дорна относительно вертикали. Опытным путем установлено, что угол α должен быть равен 90°. Если угол больше 90°, то дорн не доходит до вертикали и тем самым не поддерживает стенку трубы от овализации, что приводит к образованию гофр на внутренней части гиба. При угле α < 90° дорн оказывается вынесенным вперед по отношению к месту изгиба, что приводит к большему утонению стенки трубы на внешней части гиба и даже разрыву трубы. Если между дорном и внутренней поверхностью трубы имеется зазор, то перед началом гибки дорн устанавливается с некоторым опережением относительно вертикальной оси. При больших зазорах между дорном и трубой лучше всего применять цилиндрический дорн.
Опытным путем установлено, что показателем правильной установки дорна может служить величина деформаций поперечного сечения трубы в средней части гиба. Если эта величина не будет превышать 5% при расположении большой оси деформированного сечения в плоскости, перпендикулярной плоскости гиба, то можно считать, что дорн занимает правильное положение относительно гибочного диска.
Дорн с шарообразным концом также устанавливается с некоторым опережением относительно центра гибочного ролика.
Величина опережения зависит от внутреннего диаметра трубы и радиуса гиба. При радиусе гиба от 2 до 4 Dн опережение равно от 0,46 до 0,59 Dв для труб диаметром до 60 мм. Составной дорн устанавливается так, что его основная цилиндрическая часть располагается относительно оси гибочного ролика, так же как и при сплошном дорне.
Дорн с ложкообразной формой конца устанавливается так, чтобы его контрольная риска совпала с центром гибочного ролика. Дорн должен быть плотно установлен на своей опоре во избежание смещения его в процессе гибки.
На внутренней поверхности трубы могут образоваться задиры и риски в результате возникновения больших контактных напряжений между дорном и внутренней поверхностью трубы. В особенности это наблюдается при гибке труб из нержавеющей стали , при котором на дорне, вблизи границы сопряжения сферической части дорна с цилиндрической (в области схода трубы с дорна и на торце дорна в области контакта с внутренней частью гиба), образуется налет (нагартовка) в виде тонкого слоя плотно приставшего металла. Этот слой металла не только создает риски и царапины на внутренней поверхности трубы, но и приводит к увеличению потребного усилия для гибки, а также к тому, что гибочный ролик вращается прерывисто (скачкообразно).
Уменьшение задиров и рисок на внутренней поверхности трубы, а также продление срока службы дорна достигается соответствующим выбором материала дорна, чистотой его поверхности, термической обработки и смазкой. Сферическая часть дорна шлифуется и для ответственных трубопроводов полируется, на ней вытачиваются канавки для масла, способствующие уменьшению трения дорна о внутреннюю поверхность трубы. Материал дорна должен быть стойким от истирания, прочным и обеспечивать малый коэффициент трения с трубой. Для стальных труб диаметром выше 100 мм рационально изготавливать дорны из чугуна СЧ 18-32. Для труб меньшего диаметра можно применять дорн из стали 20 или стали Ст. 3, цементованной на глубину 1,2 – 1,5 мм и каленой до HRC 52 – 58, а также дорны в виде набора текстолитовых колец (поделочный текстолит ПТ), устанавливаемых на стальном стержне, на конце которого навинчивается гайка.
Текстолит обладает стойкостью против истирания при сравнительно высокой прочности (предел прочности при растяжении 850 кГ/см2, при сжатии вдоль волокон – 1300. кГ/см2 и поперек волокон- 2000 кГ/см2).
При холодной гибки труб на станках важное значение имеет смазка трубы, которая обеспечивает равномерный ее изгиб. В случае недостаточной или плохой смазки между дорном и трубой, а также между наружной поверхностью трубы и ползуном удаление трубы из дорна и скольжение ползуна происходит рывками, что сопровождается образованием гофров. Лучше всего поэтому смазывать внутреннюю и наружную стенки трубы. Для смазки короткие трубы целесообразно перед гибкой погрузить в ванну, где содержится смазочное масло. Если гиб удален от концов трубы, то смазка подводится непосредственно к изгибаемому месту. Лучше всего подвод масла осуществлять через отверстия дорна (фиг. 18, г). Количество отверстий зависит от диаметра трубы: чем больше диаметр, тем больше отверстий. Все отверстия должны находиться за вертикалью (фиг. 17).
В качестве смазки применяют антикоррозионную мыльную эмульсию или машинное масло.
Крутящий момент на валу гибочного ролика Е. Н. Мошнин рекомендует рассчитывать как сумму крутящего момента М1, затрачиваемого на деформирование трубы, крутящего момента М2, затрачиваемого на преодоление трения трубы по ползуну, крутящего момента М3 – на преодоление трения в подшипниках вала гибочного ролика и в случае гибки с дорном – крутящего момента М4, затрачиваемого на преодоление трения трубы по дорну. При этом делается допущение, что круглое поперечное сечение в гибе остается постоянным.
Мкр=М1 М2 М3 М4
В этом уравнении крутящий момент, затрачиваемый на деформирование трубы, равен моменту, необходимому для изгиба трубы, и может быть рассчитан по формуле
или по формуле (2).
Крутящий момент, затрачиваемый на преодоление трения трубы по ползуну,
M2 PL ƒk,
где
Р- усилие на ползуне;
L – расстояние от оси вала гибочного ролика до рабочей
поверхности ползуна (фиг. 19);
ƒk – коэффициент трения скольжения трубы по ползуну
Фиг. 19. Схема для определения расчетных параметров при гибке наматыванием.
Фиг. 20. Схема трубогибочного станка с механическим приводом для гибки наматыванием.
При гибке без смазки горячекатаной трубы ƒk=0,4 и холоднокатаной – ƒk=0,25, а, с обильной смазкой горячекатаной, трубы – ƒk=0,2 и холоднокатаной – ƒk=0,15.
Усилие нажима на ползун:
где L – плечо силы Р относительно оси вала гибочного ролика, рекомендуется принимать равным 2 2,5,
При данном способе гибки наибольшие напряжения имеют место в точке, где начинается гибка. С одной стороны стенка трубы поддерживается ползуном, а с другой она еще не соприкасается с гибочным роликом. Поэтому для гибки тонкостенных труб способом наматывания во избежание потери устойчивости стенок, трубы устанавливается со стороны гибочного ролика складкоразглаживатель 5 (фиг. 17).
Складкоразглаживатель поддерживает внутреннюю часть гиба. В результате установки складкоразглаживателя та часть трубы, которая гнется, поддерживается как со стороны внутренней, так и внешней части гиба. Складкоразглаживатель и ползун должны быть изготовлены из износостойких материалов.
Привод станка может быть ручной, электромеханический, гидравлический и пневматический.
Станки с ручным приводом предназначены для гибки труб из сплавов меди или алюминия диаметром до 3″ и для стальных труб диаметром до 2 1/2″-
На фиг. 20 показана принципиальная схема станка с механическим приводом для гибки труб наматыванием.
Конец трубы 1 крепится зажимом 2 и поджимается двумя роликами 3. Вращая гибочный ролик 4, при помощи прижимных роликов гнут трубу вокруг гибочного ролика на угол до 180°.
