CC BY
25ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
18-20%), установить влияние конструктивных и геометрических параметров, технологии изготовления инструмента на его эксплуатационные характеристики и эффективность формообразования узлов крепления, определить характер изменения осевой нагрузки, крутящего момента, температуры в процессе формообразования узла крепления и их влияния на модификацию свойств металла тонкостенной заготовки, оценить прочность металла узла крепления.
Пилученные результаты исследований положены в основу разработки методик проектирования инструмента и рас-
чета режимных параметров технологического процесса.
Промышленное внедрение разработанного технологического процесса и инструмента осуществлено на ОАО ПО АМЗ (г. Барнаул) при формообразовании узлов крепления с помощью пластическсго сверления корпуса муфты сцепления двигателя А-41. Обрабатываемый материал - сталь 08 КП, толщиной 4,5 мм. В результате внедрения из технологического процесса изготовления муфты сцепления исключена операция по монтажу (с помощью сварки) шести резьбовых втулок с внутренней резьбой М12х1,25.
Пневмоимпульсные технологии для промышленных применений
В. И. ЗВЕГИНЦЕВ, зав. лаб., канд. техн. наук, с. н. с, В. Ф. ЧИРКАШЕНКО, канд. техн. наук, с.н.с Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, г. Новосибирск
Общим для всех пневмоимпульсных технологий является использование кратковременного ударно-волнового воздействия мощной импульсной струи воздуха, которая создается при помощи специального пневмоимпульсного генератора. Основная экономическая целесообразность применения пневмоимпульсных технологий в задачах очистки состоит в устранении трудоемких дорогостоящих и зачастую опасных ручных операций, после чего становится возможным переход к реальной профилактике, что дает, в конце концов, существенное повышение эффективности использования постоянно действующего оборудования. В настоящее время разработаны пнев моимпульсные технологии для решения следующих задач:
♦ устранение зависания и налипания сыпучих материалов на стенках бункеров и емкостей всевозможных размеров и конструкций;
♦ очистка внутренних поверхностей трубопроводов от солевых, карбонатных, известковых, угольных, цементных и других отложений различной твердости;
♦ очистка теплообменников различных конструкций л размеров (как внутритрубного, так и межтрубного пространства) от всевозможных отложений;
♦ очистка вентиляционных устройств от загрязнений;
♦ очистка внутренних поверхностей электрооборудования и, в частности, электрошкафов;
♦ очистка систем отопления промышленных и бытовых зданий:
♦ очистка стенок химических реакторов в ходе технологического процесса;
♦ очистка теплообменных поверхностей котельных агрегатов малой, средней и большой мощности.
Рис. 1 Состав пневмоимпульснсй системы очистки бункера 1 - компэессор; 2 - запорный вентиль; 3 - влагомаслоотделитель; 4 - вентиль слива конденсата; 5 - ресивер; 6 - манометр; 7 - вентиль аварийной остановки системы; 8 - коллектор; 9 - зентили включения пневмоимпульсных генераторов; 10 - бункер; 11 - пневмоимпульсные генераторы; 12 - контроль давления в сети; 13 - разводка воздуха.
Ниже приводится несколько примеров использования пневмоимпульсных технологий.
Пневмоимпульсная система для очистки бункеров. Предназначена для устранения зависания и налипания сыпучих материалсв на стенки в бункерах, независимо от их назначения, размеров и конструкции. Принципиальная схема системы очистки бункера показана на рис. 1. Воздух по воздушному трубопроводу (12) через открытый вентиль (9) поступает в пневмоимпульсный генератор (11), форкамера которого наполняется воздухом до давления, равного давлению о сети, псслс чего воздух из фориамеры резко выбрасывается через выхлопной патрубок е бункер (10), очищая его поверхность. Засчёт быстродействия пневмоимпульсного генераторе достигается большой расход воздуха через сопло, что обеспечивает высокую эффективность очистки поверхностей бункера. Описанный цикл автоматически через 6 - 20 с повторяется до остановки системы. Типичное количество пневмоимпульсных генераторов в системе очистки для одного бункера составляет от 2 до 8 штук. Система может иметь как оучное, так и автоматическое (дистанционное) управление.
