Практическое исследование процесса правки конических переводников для труб

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

электронное научно-техническое издание
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Эд № ФС 77 — 30 569. Государственная регистрация № 421 100 025. 155Н 1994−0408_
Практическое исследование процесса правки конических переводников для труб # 08, август 2011 автор: Рыжов П. А.
УДК 621. 7
МГТУ им Н. Э. Баумана pr1987@mail. ru
1. Введение.
При соединении труб в гидросистемах зачастую нужно менять скорость, направление течения жидкости, а также давление в трубопроводе. С этой целью используются переводники различной формы: угловые, тройники, крестовики, конфузоры, диффузоры и др. В данной работе рассматривается технология производства и реновации переводника для труб нефтяной скважины.
Переводники насосно-компрессорных труб предназначены для соединения между собой насосно-компрессорных труб разных диаметров, а также подземного оборудования, имеющего присоединительные концы, при добыче нефти и газа.
Они имеют с обоих концов резьбу, наружную или внутреннюю, в зависимости от того, навинчивается переводник на соединяемую трубу или ввинчивается в нее. Концевая часть переводника с внутренней резьбой является муфтой, с наружной резьбой — ниппелем (1).
т
061,3
Рис. 1. Переводник переходной П73/60.
При получении обжимом из трубчатой заготовки стали 40ХН переводника для двух труб одинакового диаметра, представленного на чертеже (рис. 1), вследствие неточной отрезки появляется брак. Он заключается в отклонении оси патрубка от оси основной трубы, что вызывает радиальное биение первого. Этот дефект препятствует нарезанию на этом цилиндре резьбы требуемого качества и накручиванию на него трубы. Опытным путём установлено, что радиальное биение для успешного нарезания резьбы не должно превышать 0. 38 мм. Брак был обнаружен, когда партия заготовок в 90 штук уже была отштампована. Повторный обжим результата не даёт, что указывает на влияние упругих деформаций, возвращающих обжимаемую заготовку в исходное дефектное состояние. В
связи с этим возникла необходимость разработки технологии правки (реновации) отштампованных поковок, что и является целью данной работы.
Рис. 2. Измерение диаметрального биения.
2. Обработка результатов измерения партии (Статистический расчёт) ([51).
Рис. 4. Распределение измеренных поковок по радиальному биению.
2.1. Определение математического ожидания величины радиального биения поковки.
:= 12
I := 1.
т

г = 1
М (АК) = 1. 137 ж
Щ ¦-- АКг: =
1 0. 225
8 0. 375
12 0. 625
19 0. 875
18 1. 125
13 1. 375
12 1. 625
3 1. 875
2 2. 125
1 2. 375
0 2. 625
1 2. 875
2.2. Определение дисперсии и среднеквадратического отклонения. Дисперсия:
1 т Г 1
-М (АК)'-
г = 1
Среднеквадратическое отклонение: & lt-т (АН) := 4ЩЩ
О (АК) = 0. 217 мм'-
— 0. 466 мм
2.3. Определение расчётных максимального и минимального значений радиального биения.
АКср := М{АК)
АКтш := АКср-3-& lt-г (АК)
. 0 мм
АКжах = 2. 534 мм

Таким образом, ожидаемое и наиболее распространённое теоретическое радиальное биение оказывается 1. 137 мм, максимальное — 2. 534 мм. Наиболее близкие к этим значениям биения получены соответственно у поковок № 50 и № 79 (1.1 и 2. 21 мм).
3. Выбор технологии реновации.