Прижимные ролики установлены на суппорте, который перемещается при помощи винта.
Привод гибочного ролика осуществляется от электродвигателя через червячную передачу. Гибочный ролик установлен на планшайбе, которая жестко соединена с червячным колесом, поэтому вращение червяка передается на гибочный ролик.
Трубогибочные станки С-288 и ТГС-38-159 с электромеханическим приводом; могут быть использованы как в заготовительных мастерских, так и на строительной площадке. Завод строительных инструментов им. М. И. Калинина выпускает трубогибочный станок С-288 для холодной гибки труб диаметром от 1″ до 3″ способом наматывания.
Фиг. 21. Общий вид тругибочного станка С-288
Трубогибочный станок (фиг. 21) состоит из корпуса 1 с механизмами приводного и главного валов, поворотного стола 2 с гибочным роликом, рамы 3, тяги с дорном, суппорта 5 со сменной планкой. Гибочный ролик, зажим и ползун сменные в зависимости от диа-метра изгибаемой трубы.
Включение станка производится вручную при помощи рукоятки 6, а выключение при помощи передвижного упора, укрепленного на поворотном столе. Упор переставляется в зависимости от потребного угла гиба. Станок устанавливается на бетонном фундаменте и укрепляется при помощи анкерных болтов.
На фиг. 22 показана кинематическая схема трубогибочного станка.
Фиг. 22 Кинематическая схема трубогибочного станка С-288.
Привод поворотного стола 1 осуществляется от электродвигателя 2 при помощи клиноременной передачи 3, вращающей через червячную передачу главный вал 4. На главном валу установлено свободно червячное колесо 5, зубчатое колесо 6 и зубчатая муфта 7. Червячное колесо, находясь в зацеплении с червяком, свободно вращается на валу, приводя последний в движение. При помощи рукоятки 8 включают зубчатую муфту и тогда вал начинает вращаться и тем самым зубчатое колесо 6 вращает поворотный стол с установленным на нем гибочным роликом.
Крепление гибочного ролика к поворотному столу осуществляется при помощи гайки со съемной шайбой. Последняя позволяет осуществлять быструю замену гибочного ролика без того, чтобы полностью свинчивать гайку с оси поворотного стола.
Работа на трубогибочном станке ведется в следующей последовательности: трубу устанавливают на станке до упора так, чтобы дорн вошел внутрь трубы. Затем трубу поджимают к гибочному ролику и закрепляют ее эксцентриковым зажимом, для чего перемещают прижимную планку до соприкосновения ее с трубой при легком нажиме. Для уменьшения трения поверхность в месте контакта ползуна с трубой смазывают тавотом. После установки и крепления трубы включают станок и производят гибку на требуемый угол гиба.
Выключение станка по окончании гиба производится автоматически при помощи конечного выключателя или вручную посредством рукоятки. По окончании гибки трубу освобождают, снимают со станка и стол поворачивают в исходное положение для повторения цикла.
Технические характеристики трубогибочного станка
| Диаметр изгибаемых труб в дюймах | 1 – 3 |
| Угол гиба в град. | До 180 |
| Наименьший и наибольший радиус гиба в мм. | 100 – 275 |
| Число оборотов поворотного стола на рабочем ходу в мин | 0,95 |
Трубогиб ТГС-38-159 для холодной гибки труб диаметром от 38 до 159 мм при толщине стенки до 8 мм Киевского электромеханического завода (фиг. 23) работает по способу наматывания с использованием дорна.
Фиг. 23. Трубогиб ТГС-38-159.
На сварной раме 1 трубогиба смонтирован блок-редуктор, который состоит из двух шестеренчатых и одного червячного редуктора с двумя червяками. В нижней части рамы трубогиба установлены два электродвигателя 2 и 3, которые через кулачковые муфты приводят
во вращение два параллельно работающих шестеренчатых редуктора 4 и 5. Передаточное число каждого редуктора 
От редукторов вращение передается на червяки б и 7, которые вращают червячное колесо 8 с установленным на нем гибочным диском 9. Общее передаточное число шестеренчатого и червячного редукторов трубогиба 
Крутящий момент на гибочном ролике:
n1=1450 об/мин; M1= 895 000 кг*см;
n2= 2280 об/мин; М2 = 634000 кг*см.
Гибочный ролик свободно вращается на оси 10, а при гибке он приводится в движение толкателем 11, который вставляется в одно из имеющихся в червячном колесе отверстий – а1, а2 или а3 в зависимости от радиуса гиба трубы. Изгибаемая труба одним концом жестко крепится к гибочному ролику при помощи эксцентрикового валика 13 и фиксируется сменной прижимной планкой 12.
В комплект трубогиба входит набор сменных гибочных роликов, Во время гибки труба направляется и плотно прижимается к гибочному ролику при помощи винта 14 и прижимной планки 15. Направляющее устройство состоит из кронштейна 16 с цапфой, которая устанавливается в одно из десяти отверстий приваренной к станине траверсе в соответствии с радиусом гиба трубы.
Работа на трубогибе производится бригадой из двух человек.
Загрузка трубы в трубогиб и ее закрепление занимает от 4 до 5 мин, а снятие изогнутой трубы от 2 до 3 мин.
Машинное время, потребное для гибки трубы на угол в 90°, составляет не более одной минуты.
При гибке труб диаметром 133 и 153 мм наибольшая овальность при угле гиба 90° и радиусе гиба 600-650 мм составляет 1,5-2,0%, а глубина волн гофра не превышает 0,5-1,0 мм.
Техническая характеристика трубогиба
| Наибольший наружный диаметр изгибаемой трубы в мм | |
| Наименьший наружный диаметр изгибаемой трубы в мм | |
| Наибольший радиус гиба в мм | |
| Наименьший радиус гиба в мм |
Угол гиба трубы за один ход (без перехвата):
а) для гибочных роликов с радиусом гиба до 400 мм — 180°:
б) для гибочных роликов с радиусом гиба свыше 400 мм — 90°.
Число оборотов гибочного ролика:
а) первый вариант включения электродвигателя для гибки труб до 108 мм включительно (в об/мин):
| рабочий ход | 0,856 |
| возвратный ход | 0,856 |
б) второй вариант включения электродвигателя для гибки труб диаметром свыше 108 мм (в об/мин):
| рабочий ход | 0,428 |
| возвратный ход | 0,856 |
| габаритные размеры в мм | 3900X2370x1155 |
Вес трубогиба с комплектом сменных деталей:
| ролики, ползуны, дорны и др. в кг | |
| вес станка без сменных деталей в кг |
В качестве примера станка с гидравлическим приводом может служить трубогибочный станок, разработанный Ленинградским филиалом ВПТИ, для гибки труб диаметром от 18 до 60 мм со стенками толщиной 3 мм для радиусов гибов от 30 до 300 мм. На станке зажим трубы, гибка, вывод дорна из зоны гибки, освобождение трубы от зажима механизированы.
Трубогибочный станок (фиг. 24) состоит из станины 2, корпуса 4, механизма для гибки 6, механизма отвода дорна 1, электродвигателя 3, гидрооборудования 7, блока выключателя и электрооборудования. Гибочный механизм состоит из гидропривода и механизма зажима 5.
