CC BY
30
УДК 629.5.06.001.2:621.643
К. Н. Сахно
Астраханский государственный технический университет
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВНЕДРЕНИЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫ1Х РАБОТ
Введение
Одной из важнейших отраслевых тенденций современного судостроения является повышение эффективности производства путем внедрения технологии предварительного изготовления труб по проектной информации без пригонки «по месту». Наличие в проектной документации достоверной информации, достаточной для предварительного изготовления и монтажа отдельных труб, позволяет запараллелить работы по постройке судна и сократить сроки выполнения судостроительных заказов. Новая технология предъявляет определенные требования к процессу проектирования, который должен обеспечить точность взаимного расположения труб и оборудования, снижение трудоемкости сборочных работ, повышение качества документации по трубопроводным системам на базе научно обоснованных методов их проектирования.
Основные положения
По результатам исследований [1] установлены аналитические зависимости, определяющие влияние точности выполнения операций резки и гибки на отклонения координатных размеров труб. Расширено представление о возможности применения теории пространственных размерных цепей при проведении размерного анализа в процессе проектирования трасс трубопроводов. Разработана методика расчетов, основанная на взаимосвязи конфигурации и отклонений координатных размеров труб. Если ранее в расчетах учитывались единые величины предельных отклонений координатных размеров труб (табл. 1), то разработанный метод расчета позволяет проследить влияние погрешностей отдельных операций (а, Ь, с, к) на накопление суммарных отклонений, представив трассу большой трубой. Для сравнения на рис. 1 показаны трассы трубопроводов, состоящие из одинакового количества (т = 6) труб диаметром 57 мм.
Рис. 1. Фрагмент топливной системы
Таблица 1
Допускаемые отклонения координатных размеров труб
Форма и диаметр труб Предельные отклонения
Прямые трубы ± 3 мм
Гнутые трубы диаметром до 100 мм ± 10 мм
Гнутые трубы диаметром свыше 100 мм ± 15 мм
По существующим представлениям об учете отклонений труб в соответствии с [2] (табл. 1) получим для концов трасс:
(
А
Г Аг ^ Ау
чАг/
£ (Ахт+Ахи-і)2
Л
£ (АУт + АУт-1 ) 2
£ (Агт +А^т-1)2
Г А1х > 6 О Г А2 х > Г 95,4"
А1 А1у = 58,3 СЧ А А2 у = 95,4
V А1г V V74,8 V VА2 г V V 58,3 V
При таком подходе величина отклонений определяется главным образом количеством труб, без учета их конфигурации, в то время как трасса 1 в сравнении с трассой 2 значительно проще по конфигурации составляющих ее труб.
Применяя разработанную схему расчета отклонений координатных размеров труб для трасс трубопроводов [1], получим
А
Г Ах Ї Ау
чАг/
т г-1
г'т-1
г'т-2
£ £ (хсгт )2 + £ (Х°1т )2 + £ (х\ )2 + £ (хкт )"
т г-1
г'т-1
гт -2
£ £ (УСгт )2 + £ (УагТ )2 + £ (УЬгт )2 + £ (Укт )2
т г-1
£ £ (гСгт )2 + £ (г«гт У + £ (гЪгТ У + £ ()2
, мм,
А1
А1у
А1г
34,0
18,7
А2
А2У А2 г
61,8
28,7
где т и ?т - соответственно порядковый номер трубы и участка в трассе.
Сравнивая полученные результаты при расчетах по традиционному и разработанному методам, можно проследить отличие как по величине, так и по направленности максимальных отклонений.
Такой подход, устанавливая взаимосвязь между конфигурацией трубы и ее отклонениями, расширяет возможности применения размерного анализа при проектировании трасс трубопроводов в насыщенных помещениях.
Последние годы характеризуются определенными усилиями в разработке систем автоматизации проектных работ (САПР) трубопроводов на основе математического моделирования и использования ЭВМ с обеспечением выпуска чертежей трубопроводов с координатами трасс и технологической документации для изготовления труб без пригонки «по месту».
т
1 1
1 1
г_-1
г_-2
1 1
Эффективное использование САПР трубопроводов с применением интеллектуальных элементов управления для изготовления труб на оборудовании с ЧПУ невозможно без детальной проработки входных технологических параметров. Одним из таких параметров является угол погиба по лимбу станка.
Как известно, при гибке труб на станках холодной гибки с использованием гибочных дисков, помимо пластической деформации, возникает упругая деформация трубы, за счет которой угол погиба трубы уменьшается по сравнению с углом, заданным на станке.
В программе «Ритм-трубы» [3] для учета этой упругой деформации используется соотношение:
Ил = И0 + К„ • Ин,
где Ил - угол погиба по лимбу станка с учетом пружинения трубы; И0 - угол начальной пластической деформации; Кп - коэффициент упругой деформации; Ин - номинальный угол погиба.
Коэффициент Кп зависит от марки материала, из которого изготовлена труба, и изменяется от 1,022 до 1,034.
Угол И0 включает в себя: люфт гибочного диска, погрешности изготовления и др. Поэтому для получения после гибки трубы заданного угла погиба необходимо точно задать угол на лимбе станка (Ил), а для этого надо знать угол начальной деформации (И0), который будет индивидуален для каждого гибочного диска на конкретном станке.
Таким образом, при организации гибки труб по картам-эскизам программы «Римт-трубы» необходимо провести исследования и определить И0 для каждого гибочного ролика, каждого станка, которые будут использоваться для гибки. При этом необязательно гнуть специальные образцы и тратить на это дорогостоящие трубы и людские ресурсы. Вполне возможно произвести фактические замеры при выполнении трубогибочных работ на конкретном исследуемом трубогибочном станке.
Для этого выставляется указатель поворота лимба на «0», и при выполнении любого погиба до возврата зажима записывается угол на лимбе. Отпускается зажим, выполняются следующие на этой трубе погибы и соответствующие записи. После того как труба согнута и снята со станка, замеряются фактически получившиеся углы погибов, т. е. угол Ин. Получив значения Ил и Ин и выбрав из таблиц Кп, определяют единственное неизвестное - И0.
При проведении таких действий с 10 погибами (любого фактического угла) усредняется значение и фиксируется угол начальной пластической деформации (люфт), который будет постоянной величиной для конкретного гибочного диска, используемого на конкретном трубогибочном станке, независимо от материала изгибаемой трубы, толщины стенки и даже диаметра трубы (например: 045 и 048 мм), если трубы этих диаметров гнутся с использованием одного гибочного диска.
Аналогичным образом были организованы экспериментальные исследования на заводе ОАО «Астраханский корабел» (г. Астрахань). Гибка труб производилась на станке СТГ-2С (рис. 2). Перед проведением гибки на станок устанавливается оснастка, соответствующая наружному диаметру трубы. Труба 5 одевается на штангу с дорном 6, выдвижение которого регулируется винтом 7 и поджимается прижимной частью коромысла 3 к гибочному диску 2. Поджимается ползун 4 для фиксации трубы в одной плоскости. На лимбе станка 1 выставляется «0°». Выполняется погиб; фиксируется угол по лимбу станка (табл. 2).
Рис. 2. Схема гибки на трубогибочном станке
Таблица 2
Таблица замеров и определения фактического угла гибки (фрагмент)
№ трубы № погиба Угол на лимбе станка Угол фактический
1 1 92° 89°40'
2 1 25° 21°55'
3 1 93° 90°24'
4 1 65° 62°12'
2 45° 42°16'
5 1 93° 90°7'
2 4 оо о 45°10'
После завершения гибки труба устанавливается на горизонтальную поверхность так, чтобы измеряемый погиб был в вертикальной плоскости (рис. 3).
*
Рис. 3. Схема замеров и определения фактического угла гибки
С помощью оптического квадранта КО-бОМ (точность замеров ±30”) измеряется угол погиба по отношению к горизонту (89° 54’, квадрант в положении 1) и угол опорной поверхности относительно горизонта (30’, квадрант в положении 2). По полученным значениям определяется фактический угол гибки (90° 24’) и заносится в табл. 2; впоследствии, с использованием приведенных в качестве примера данных, фиксируется люфт станка СТГ-2С для диаметра гибочного диска 340 мм, материала труб Ст. 10 диаметром и толщиной стенки 89 х 4 мм.
Заключение
Проведены теоретические и экспериментальные исследования по внедрению интеллектуальных элементов управления при организации трубопроводных работ, определяющие точность изготовления труб.
Результаты исследований способствуют эффективному использованию автоматизированных систем проектирования трубопроводов с учетом научно обоснованных методов технологической подготовки производства.
Дальнейшие исследования в этом направлении должны предусматривать возможность внесения дополнений в работу САПР трубопроводов («Ритм-трубы» и др.) как на стадии проектирования, так и в процессе технологической подготовки производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сахно К. Н. Исследование влияния погрешностей изготовления на точность координатных размеров труб сложных судовых технологических комплексов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - СПб.: СПбГМТУ, 2000. - 24 с.
2. ОСТ 5.0005-81 / РД 5Р.0005-93 / Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Требования к проектированию, изготовлению и монтажу труб по эскизам и чертежам с координатами трасс трубопроводов. - Л.: НПО «Ритм».
3. Сахно К. Н. Экспериментальные исследования трубопроводных систем // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2006. - № 2(31). - С. 203-207.
Получено 1.10.2006
EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE APPLICATION OF INTELLEKTUAL ELEMENTS TO CONTROL PIPELINE WORKS
K. N. Sakhno
The article considers the problems of organization of pipeline works. The application of intellectual controlling elements is discussed there. The results of this research promote the effective use of automatic systems of pipelines designing taking into consideration scientifically based methods of technological preparation of production.