Т.к. повторный обжим не даёт нужного эффекта из-за малости или полного отсутствия пластических деформаций, следует подобрать процесс, при котором пластическая деформация будет значимой. При этом форма поковки не должна сильно искажаться, чтобы потом её снова можно было обжать. Поэтому в качестве такого процесса выбираем раздачу. В данной работе использовались пуансоны диаметрами 50 и 52 мм (соответственно дающие меньшую и большую пластическую деформацию). При этом наклонная ось малого цилиндра должна выпрямиться и стать параллельной оси цилиндра большего диаметра. После раздачи проводим повторный обжим в исходном штампе для совмещения осей этих цилиндров. Таким образом, технология получения заготовки переводника под нарезание резьбы: 1) отрезка заготовки (труба стальная бесшовная холоднодеформированная ГОСТ 8734–75) — 2) точение, торцовка- 3) обжим. В случае брака — 4) правка раздачей- 5) правка обжимом- 6) правка точением. Результаты эксперимента приведены в табл. 1 (см. прил. 1).

Рис. 6. Экспериментальные штампы.
Рис. 7. Матрица экспериментального обжимного штампа.
4. Разработка промышленного штампа.
Экспериментальный штамп для обжима оказался очень нетехнологичным с точки зрения выталкивания заготовки. Также в нём отсутствуют какие-либо элементы крепления плит к столу и ползуну пресса. В связи с этим был разработан специальный промышленный обжимной штамп, сборочный чертёж которого представлен на рис. 8 ([1], [2], [3], [4]). Из сравнения чертежей матриц (рис. 7 и 9) видно, что экспериментальная матрица не обеспечивает нужной точности в отношении радиального биения (отклонение 0.1 мм на чертеже рис. 6 превышает установленный допуск на радиальное биение в 0. 038 мм). Также увеличена длина посадочного участка под обойму (поз. 5 на рис. 8) — теперь она составляет 28 мм вместо 8.5 для матрицы экспериментального штампа (см. рис. 7 и 9). Это обуславливается тем, что при обжиме такой малой длины посадочного участка не достаточно, что вызывает перекос кольца матрицы (поз. 2 изображения обжимного штампа на рис. 5) вследствие радиального биения правимой поковки. Этот перекос также препятствует успешной правке в экспериментальном штампе.
12 3 4
Рис. 8. Промышленный штамп для обжима.
Рис. 9. Матрица промышленного штампа.
6.1. Расчёт плит штампа на смятие. Расчёт ведём в соответствии с [3]. Давление, передаваемое заготовкой на верхнюю плиту штампа:
р =0бж * -
заг
Робж ~ 2МН — сила обжима-
р _ (_ф, — _ф2) «3. 142 • (822 — 722) «1210 2
гзаг-. ~ ~1210мм — площадь опоры
заготовки на верхнюю плиту-
[^]см = 88МПа — допустимое напряжение на смятие (Сталь 3).
р _ «1653МПа & gt->- [а] _ 88МПа- ^ 1210 см
Следовательно, необходимо ставить прокладку 2.
Давление, передаваемое матрицей на нижнюю плиту штампа:
р _ Зе*. & lt- [*]" —
г 3. 142 • (2052 — 64. 12) 20__0 2
*заг _ 4 ~ 4 ~20 770 мм _ площадь опоры
матрицы на нижнюю плиту-
р _ 2 40 «67. 2МПа & lt- [а]см _ 88МПа- у 20 770
Следовательно, прокладка под нижнюю плиту не нужна.
7. Выводы.
В ходе измерения выявлено, что распределение поковок по радиальному биению близко к распределению Гаусса, что позволило провести расчёт ожидаемого радиального биения и установить его разброс по методике расчёта нормального распределения. Математическое ожидание для данного типоразмера переводников составило 1. 14 мм, максимальное биение — 2. 53 мм, минимальное — 0 мм.
На основании проведённой работы получена технология правки радиального биения и разработана штамповая оснастка для её реализации. В ходе эксперимента выявлено, что на процесс правки влияют многие факторы (центрирование заготовки в штампе, трение на рабочих поверхностях инструмента, подаваемое давление и др.), хотя решающими являются степень деформации при правке раздачей и точность формы обжимной матрицы. Так же мы видим, что деформирование (раздача) пуансоном с диаметром 52 мм исправляет хвостовой дефект, полученный при первичном
обжиме, тогда как деформирование пуансоном диаметром 50 мм выравнивает стенку малого цилиндра не до конца (рис. 10). Поэтому рекомендуемое значение коэффициента раздачи для исправления подобных дефектов у других обжимаемых деталей — 1. 055 и выше.