Фиг. 24. Станок для гибки труб диаметром до 60 мм.
Как видно из кинематической схемы трубогибочного станка (фиг. 25), перемещение дорна с тягой 5, соединенною со штоком цилиндра муфтой 2, производится путем подачи масла из резервуара 3 в одну из полостей цилиндра 1. Для установки трубы имеется установочная линейка 10 и упор 4. Электродвигатель 7 приводит в движение насос 8 (Г12-14А с давлением до 65 кг/см2, который подает масло в гидромотор 6.
Фиг. 25. Кинематическая схема трубогибочного станка с гидроприводом
На трубогибочном станке имеется левая 9 и правая 11 опоры, поджимной ползун 14. Гидромотор 6 для вращения гибочного ролика 13 выполнен и виде полого цилиндра, в котором на шарикоподшипниках установлен вал с лопастью; с одной стороны масло подается под давлением, а с другой сливается. Вал может поворачиваться на 240°. Цилиндр всеми приспособлениями может перемещаться зависимости от радиуса гиба и устанавливаться по линейке.
Механизм зажима 12, установленный на валу гидромотора 6, захватывает трубу и прижимает ее к гибочному ролику. Выполнен этот механизм в виде тисков, которые приводятся в действие от гидравлического цилиндра через толкающие рычаги. В случае замены гибочного ролика при изменении радиуса гиба каретка зажима подводится к трубе маховиком. Привод механизма опоры ползуна по конструкции аналогичен механизму зажима трубы. В отличие от механизма зажима ползун не зажимает трубу, а только подводится к ней без зазора.
В том случае, когда в гибочных станках для вращения гибочного ролика требуется большой крутящий момент, превращение поступательного движения штока 1 цилиндра во вращательное движение стола 2, на котором укреплен гибочный ролик 3, осуществляется при помощи цепной передачи 4 (фиг. 26).
Фиг. 26. Схема гидропривода станка с цепной передачей
В этом случае станок имеет неподвижный стол с установленным на нем гидравлическим устройством для прижима ползуна и поворотный стол с зажимным гидравлическим устройством. Питание гидравлической сети производится от насоса с приводом от электродвигателя.
Примером применения такого привода является трубогибочный станок Уралмашзавода. Трубогибочный станок Уралмашзавода предназначен гнуть трубы диаметром от 114 мм до 426 мм при серийном производстве в заводских условиях. Трубы диаметром до 219 мм при толщине стенки до 28 мм гнут без нагрева – в холодном состоянии, а при больших диаметрах трубы до гибки нагревают. Гибка труб на станке производится способом наматывания. Трубы с отношением толщины стенки к диаметру 0,1 гнут с дорном, а более толстостенные трубы – без дорна.
Трубогибочный станок (фиг. 27) состоит из литой станины 1, являющейся основным связующим узлом станка. В разъемных подшипниках устанавливается поворотный вал вместе с поворотным столом 2. К станине крепится рама 3, указатель гиба трубы 4, тяги рабочего цилиндра 5, а внутри станины вмонтирован цилиндр обратного хода. На неподвижном столе, выполненном заодно с головной частью станины, устанавливается суппорт 6 с упором и цилиндр зажима.
Поворотный вал получает вращательное движение от рабочего и обратного цилиндров. На валу устанавливается колесо цепное и звездочка. Цепное колесо при помощи пластинчатой цепи соединено с плунжером рабочего цилиндра, а звездочка с помощью двухрядной цепи – со штоком цилиндра обратного хода. Станок управляется с пульта управления 7.
На верхней плите поворотного стола помещается суппорт с подвижным упором.
Фиг. 27. Гибочный станок Уралмашзавода для гнутья труб диаметром до 426 мм.
Возвратно-поступательное движение этого суппорта осуществляется при помощи цилиндра зажима, установленного внутри стола (фиг. 28).
Фиг. 28. Схема гидроуправления станка для гибки труб диаметром до 426 .км.
1 – цилиндр обратного хода; 2, 13 и 14 – конечный выключатель; 3 – рабочий цилиндр; 4 – отстойник объемом 0,5 куб. м; 5 – пластинчатый фильтр; 6 – предохранительный клапан; 7 – насос Ш-18; 8 – цилиндр дорна; 9 – отстойник объемом 2 куб.м; 10 – Двухпозиционный золотниковый распределитель D 45 мм; 11 – обратный клапан; 12 – двухпозиционный золотниковый распределитель D 20 мм; 15 – цилиндр зажима поворотного стола; 16 – цилиндр зажима станины; 17 – насос НПР-200; 18 – разгрузочный клапан D 40 мм; 19 и 23 – трехпозиционный золотниковый распределитель D 20 мм; 20 и 22 – трехпилотная установка; 21 – разгрузочный клапан D 2,5 мм; 21 – тройник с шайбой; 25 – гибкий шланг; 26 – насос ЛЗФ-70.
При движении суппорта вперед упор вплотную подходит к трубе и прижимает ее к инструменту, а при вращении поворотного стола упор изгибает трубу, навивая ее без проскальзывания на гибочный шаблон, установленный на поворотном столе. При этом свободный конец трубы скользит по упору неподвижного стола.
При гибке с дорном для его удержания и удаления из деформированной зоны трубы предусмотрен гидроцилиндр. В зависимости от радиуса гиба цилиндр при помощи механизма перемещения меняет свое положение. Указатель гиба помещен на станке так, чтобы он был виден рабочему, и снабжен циферблатом, по которому перемещается стрелка, показывающая, на какой угол согнута труба. На указателе гиба установлен конечный выключатель, который позволяет автоматически остановить процесс гибки при определенно заданном угле гиба.
Трубопроводы гидросистемы в основном размещены в раме станка. На станке установлено три насоса:
1) ротационно-плунжерный насос типа НПР-200 производительностью 200 л/мин при давлении 200 кг/см2 – для работы рабочего цилиндра;
2) лопастной насос типа ЛЗФ-70 производительностью 70 л/мин при давлении до 65 кг/см2 – для работы обоих цилиндров зажима, цилиндра обратного хода, рабочего цилиндра и цилиндра калибрующей пробки;
3) шестеренчатый насос типа Ш-18 производительностью 18 л/мин при давлении до 15 кг/см2 – для управления работой золотников.
Для каждого насоса предусмотрен свой электродвигатель. Управление станком кнопочное, с включением каждого электродвигателя на пульте загорается соответствующая красная лампочка.
Техническая характеристика станка
| Наибольший крутящий момент на поворотном валу | 147,6 |
| Угол гиба, в град. | От 0 до 180 |
| Размеры изгибаемых труб: | |
| а) в холодном состоянии, наружный диаметр в мм | От 114 до 219 |
| толщина стенки трубы в мм | До 28 |
| При гнутье холодном состоянии материал трубы должен иметь предел текучести 35 кг/кв.мм | |
| б) в горячем состоянии наружный диаметр в мм | От 219 до 426 |
| толщина стенки в мм | До 35 |
| длина трубы в м | Не более 7 |
| Радиус гиба: | |
| для трубы диаметрм 114-219 мм | От 350 до 1300 |
| для трубы диаметром 219-426 мм | От 650 до 1700 |
| Диаметр, ход и усилие поршней цилиндров: | |
| диаметр рабочего поршня, в мм | 370/180 |
| ход в мм | |
| усилие в m | |
| диаметр поршня цилиндра обратного хода, мм | 192/80 |
| ход в мм | |
| усилие в m | 15,5 |
| иаметр поршня цилиндр дорна в мм | 370/110 |
| ход в мм | |
| усилие пр ходе вперед в m | |
| силие при ходе назад в m | 63,7 |
| диаметр поршня цилиндра зажима в мм | 140/80 |
| ход в мм | |
| усилие приэима в/п | |
| усилие на отжим в m | 6,7 |
| Габариты станка с учетом подвижных частей в мм | 129х8080 |
| Общий вес станка в кг |
В заводских условиях, где имеется сжатый воздух, может приеняться пневмопривод. В случае применения пневмопривода для вращения гибочного ролика отпадает редуктор, а силовой частью трубогибочного станка служит сервомотор с поворотной лопаткой, который преобразует энергию давления сжатого воздуха в механическую энергию вращения гибочного ролика.
Фиг. 29. Пневматическая схема станка.
Как видно из фиг. 29, цилиндр 1 разделен неподвижным сектором 2 и поворотной лопастью 3 на две полости / и //. Эти полости поочередно соединяются с воздухопроводами из магистрали и атмосферой. Благодаря разности давления лопасть поворачивается. Крутящий момент может быть определен по формуле:
где Р1 — давление в сети в кг/см2;
Р2 — давление выхлопа в кг/см2;
Р — неуравновешенная площадь лопасти в см2;
η — к. п. д. двигателя сервомотора, равный 0,9;
rср — расстояние от оси до точки приложения результирующей силы в см
При этом
где D — внутренний диаметр цилиндра в см;
d —диаметр вала лопасти в см;
h — высота лопасти в см.
Пусковой кран 6 имеет три положения: рабочий ход, обратный ход и нейтральное положение, когда кран закрыт. При рабочем ходе воздух из крана поступает через конечный выключатель 5 в камеру 1 сервомотора, поворачивая лопасть 3 и упор, закрепленный в Т-образном пазу на нижней поверхности стола станка; упор освобождает боек конечного выключателя, что позволяет пружине повернуть пробку и тем самым открыть проход воздуху из полости // через пусковой кран в коллектор 4. Из коллектора воздух поступает в атмосферу.
Сервомотор (фиг. 30) состоит из цилиндра 5, к которому при помощи болтов и гаек крепятся крышки 4 и 7. В цилиндре установлен cектор 10 и вал 6 с лопастью 9. На конце вала установлен круглый стол 3 и разрезная втулка со стрелкой 2, которая устанавливается по лимбу 1. Вал 6 вращается во втулках 8.
Фиг.30. Сервомотор
В секторе имеются две камеры, которые каналами соединены с полостью цилиндра, и отверстия для подвода сжатого воздуха из сети.
Во избежание утечек воздуха важно обеспечить уплотнение элементов сервомотора. Для этой цели плоскость сектора, прилегающая к цилиндру, поставлена на «Герметик» и торцовые его поверхности уплотнены прокладками из маслостойкой резины. При этом резиновые уплотнения внутренней поверхности сектора прижимаются к валу 6 воздухом. Так же уплотняется по всему контуру лопасть.
Пневматика может применяться не только для привода ролика, но и для перемещения прижима станка.
Фиг. 31. Прижимное пневматическое устройство.
На фиг. 31 показано одно из прижимных пневматических устройств, конструкция которого следующая: в укрепленном неподвижно на станке воздушном цилиндре 3 имеется поршень с шарниром 6 и штоком 1, жестко соединенном с рамой 4, не
§
Холодную гибку труб диаметром до 351 мм можно производить путем укладки трубы на двух опорах и приложения изгибного усилия в середине трубы. При этом опоры выполнятся таким образом, чтобы они поворачивались вокруг своих осей по мере изгиба трубы. Гибочный шаблон в этих устройствах соединяется со штоком гидравлического или винтового домкрата.
Качественная гибка возможна при условии, когда отношение толщины стенки трубы к ее диаметру составляет:
Гибочные станки данного типа удобны при строительных и ремонтных работах, когда трубы надо гнуть непосредственно на строительном участке. На трубогибах, работающих по данному способу, можно производить правку и подгонку под необходимый размер труб, согнутых на других станках, после их термообработки. Преимуществом этих станков яв-ляется также то, что на изогнутых трубах не образуются следы от применения; дорна.
Трубогибочные станки этого типа менее производительны, чем при гибке наматыванием или с обкаткой, поэтому при массовом и крупносерийном производстве они мало эффективны. Гибка с большим углом гиба трубы достигается путем последовательных перестановок трубы для осуществления гибки по участкам.
Гибочный шаблон должен выдвигаться только на такую длину, чтобы величина гиба не превосходила длину ручья гибочного шаблона.
Величина хода штока и последовательность перестановки трубы определяются опытным путем. На подобных станках можно также гнуть трубы в различных плоскостях.
Для холодной гибки труб диаметром до 108 мм в монтажных условиях можно применять ручной трубогибочный пресс (фиг. 32).
Фиг. 32. Ручной трубогибочный пресс для гибки труб диаметром до 108 мм.
Как видно из чертежа, пресс имеет следующее устройство. В стальном корпусе 1 перемещается плунжер пресса 2. На одном конце плунжера при помощи штифта прикрепляется сменный гибочный шаблон 3, на другом – при помощи винта укреплены уплотнительная шайба 4, манжета 5 и шайба 6. Жидкость (в данном случае масло) под плунжер нагнетается ручным насосом 7. К проушникам корпуса 8 при помощи осей 9 прикрепляются четыре боковые тяги 10. К этим тягам при помощи двух осей 11 прикрепляются две опоры 12 для труб и две поперечные планки 13.
Гибка труб производится следующим образом. В зависимости от диаметра изгибаемой трубы устанавливаются соответственный гибочный шаблон и опоры. Трубу устанавливают на опоры и нагнетают насосом жидкость (масло) под плунжер. Плунжер выдвигается из цилиндра и гибочным шаблоном давит на трубу, создавая усилие для гибки.
Для возвращения плунжера в исходное положение служат тяга и рычаг. При этом следует упорную планку отвести в сторону и опустить плунжер насоса вниз. Конец плунжера нажимает на шарики и тем самым дает возможность маслу выйти из цилиндра насоса в камеру. Целесообразно такие прессы для монтажных работ устанавливать на колесах.
Широкое распространение в строительных организациях получил станок для холодной гибки труб диаметром до 2″, изготавливаемый заводами Министерства строительства РСФСР и Министерства строительства электростанций, который приводится к действие от построечного механизма ВМС-12 (фиг. 33).
Фиг. 33. Трубогиб к механизму ВМС-12 для гибки труб диаметром до 2″.
Трубогибочный станок имеет две опорные поворотные колодки 1 для труб диаметром 1″; 1 1/4″‘, 1 1/2″ и 2″ и четыре сменных гибочных ролика 2 для тех же диаметров труб. Подлежащая гибке труба закладывается между опорными колодками и нажимным сегментом. После этого включается построечный механизм, который через карданный вал приводит во вращение ведущую шестерню станка. Шестерня при вращении сообщает поступательное движение винту 3 на котором укреплен гибочный шаблон 2.