Пневмоимпульсная технология очистки внутренней поверхности трубопроводов. Данная технология может быть использована для очистки внутренних поверхностей трубопроводов от солевых, карбонатных, известковых, угольных, цементных и других отложений различной твердости.
Рис. 2. Схема очистки трубопровода
Один из вариантов технологии, разработанный для очистки трубопроводов диаметром 50 - 300 мм, основан на использовании пневмогенератора диаметром 40 мм и длиной 350 мм. Питание генератора производится через гибкий шланг с внутренним диаметром 4 - 6 мм от баллона сжатого воздуха с давлением до 150 атм. Пневмогенератор срабатывает автоматически через 1 - 2 секунды и протягивается внутри трубопровода с помощью тросика диаметром 3 - 4 мм (см. рис. 2). Практический опыт показал, что для очистки участка трубопровода длиной 50 м требовалась работа пневмогенератора в течение 10-15 минут при давлении воздуха 30-40 атм. Для очистки 100 м трубопровода расходовался один баллон сжатого воздуха.
Использование предложенной пневмоимпульсной технологии для очистки труб показало ее высокую эффективность,
№ 2 (23) 2004 1 17
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
экономическую целесообразность, простоту применения. Данная технология была рекомендована для очистки труб на предприятиях энергетической промышленности.
Технология пневмоимпульсной очистки теплообменников. Задача очистки теплообменника решается с помощью специального пневмоимпульсного генератора, который выб-эасывает в теплообменник, заполненный водой, кратковременную струю сжатого вэздуха. Внутри теплообменника создается ударная волна, которая распространяется в жидкости и разрушает отложения. Количество точек подачи воздушных струй, их ориентация и продолжительность процесса об-эаботки определяются опытным путем в зависимости от конфигурации теплообменника и прочностных характеристик отложений.
Для очистки отложений толщиной 2-5 мм в межтрубном пространства теплообменника 800-ТНГ, показанного на рис. 3, использовались 9 патрубков диаметром 20 мм. приваренных к корпусу теплообменника. Через каждый патрубок производилось 120-150 выхлопов пневмогенератора с объемом накопительной камеры 1 дм3 при начальном давлении воздуха до 20 атм. Процесс очис_ки теплообменника занял 2 часа.
Рис. 3. Схема пневмоимпульсной очистки межтрубного пространства теплообменника 800-ТНГ (ГОСТ 15122-69).
1 - корпус теплообменника; 2 - пневмоимпульсный генератор ~1Г -1/100; 3 - патрубок 3/д"; 4 - шаровой вентиль; 5 - подача воздуха
Технология пневмоимпульсной очистки отопительных систем промышленных и бытовых помещений. Отложения внутри отопительных приборов и соединительных трубопроводов разрушаются ударно-волновой системой, создаваемой в жидкости, протекаощей внутри очищаемой отопительной системы, и удаляются этой же жидкостью. Для организации системы ударных волн внутри жидкости используется воздействие импульса сжатого воздуха.
Пример применения технологии очистки показан на рис. 4. На стояке трехэтажного административного здания смонтированы 5 отопительных приборов М-142. Подача воды осуществляется сверху. Визуальное обследование показало, что перед прочисткой в трубопроводе стояка имеются твердые отложения солей и окислов железа, неравномерно распределенные по длине и перекрывающие сечение трубы до 70 %. Секции отопительных приборов в нижней части были полностью забиты черной илообразной массой с твердыми включениями размерами 1-1,5 мм. В верхней части на внутренней поверхности были обнаружены более плотные отложения толщиной 2 - 3 мм в виде пастообразной массы черно-коричневого цвета.