Рис. 10. Хвостовая часть поковки до и после правки.
Приложение 1. Результаты экспериментальной штамповки заготовок.
Табл. 1. Диаметральное биение до и после штамповки.
№(до) Больший диаметр Меньший диаметр Коэффициент обжима Диаметральное биение ап № (после) Разность биений
до после
1 89 61 1,459 016 393 2,25 2,25 0
2 89,1 61 1,460 655 738 2,41 2,41 0
3 89,3 62 1,440 322 581 2,51 2,51 0
4 89,2 61,1 1,4 599 018 5,98 5,98 0
5 88,8 61 1,455 737 705 1,18 0,74 50 1 0,44
6 89,1 61,1 1,458 265 139 2,4 2,4 0
7 88,8 62,7 1,416 267 943 2,53 2,53 0
8 89 62,4 1,426 282 051 0,38 0,38 0
9 89,1 61 1,460 655 738 3,57 3,57 0
10 89 61,1 1,456 628 478 3,38 3,38 0
11 88,9 61,1 1,454 991 817 1,87 2,53 52 2 -0,66
12 89,1 62,5 1,4256 1,52 1,22 52 3 0,3
13 88,9 62,6 1,420 127 796 1,35 0,93 52 4 0,42
14* 89,1 61,8 1,441 747 573 3,12 2,05 52 5 1,07
15 89,1 61,8 1,441 747 573 0,74 0,74 0
16 89,2 62 1,438 709 677 0,98 0,14 52 6 0,84
17 89 62,1 1,433 172 303 0,79 0,36 50 7 0,43
18 89,1 61,7 1,444 084 279 0,51 0,51 0
19 89,1 61,7 1,444 084 279 2,21 1 50 8 1,21
20 89,2 61 1,462 295 082 1,86 1 52 9 0,86
21 88,9 61,2 1,452 614 379 1,9 0,71 52 10 1,19
22 88,8 61,1 1,453 355 155 1,63 0,36 52 11 1,27
23 89,5 61,1 1,464 811 784 1,89 0,95 52 12 0,94
24 89,1 61,2 1,455 882 353 3,17 3,17 0
25 88,9 61,1 1,454 991 817 1,88 1,88 0
26 88,5 61 1,450 819 672 1,42 2,23 52 13 -0,81
27 88,7 61,2 1,449 346 405 2,63 2,63 0
28 88,9 61,1 1,454 991 817 1,66 1,05 52 14 0,61
29 89 61,1 1,456 628 478 1,16 1,79 52 15 -0,63
30 88,9 61,1 1,454 991 817 2,36 2,36 0
31 89,3 61 1,463 934 426 1,32 0,45 52 16 0,87
32 88,5 61,1 1,448 445 172 1,27 0,08 52 17 1,19
33* 88,9 61 1,457 377 049 3,06 3,06 0
34 89 61,1 1,456 628 478 1,28 1,06 50 18 0,22
35 89,2 61 1,462 295 082 3,4 3,4 0
36 89,1 60,9 1,463 054 187 1,74 1,53 50 19 0,21
37 89,2 61 1,462 295 082 2,16 2,16 0
38 89,1 61 1,460 655 738 2,95 2,95 0
39 88,6 61 1,452 459 016 1,55 1,06 52 20 0,49
40 88,9 61 1,457 377 049 2,46 2,46 0
41 88,9 61 1,457 377 049 1,58 0,45 52 21 1,13
42 89 61 1,459 016 393 3,13 3,13 0
43 89,3 61 1,463 934 426 1,08 1,45 50 22 -0,37
44 88,5 61,1 1,448 445 172 1,8 1,8 0
№(до) Больший диаметр Меньший диаметр Коэффициент обжима Диаметральное биение ап №» (после) Разность биений
до после
45 89 60,9 1,461 412 151 1,98 1,54 52 23 0,44
46 89 61 1,459 016 393 1,39 0,72 50 24 0,67
47 88,8 61 1,455 737 705 3,42 3,42 0
48 88,9 61 1,457 377 049 1,51 0,7 52 25 0,81
49 89 61,1 1,456 628 478 2,86 2,86 0