По окончании гибки механизм переключается на обратный ход, причем нажимной сегмент освобождает изогнутую трубу.
Интерес представляет полуавтоматический станок с усилием на штоке в 10 т и электромагнитным управлением. Переменное включение одного из двух управляющих электромагнитов 2 и 3 (фиг. 34) производит переключение направления движения масла в гидрораспределителе 1 для прямого и обратного хода штока 4, к которому присоединен гибочный шаблон.
Фиг. 34. Электромагнитное управление полуавтоматическим станком.
При прекращении подачи тока к электромагнитам шарикового гидрораспределителя 1 шарики закрывают отверстие гидрораспределителя, соединенные с трубопроводами цилиндра 5, и шток остается неподвижным.
Гидросистема питается от насоса, приводимого во вращение электродвигателем, к выходному валу которого присоединен насос. Для ограничения перемещения штока с гибочным шаблоном на станке установлено два конечных выключателя (фиг. 35).
Фиг. 35. Установка конечных выключателей на полуавтоматическом станке для гибки труб на двух опорах.
Фиг. 36. Электрическая схема полуавтоматического станка для гибки на двух опорах.
Как видно из электрической схемы (фиг. 36), вначале выключают рубильник 1, от которого ток поступает к кнопке 2 «Пуск», вставляют трубу и включают кнопку «Пуск». Через реле 3 осуществляется включение управляющего электромагнита 4 и одновременно электродвигателя насоса 5. Шток вместе с гибочным роликом выдвигается на заданный ход до соприкосновения с конечным выключателем 6, который вновь переключает при помощи реле 8 электромагнит 4, связанный с гидрораспределителем. Тем самым шток начинает возвращаться в исходное положение и, дойдя до конечного выключателя 7, останавливает станок.
Опоры для гибки могут быть изготовлены в виде стальных лепт, которые имеют возможность во время гибки поворачиваться на осях станины станка. На фиг. 37 показан станок для гибки труб диаметром до 300 мм с ленточными опорами. Мощность двигателя 5 л. с.
Фиг. 37. Станок для гибки труб диаметром до 300 мм.
Перемещение гибочного ролика может осуществляться при помощи винтовой передачи. Так, судостроительный и судоремонтный завод им. 40-й годовщины Октября изготовляет трубогибочные станки для гибки без наполнения песком труб диаметром до 60 мм и с наполнением песком – до 90 мм, у которых перемещение гибочного ролика осуществляется при помощи винта.
Станок (фиг. 38) состоит из станины 1 и опорного стола 2, изготовленных из чугуна. В верхней части станины имеются две поперечные прорези для перемещения двух суппортов 3 с опорами 4, которые в зависимости от диаметра трубы и необходимого угла гиба перемещаются при помощи винтового механизма.
Сменный гибочный шаблон 5 крепится к концу ходового винта 6, на котором навинчена гайка 7. При вращении гайки ходовой винт, удерживаемый от поворачивания шпонкой 8, перемещается вместе с гибочным шаблоном.
Фиг.38. Станок для гибки груб с винтовым домкратом.
Привод гайки во вращение производится от реверсивного электродвигателя 9 через двухскоростной редуктор, большая скорость используется при обратном перемещении винта. Вес станка 920 кг, наибольший угол гиба 150°.
§
Для гибки труб диаметром до 3 1/2″ в кольцо или спираль, а также для гибки труб сравнительно большой длины с большим радиусом гиба применяют гибочные вальцы. На этих станках труба увлекается силами трения в направлении вращения роликов и приобретает на выходе кривизну, которая определяется взаимным расположением роликов. Станки могут быть с тремя и четырьмя роликами.
Ролики имеют ручьи с радисом, величина которого соответствует наружному радиусу трубы. Глубина каждого ручья немного меньше половины диаметра трубы (на 1-5 мм).
При данном способе гибки можно гнуть трубы с наименьшим радиусом R=6Dн.
В зависимости от плоскости расположения роликов вальцовочные станки бывают вертикальные (фиг. 39) и горизонтальные (фиг. 40).
Фиг. 39. Внешний вид вертикального станка для гибки вальцовкой
Фиг. 40. Горизонтальный станок для гибки вальцовкой
Трубы до 3 1/2″ гнут на горизонтальных станках, так как в горизонтальном положении легче поддерживать участок трубы – заготовки до ее контакта с роликами. У горизонтальных станков предусматриваются столы для поддержания труб при гибке.
Каждый станок снабжается сменными роликами, у которые различный радиус ручья.
На вальцах можно трубы гнуть по спирали. В этом случае добавляется направляющий ролик, который отводит конец трубы, выходящий после гибки, на заданный шаг.
Чтобы согнуть кольцо, вначале отрезают заготовку, соответствующую длине окружности требуемого кольца. Заготовку закладывают между роликами и приводят их во вращение, включая электродвигатель. После первой прокатки концы трубы остаются прямыми, поэтому необходима повторная прокатка для того, чтобы труба приняла форму кольца.
Для удобства сборки верхний ролик изготавливается сплошным, а нижние два составляются из двух половин, стягивающихся болтами.
Специальные гибочные вальцы для гибки труб, предназначенные для масосового производства, сконструированы так, чтобы время на установку заготовки и съем изделия было наименьшим. Два нижних ролика укреплены на неподвижных осях 1 и 2, верхний ролик 3 может перемещаться при помощи гидравлического штока 4 (фиг. 41).
Фиг. 41. Схема станка для гибки труб вальцовкой.
Во время гибки шток весь выдвинут и поводки АВ и ВС составляют одну прямую. При этом представляется возможным при помощи ручного маховика перемещать верхний ролик по вертикали и регулировать величину зазора между верхним и нижним роликами в соответствии с диаметром трубы и потребным радиусом гиба.
После окончания гиба шток 4 задвигается в цилиндр 6, верхний ролик отходит от нижних роликов и новая заготовка может быть легко установлена.
Труба вначале зажимается между ведущими роликами 1 и 3 путем вращения рукоятки 5, затем при помощи рукояток подводятся гибочные ролики 2 и 4 и включается двигатель. Ведущие ролики станка (фиг. 39) делают 20 оборотов в минуту.
§
Гибку тонкостенных цельнотянутых труб можно производить способом волочения. Сущность способа заключается в том, что труба-заготовка (фиг. 42, а) берется увеличенного диаметра и укороченной длины. Вначале конец трубы-заготовки обжимается под заданный диаметр D0. Затем обжатый конец (фиг. 42, б) продевается через фильеру 2 и захватывается зажимом 3, укрепленным на гибочном шаблоне 4. При вращении гибочного шаблона труба протягивается через фильеру 2 и одновременно гнется по радиусу вокруг гибочного шаблона 3.
Таким образом, труба подвергается изгибу с растяжением, при котором осевое усилие растяжения уменьшает напряжение сжатия молоком внутренней части гиба, что уменьшает возможность потери устойчивости. Одновременно утонение стенки большее, чем при обычном изгибе.
Фиг. 42 Схема гибки волочением
Увеличение диаметра заготовки производится в зависимости от отношения 
и 
в пределах от 0,05 до 0,1Dо. При этом чем больше значение и тем меньше должно быть увеличение диаметра и наоборот.
Расчет усилий при данном способе приведен в работе.
Гибка способом волочения осуществляется на обычном оборудовании для холодного гнутья труб с добавлением волочильного устройства в следующей последовательности:
1)резка труб на заготовки определенной длины и диаметра;
2)осадка конца трубы-заготовки под заданный размер Do на специальном приспособлении под прессом для заправки в фильеру;
3)заполнение трубы производится наполнителем (канифоль, песок, парафин) в случае тонкостенных труб. Гибка толстостенных труб и гибка с большими радиусами производится без наполнителя;
4)волочение и гнутье трубы.
Для гибки тонкостенных труб, когда требуется, чтобы поперечное сечение в гибе имело круглую форму, трубу проталкивают через фильеру, имеющую отверстие с криволинейной осью (фиг. 1, е) и конусностью.
При этом способе искусственное течение металла, вызванное сжатием, резко понижает момент, необходимый для одновременного изгиба трубы, и уменьшает возможность разрывов.
Произведенные автором опыты по гибке стальных труб диаметром от 10 до 38 мм с толщиной стенки 1,0 мм по радиусу гиба R = 8D показали, что конусность должна быть равна от 1 до 3% диаметра.
Для простоты изготовления фильера выполнена в виде втулки, у которой вытачивается внутриконусное отверстие (для трубы D 10 мм с толщиной стенки 1 мм из стали Ст. 3 выходное отверстие имело диаметр на 0,3 мм меньше, чем входное отверстие). По отверстию вытачивают конусную стальную пробку, которую вставляют в отверстие. Фильеру (втулку) гнут вместе с пробкой (пробка нужна для того, чтобы не исказилась форма отверстия).
При производстве опытов было изготовлено несколько различных по диаметру фильер, которые имели различный радиус гиба. Отверстие смазывалось и трубки при очень малых усилиях проталкивались через втулку, зажатую в тисках.
Все трубки выходящие из отверстия, имели радиус гиба такой же, как и радиус, по которому согнута втулка. При этом поперечное сечение согнутой трубки точно копируется по форме выходного отверстия (втулки).
Для достижения точной круглой формы изогнутой трубы в соответствии с допусками по ГОСТ 9842-61 отверстие в фильере должно быть изготовлено как можно более точно.
Следует отметить, что данный способ позволяет получить наиболее точную круглую форму сечения трубы в гибе. Представляется также возможным из прямолинейной трубы с круглым поперечным сечением получить изогнутую трубу, у которой поперечное сечение в гибе имеет форму, отличную от круглой.
При изгибе трубы возникают сплющивающие давления, которые создают напряжения сжатия и моменты, вызывающие сплющивание трубы. Ввиду того, что в изгибаемом участке стенка трубы поддерживается фильерой, которая ограничивает перемещение сплющивания, тем самым увеличиваются напряжения поперечного сжатия трубы и изменяется их распределение. Напряжения поперечного сжатия трубы во время пластического изгиба трубы вызывают пластические деформации кольцевого сжатия трубы. Таким образом, моменты внешних сил, поддерживающих форму поперечного сечения трубы при ее гибке, совместно с изгибающим трубу моментом вызывают укорочение окружности поперечного сечения трубы. Поэтому согнутая через фильеру труба имеет диаметр немного меньший, чем диаметр выходного отверстия фильеры.
§
Во избежание потери устойчивости стенки на внутренней части гиба автором было предложено гнуть трубы под внутренним гидростатическим давлением. Достигается это тем, что на концы трубы (фиг. 44) вставляются заглушки 1 и 3. Последняя снабжена патрубком 4 для подачи внутрь жидкости. Путем нагнетания жидкости в стенке трубы возникают напряжения, доводящие металл до состояния, близкого к пластическому. При достижении таких напряжений к середине трубы подводят гибочный шаблон 2, который гнет трубу.
Произведенные автором исследования по гнутью труб диаметром 100 мм с толщиной стенки 1,0 мм показали, что принятым способом трубу можно согнуть не только на угол в два раза больший, чем без внутреннего давления, но и со значительно меньшими усилиями (в два и более раза).
Заглушки 1 и 3 установлены на шарнирных опорах. Одна из опор при помощи винта может перемещаться в продольном направлении по направляющим швеллерам. Опоры устроены так, что они позволяют концам трубы поворачиваться при изгибе и перемещаться в продольном направлении. Для создания изгибающего усилия предусмотрен домкрат 5. Давление жидкости в трубе создается при помощи насоса.
Одним из сложных вопросов при гнутье труб без развальцовки торцов является создание уплотнения, поэтому было разработано специальное уплотнение, показанное на заглушке 3. Для станков при массовом изготовлении целесообразно использовать уплотнения из станов для экспандирования (раздачи) труб, которые за короткий промежуток времени зажимают и отпускают трубу.
При проведении экспериментов было опробовано несколько конструкций гибочных башмаков, которые позволили найти лучшую форму контактной площадки, через которую прилагается усилие для гибки. Лучше всего изготавливать башмаки из наборных пластин, которые упираются в лекало. При этом, меняя радиус лекал, можно простейшим путем найти радиус башмака для изгиба той или иной трубы.
Фиг. 45 Оборудование для гибки труб с внедрением гидростатическим давлением:
а-разрядник; б – быстросъемный замок; в – гидроаккумулятор.
Трубы малого диаметра от 6 до 22 мм с толщиной стенки от 0,5 до 1,5 мм можно гнуть на обычных трубогибочных станках с предварительным наполнением их жидкостью. В качестве наполнителя служит эмульсия или масло МАГ-10. Наполнение жидкости и создание в ней давления производится на гидростенде, который снабжен разрядником (фиг. 45, а) для удаления жидкости из труб после гибки.
Труба, подлежащая гибке, подключается к гидростенду при помощи быстросъемного замка (фиг. 45, б). Для компенсации потери давления жидкости в трубе в процессе гибки к ее концу присоединяется гидроаккумулятор (фиг. 45, в). При больших радиусах гиба гибку можно производить без гидроаккумулятора. Для лучшего уплотнения с быстросъемным замком и гидроаккумулятором концы труб развальцовывают. Установлено, что при гибке труб давление жидкости может быть рассчитано по формуле:
где
р – давление жидкости в кгсм²;
δв – временное сопротивление разрыву в кг/см2;
k – коэффициент, зависящий от химического состава и механических свойств стали (k=80 для стали 1Х18Н9Т).
При данном способе гибки следует выполнять правила по технике безопасности: рабочее место в момент гбки должно быть экранировано, нельзя крепить трубу на станке за гидроаккумулятор или быстросъемный замок, трубы, заряженные жидкостью, должны храниться в специальных закрытых стеллажах.
§
Поверхность трубы до гибки должна быть очищена снаружи и изнутри от окалины и ржавчины. На наружной и внутренней поверхностях трубы не должно быть плен, закатов, трещин и рванин. Незначительные дефекты на поверхности, обусловленные способом изготовления труб, а также следы зачистки дефектов допускаются, если они не выводят толщину стенки за пределы установленного допуска.
Трубы перед гибкой на станке протираются. Для уменьшения трения между калибрующей пробкой и трубой внутренняя поверхность трубы после протирки смазывается машинным маслом: Л С, СУ ГОСТ 1707-51 или маслом 45В (машинное СВ) ГОСТ 2854-51.
Можно также применять водосливаемые смазки в виде раствора 40% хозяйственного мыла 100 г и воды 1000 г или 100 г зеленого мыла и 1000 г воды.
Химическое обезжиривание труб производится путем погружения их в ванну с раствором следующего состава (в г/л):
Тринатрий фосфор….100
Жидкое стекло…….10
Химическое обезжиривание производится при температуре 70-80° до полного удаления жировых и масляных веществ с внутренней и наружной поверхностей трубы (длительность обезжиривания не менее 2 ч). При применении водосмываемой смазки химическое обезжиривание не производится.
Водосмываемая смазка удаляется с внутренней поверхности трубы после холодной гибки путем промывки внутренней полости водой (со слабым протоком) в течение 15 мин. После промывки трубы тщательно продуваются сжатым воздухом (желательно нагретым) до полного удаления влаги.
После химического обезжиривания водой промывается внутренняя поверхность труб до полного удаления остатков щелочного: раствора. Одновременно водой промывается наружная поверхность трубы.
Степень чистоты внутренних поверхностей труб устанавливается с помощью лакмусовой бумажки, смоченной в промывной воде. Очистка труб заканчивается после того, как красная лакмусовая бумажка, смоченная в промывной воде, перестанет менять свой цвет.
Трубы, предназначенные для холодной гибки, рекомендуемся предварительно подвергнуть отжигу (в том случае, если отжиг не был произведен на заводе-изготовителе). Стальные трубы должны заказываться отожженными, латунные с поставкой в полутвердом состоянии.
Отжиг стальных и латунных труб производится в отжигательных печах, дюралюминиевые трубы подвергаются термической обработке в селитровых ваннах.
При отсутствии отжигательных печей допускается отжиг мест гибов в горнах или форсунками с обязательным контролем режимов.
Дюралюминиевые трубы следует гнуть не позже чем через четыре часа после термической обработки.
При холодной гибки труб на малые радиусы гиба со стороны сжатых и растянутых волокон металла получается значительный наклеп, повышающий пределы текучести и прочности. В металле возникают остаточные внутренние напряжения, которые в процессе эксплуатации при определенных условиях (переменные тепловые и механические напряжения) могут привести к образованию трещин. Поэтому в зависимости от назначения трубопровода, марки стали и пластических деформаций после гибки в ряде случаев производят термическую обработку труб.
Для труб из углеродистой и малолегированной стали термическая обработка после гибки не требуется, а трубы из сталей типа ЭИ-257 после холодной гибки с малыми радиусами гибов должны быть подвергнуты термической обработке.
Для котлоагрегатов режимы термической обработки гнутых груб из хромомолибденовой и хромомолибденовованадиевой стали при толщине стенки свыше 10 мм, из углеродистой стали при толщине стенки свыше 35 мм и при меньшей толщине приведены и табл. 5.
Таблица 5
Режим термической обработки гнутых труб котлоагрегатов, работающих при температуре до 570°
| Марка стали | Нагрев до температуры в град. С | Выдержка | Охлаждение до температуры в град С | |
| при температуре в град. С | в часах | |||
| 12МХ 15ХМ | 690-710 | 690-710 | 2-3 | |
| 12МХФ 12ХМФ | 740-760 | 740-760 | 2-3 | |
| 650-670 | 650-670 | 2-3 |
Термическая обработка может производиться в камерных печах или в печах с выдвижным поддоном.
Загрузка труб в камерную печь производится на лист в 1-2 ряда. Перед загрузкой труб на термическую обработку (в печь с выдвижным поддоном) выравнивается поддон печи, на котором устанавливаются подставки, высотой 300-400 мм на расстоянии 600-700 мм одна от другой.
Для равномерного прогрева труб укладку производят с пространственными промежутками в 150-200 мм, создавая возможность смывания горячими газами по всей высоте загрузки.
Загрузка труб на выдвижной поддон печи может быть произведена на высоте 4-5 рядов, но не более 1,5 м. При этом выдерживают расстояние от стенок печи до труб не менее 400 мм. При загрузке труб с пространственными гибами во избежание деформации (поводки) от нагрева труб больших диаметров и толщин стенок, по возможности, загружают на нижние ряды садки.
Короткие концы труб располагают вверх так, чтобы избежать прогибов от собственного веса.
Во избежание образования окалины на внутренней поверхности, торцы труб закрывают металлическими колпачками, пробками или огнеупорным кирпичом, который обмазывают огнеупорной глиной. Трубы, расположенные против камер сгорания топлива (форсунок), предохраняют от смывания пламенем и образования окалины металлическими листами или другим способом, обеспечивающим нормальный нагрев изделий.
Контроль режимов термообработки гнутых труб, изготовляемых из углеродистых, легированных и высоколегированных марок сталей осуществляется с помощью сводовых термопар и контрольных, термопар. При термической обработке труб для котельных трубопроводов со сверхвысокими параметрами (сталь марки 1Х18Н12Т) трубы 76X10, 133X18, 219×27, 299X37 мм после холодной гибки подвергаются аустенизации по следующему режиму: загрузка в печь производится при температуре 800-900°С, затем температура повышается до 1050-1100°С по мощности печи. При этой температуре производится выдержка в течение одного часа, после чего труба охлаждается на воздухе. При термообработке одновременно с трубами в печь закладываются кольца-свидетели шириной 80 мм, по одному кольцу на каждую плавку или на каждую трубу.
Свидетели помещаются в середине печи непосредственно на трубах или подставках. После термообработки определяются механические свойства колец-свидетелей (предел прочности, предел текучести и удлинение продольных образцов типа гагаринских). Так, например, для труб размером 219X27 и 299X37 микроструктура и твердость определяются на каждом кольце, обработанном вместе с трубами, а для труб размером 76X10 и 133X18 мм микроструктура определяется для каждой плавки.
Факультативно определяется микроструктура металла. Проверка механических свойств производится для каждой плавки. От каждой плавки отрезается 2 образца для механических испытаний. При неудовлетворительных результатах по какому-либо виду испытаний допускаются повторные испытания на том же кольце мл удвоенном количестве образцов, взятых от того же кольца.
После термообработки трубы подвергаются опескоструиванию или травлению для снятия термической окалины.
Перепад температуры в точках измерения сводной термопары и контрольной в момент выдержки не должен превышать (в °С):
Для камерных печей…..не более 20
Для печей с выдвижным подом…..не более 50
Контроль механических свойств труб производится на образцах, взятых непосредственно от гнутых труб.
Холодная гибка
Для изменения конфигурации труб малого диаметра используются различные ручные устройства, для больших – механизированные трубогибы. В домашних условиях очень часто приходится гнуть стальные трубы воды и газа, используемые при устройстве систем водоснабжения и отопления.
Гибка трубы под 90⁰ называется изгибом, 180⁰ – рулоном, с образованием выступа – текстуры, в виде кольца – скобой.
Если гибка труб проводится нечасто, достаточно запастись простейшими приспособлениями. Металлическая пластина с отверстиями, в которые устанавливаются штифты в зависимости от радиуса (рис.2) или оправка – двойная плоская параллельная пластина, устанавливаемая вертикально с вариациями угла изгиба (рис.3)
Есть и другие приспособления для ручного складывания. В домашних условиях для изготовления змеевика водяного отопления трубу из нержавеющей стали диаметром около 20 мм просто наматывают на кусок трубы большого диаметра. К большой трубе предварительно приваривается кронштейн, устанавливается на опоры и зажимается.
Трубка хорошо набивается песком и закрывается крышками, затем вставляется в кронштейн и начинается намотка. Трубку, используемую в качестве шаблона, необходимо свернуть, поэтому потребуется как минимум два человека. После окончания намотки катушка выравнивается.
На таком устройстве изгибаются трубы диаметром до 2 см, которые крепятся к верстаку с помощью пластины (1) и ступицы. Ролик шаблона (6) закреплен на общей оси пластины и ступицы. Подвижный ролик (2) фиксируется кронштейном (4) с ручкой (3). Трубка помещается между роликами так, чтобы ее конец входил в зажим (7). Зажим вращается за ручку вокруг шаблона, пока не будет получен желаемый угол изгиба
Гибку труб из нержавеющей стали или другого материала в домашних условиях можно производить на простейшем приспособлении. Рекомендуется использовать при небольших объемах работы.
Простой механический трубогиб можно построить своими руками, особенно если вы обладаете навыками сварщика и знакомы со сварочным аппаратом:
Фотографии из Принцип действия самого распространенного варианта трубогиба основан на действии трех роликов, которые вращаются одновременно. Для изменения радиуса кривизны один или два ролика должны быть жестко закреплены на корпусе, один или два – перемещены.
Все три ролика должны быть оснащены устройствами с закрепленными внутри них подшипниками. Рекомендуется устанавливать их внутри металлических втулок, чтобы предотвратить попадание посторонних предметов и мусора во вращающиеся элементы. Вращающиеся ролики приводятся в движение одновременно цепью (или ремнем), соединяющей все три элемента.
Фиксированная установка гибочного станка, это Лучше установить его на чугунную или стальную сварную раму, которую рекомендуется крепить к полу.Кому не нужно все время гнуть трубы, нужно сделать небольшой гибочный станок. В его основании рекомендуется просверлить отверстия для устойчивого крепления на столешнице с помощью зажимов.
В ряде моделей все три ролика могут перемещаться. Положение верхнего регулируется верхней крышкой с винтом, нижних – банальной перестановкой в отверстиях корпуса. Вальцовый станок начинает гнуть трубу, когда мастер поворачивает ручку. Он соединен с одним из неподвижных роликов Корпус роликового станка Жесткое крепление роликов или роликов Вращающиеся втулки с подшипниками Цепной привод для одновременного вращения Основание гибочного станка Настольный мини-гибочный станок Корпус с прорезями для перемещения нижних роликов Ручка как драйв для машины
Чтобы сделать примитивный трубогиб, вам понадобится бетонная плита, металлические штифты и перфоратор. Пластина разделена на ячейки размером 40 х 40 или 50 х 50 мм. По углам ячеек просверливаются отверстия перфоратором и вставляются штифты.
Трубчатое изделие вставляется между штифтами и, прилагая усилие, изгибается. Точность при таком способе складывания не идеальна, но ее вполне достаточно для использования детали в домашних условиях. Для более точного сгибания можно использовать приспособление, сделанное на основе домкрата.
Для изготовления гидравлического гибочного станка понадобится домкрат, способный выдержать нагрузку в 5 тонн, прочное основание и шпильки. Гнуты трубы с обувью. Размер этих элементов должен соответствовать параметрам гнутой трубы
Чтобы предотвратить деформацию внутреннего просвета трубки, используются средства, противодействующие этому процессу изнутри. Песок чаще всего используется в качестве внутренних сдерживающих факторов. В этом случае в один конец трубки вставляется заглушка, а через второй насыпается песок, после чего он закупоривается пробкой. После этого выполняется складывание.
Иногда в качестве упора выступает специально сделанная для этого пружина. Для намотки используется проволока диаметром от 1 до 4 мм. Пружина должна свободно входить в трубу в месте изгиба, часть проволоки остается снаружи.
Гидравлическая система ручного инструмента, переносных и стационарных станков значительно облегчает процесс гибки и ускоряет процесс деформации трубы:
Фотографии из Для управления гидравлической системой, действующей на трубы, используется обычная рукоятка или насосная станция. На фото первый из вариантов. Простейшие модели гидравлических гибочных машин оснащены гидроцилиндрами, по которым движется поршень.
Именно он «заставляет» наконечник с соплом давить на трубку, ведь даже самый простой переносной гидравлический инструмент способен создать внушительную силу. Представленная в примере модель может давить на шланг грузоподъемностью 9 т. Если вы делаете шланг в промышленных масштабах, стоит купить стационарную машину с гидравликой и электроприводом.
В данном случае насосная станция сантехника расположенный внизу станины отвечает за работу гидроцилиндра. Для его подключения необходима электрическая сеть.Гидравлические системы нового поколения оснащены шаблонными матрицами, благодаря которым можно не изготавливать детали с криволинейной формой трубы.
Просто выберите требуемый радиус изгиба. Мобильный гидравлический гибочный инструмент. Простейшая гидравлика портативного станка. Сменный металлический сегмент для гибки труб. Устройство для фиксации шланга. Объем гидравлического инструмента. Стационарный гидравлический станок с электроприводом изгиб
После завершения сгиба пружину снимают, потянув за нить. В случае работы с трубой квадратного сечения для изготовления пружины выбирается проволока с таким же сечением.
Для этого подойдет связка проволоки, состоящая из отдельных отрезков, которые поочередно проталкиваются внутрь к месту будущей складки. После завершения операции сегменты также удаляются по одному. Возможна ручная гнуть труба из нержавеющей стали сечением до 4 см и толщиной стенки 0,3 см.
Распространенные способы гибки труб вручную: прокаткой, намоткой, на двух опорах, гибкой с волочением. Последний метод применяется для бесшовных тонкостенных трубчатых материалов. Таким образом трубы небольшой длины изгибаются под небольшим угломДля работы с большими диаметрами требуется профессиональное оборудование. Существуют трубогибочные станки с оправкой. Этот элемент конструкции представляет собой обыкновенный металлический брус.
Трубогибы могут сгибать трубы различной геометрии и размеров поперечного сечения. Это универсальное оборудование, так как на нем можно гнуть изделия широкого диапазона диаметров и из различных материалов, от углеродистой стали до труб из цветных металлов. Самые сложные машины имеют электронное управление
Перед началом процесса гибки его кладут внутрь, чтобы избежать деформации стенок трубы. Оправки, входящие в комплект, имеют разное сечение, поэтому вы можете выбрать ту, которая вам нужна под конкретный диаметр трубной продукции.