Вначале производилась очистка стояка. Сжатый воздух подавался от стандартньх 40-литровых баллонов с начальным давлением 130 - 140 атм. При постоянном протоке воды было произведено несколько выстрелов в стояк с начальным давлением в пневмоимпульсном генераторе 50 - 60 атм. Основная масса отложений выводилась проточной водой в виде мелкодисперсного шлифа черного цвета с размерами частиц
л л
1
ш
ПО
ч
ЛЛЛЛЛА/ I V ДАЛД)
р
1 '■уу " ЛГу*
Рис. 4. Схема очистки отопительного стояка
порядка 0,1 мм. Измерения расхода сливной воды показали, что расход воды через стояк после прочистки увеличился в 4,5 раза.
Для очистки отопительных приборов использовались пневмоге-нераторы, которые устанавливались на место снятых заглушек в отопительных приборах. Режим очистки включал по 5 выстрелов в каждый отопительный прибор с давлением воздуха 30 - 60 атм. После отого пневмоимпульсный генератор отсоединялся и визуально оценивалось качество очистки. Внутренние полости радиатора были практически чистые. После прочистки на отопительных приборах устанавливались штатные заглушки и система приво дилась в рабочее состояние. Подача воды под давлением до 5 атм показала, что целостность системы и герметичность всех стыксв не нарушена.
Пневмоимпульсная система обдувки конвективных поверхностей котельных агрегатов. Актуальность разработки нового средства очистки для котельных агрегатов была вызвана, прежде всего, большими абсолютными значениями потерь за счет снижения мощности котлов, а также дороговизной и недостаточной эффективностью существующих средств очистки. Основным преимуществом пнеймоимпупьсных устройств, позволяющим использовать их на котельных агрегатах, является возможность создания высокоэффективных, безопасных, дистанционно управляемых систем очистки.
Пневмоимпульсная система обдувки СПО-1 установлена на Новосибирской ТЭЦ-3 и предназначена для профилактической очистки трубных пакетов экономайзера котлоагрега-та БКЗ-320 от непрочных слабосвязанных зольных отложений в зоне температур газов менее 7000 С. Рабочий режим устройства - длительный с интервалами включения обдувки по установленному технологическому графику обдувки. Включение устройства - вручную, машинистом котлоагрегата через установленные интервалы времени. Оценка результатов работы и корректировка режимов работы системы выполняется машинистом котла. Особенностью системы является применение быстродействующих пневмоимпульсных генераторов, которые позволяют создавать ударные волны. Значительное повышение эффективности очистки достигается за-счет организации залпового действия импульсных генераторов. Система СПО-1 позволяет полностью автоматизировать процесс очистки, а использование воздуха, как рабочего агента, делает эту систему совершенно безопасной для оборудования и рабочего персонала.
Рассмотренная пневмоимпульсная система очистки СПО-1 построена на современных достижениях в области нестационарной газодинамики и по своим характеристикам не имеет аналогов в мире. После успешного завершения испытаний данной разработки аналогичные системы могут быть рекомендованы к тиражированию на электростанциях России и за рубежом.
18
№ 2(23)2004
«
ТЕХНОЛОГИЯ
Литература
1. Б.И. Звегинцев, В.Ф. Чиркашенко. Пневмоимпульсные технологии для промышленных применений. - Новосибирск, 2002, Препринт / ИТПМ СО РАН; №4-2002. - 40 с.
2. Е.И. Звегинцев, В.Ф. Чиркашенко. Технология пневмо-импульсной очистки отопительных систем промышленных и бытовых помещений. - Материалы координационного совета межрегиональной ассоциации «Сибирское Соглашение». Новосибирск, 29 октября 2002 г. - 30 с.
3. В.И. Звегинцев, В.Ф. Чиркашенко, В.К. Голов. Разработка технологии пневмоимпульсной очистки отопительных систем промышленных и бытовых помещений. - Отчет ИТПМ СО РАН, №14/2001, Новосибирск, 2001. 50 с.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
4. В.И. Звегинцев, В.Ф. Чиркашенко, М В." Тимофеев и др. Пневмоимпульсная система обдувки конвективных поверхностей котла БКЗ-320. - Отчет ИТПМ СО РАН, №1/2002. Новосибирск, 2002.
5. В.И. Звегинцев, В.Ф. Чиркашенко, Б.В. Харченко, Ф.А. Серант. Пневмоимпульсные системы очистки конвективной шахты котла П-67. - Труды Международной научно-практичес-кой конференции «Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800 МВт», 20-22 ноября, г. Шарыпово Красноярского края. - с.109-114.
6. В.И. Звегинцев, В.Ф. Чиркашенко. Пневмоимпульсные технологии для пэомышленных применений. - М.: Наука производству, №4, 2003. - с.18 - 28.
Соединение листовых деталей заклёпками без предварительного
получения отверстий под заклёпки
П. В. ВЕРЕЩАГИН, доцент, канд. техн. наук, М. А. ЧЕКАНОВ, аспирант, И. А. ТИТОВ, зав. кафедрой, канд. техн. наук,
БТИ АлтГТУ, г. Бийск
Рис. 1. Процесс получения соединения листовых материалов без предварительной подготовки отверстий в лис-ах
В последнее время интенсивно разрабатываются технологии, связанные с получением неразъемных соединений листовых материалов и деталей заклепками, без предварительного сверления отверстий в соединяемых листах рисунок 1) [1-2]. Лидирующие позиции здесь занимаю! 1акие развитые страны как США, Англия, Германия. Соединение получается засчет пластического деформирования материала листа, при этом заклепки являются одновременно деформирующим элементом для получения отверстия и соединительным элементом.
Такие способы позволяют получать соединения деталей из разнородных материалов (например, стали с алюминием, композиционных материалов с металлами) в случаях, когда применение сварки недопустимо или невозможно.
При сборке недеформируемыми заклепками, в отличие от традиционной клепки, соединение осуществляется за один переход без подготовительных и доводочных операций, что позволяет значительно повысить производительность сбсроч-ных операций.
Для получения качественных соединений высокой прочности из различных материалов, а также для повышения производительности и расширения области применения процессов клепки листовых деталей предлагается новая конструкция заклепки - недеформируемэя заклепка [3].
Проведены исследования сравнительной прочности соединений, получаемых недеформируемыми заклепками. В исследованиях использовались недеформируемые заклепки
трех видов (рис. 2): предлагаемая недеформируемэя заклепка (см. рис. 2а) [3] и два типа заклепок, выполненных в соответствии с параметрами, приведенными в патенте США (см. рис. 26, 2в) [1].
Как показали исследования, прочность получаемых соединений в основном зависит от свойств материала заклепки и ее формы.
При выборе материала недеформируемой заклепки были выделены три основных предъявляемых требования: ударная вязкость не менее 30 Дж/см2; твердость не менее 35-37 НРСэ; запас пластичности около 40% [4]. Анализ показал, что этим требованиям удовлетворяют следующие стали -38ХА, 40Х, ЗОХ, технологические и эксплуатационные характеристики которьх показаны на диаграмме (рис. 3).
Пластичность
Твердость в отоженном состоянии
Пластичность в отожженном состоянии
Твердость
Ударная вязкость
Отношение предела прочности к пределу текучести
Сталь 38ХА Сталь ЗОХНЗА
Сталь 40Х
шжш
а) б) в)
Рис. 2. Виды недеформируемых заклепок
Рис. 3. Эксплуатационные и технологические характеристики рексмендуемых материалов заклепки
При обработке результатов исследования прочности получаемых соединений для каждого вида недеформируемо-го элемента были получены аппроксимирующие зависимости изменения прочности соединения в зависимости от отношения твердости к пределу текучести материала заклепки (рис. 4)
Из графиков следует, что наибольшую прочность и технологичность соединения обеспечивает диапазон твердости недеформируемой заклепки-440...480 Н\/. Сравнительный анализ соединений, полученных с использованием недеформируемых заклепок, показал, что соединения обладают более высокой прочностью и надежностью, чем соединения, получаемые традиционной клепкой [5] и точечной сваркой. Следует отметить, что соединения, полученные предлагае-
№ 2 (23) 2004 -] 9