50 88,9 61 1,457 377 049 2,2 0,25 52 26 1,95
51 88,8 61 1,455 737 705 3,08 0,85 52 27 2,23
52 89 61 1,459 016 393 3,63 3,63 0
53 88,8 61,2 1,450 980 392 2,02 1,53 52 28 0,49
54 89,2 61 1,462 295 082 1,37 0,32 52 29 1,05
55 89 61 1,459 016 393 2,45 2,45 0
56 88,7 61,2 1,449 346 405 3,27 3,27 0
57 89 61 1,459 016 393 2,22 1,18 52 30 1,04
58 88,9 61 1,457 377 049 0,66 0,66 0
59 89 61 1,459 016 393 2,21 0,33 52 31 1,88
60 89 61 1,459 016 393 2,15 1,28 52 32 0,87
61 88,9 61 1,457 377 049 2,25 1,09 52 33 1,16
62 88,8 61 1,455 737 705 0,68 0,68 0
63* 88,6 61,1 1,450 081 833 1,45 1,45 0
64 89,1 61 1,460 655 738 2,37 2,37 0
65 88,9 61,3 1,450 244 698 1,56 1,07 52 34 0,49
66 89 61 1,459 016 393 4,37 4,37 0
67 88,9 61 1,457 377 049 3,41 3,41 0
68 89 61 1,459 016 393 3 3 0
69 88,9 61 1,457 377 049 2,12 1,41 52 35 0,71
70 89,2 61 1,462 295 082 2,69 2,69 0
71 89 61 1,459 016 393 3,77 3,77 0
72 88,6 61 1,452 459 016 2,92 2,53 52 36 0,39
73 88,9 61,1 1,454 991 817 2,7 2,7 0
74 88,9 61,1 1,454 991 817 1,23 1,09 52 37 0,14
75 89 61,1 1,456 628 478 2,78 2,78 0
76 89 61 1,459 016 393 2,56 2,56 0
77 89,5 61,1 1,464 811 784 3,43 3,43 0
78 89,2 61,2 1,45 751 634 2,13 2,13 0
79 89,2 61,1 1,4 599 018 4,42 1,8 52 38 2,62
80 89,3 61 1,463 934 426 2,76 2,76 0
81 89,1 61 1,460 655 738 2,74 2,74 0
82 89,3 61 1,463 934 426 1,68 1,22 52 39 0,46
83 89 61,2 1,454 248 366 2,05 0,48 52 40 1,57
84* 89 61 1,459 016 393 1,56 1,56 0
85 88,6 61,2 1,447 712 418 1,91 1,81 52 41 0,1
86 89,3 61 1,463 934 426 1,64 1,2 52 42 0,44
87 89,1 61 1,460 655 738 3,33 3,33 0
88* 89,3 61,1 1,461 538 462 4,77 4,77 0
* - деталь не отторцована
— деталь, годная после штамповки
— деталь, исправленная штамповкой
— деталь, испорченная штамповкой
Диаметральное биение после штамповки
1,5
0,5
Диаметраьльное биение
5 10 15 20 25 30 35
3
2,5
2
1
0
0
40
Изменение диаметрального биения после штамповки
Литература
1. Попов Е. А. Основы теории листовой штамповки. 2-е изд.: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1968. 280 с.
2. П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. & quot-Конструирование узлов и деталей машин& quot-. Изд. 6-е, испр. — М.: Высшая школа, 2000 г.
3. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. / Под ред. Е. И. Семенова. М.: Машиностроение, 1987. Т.4. 544 с.
4. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
5. Шахов Е. М. Лекции по курсу & quot-Высшая математика& quot-. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой