弯管工艺过程受力分析及工艺分析.doc

弯管工艺过程的受力分析及工艺分析 2008-01-09 作者： 董胜利 查看次数: ? 董胜利 (西安电力高等专科学校? 机械教研室，陕西?西安? 710032) ? 摘? 要:运用弹性力学与塑性力学理论，对常用弯管工艺过程进行受力分析。根据分析结果，对手动或机械弯管设备、弯管工艺参数以及弯管质量进行工艺分析。为改进弯管设备、改善弯管工艺参数和提高弯管质量提供基础理论上的支持。 关键词：弯管；塑性变形；应力；应变 The Analysis of Bending Pipe with Force and Technology DONG Sheng-li (Teaching and Research Division of Machinery, Xi’an Electric Power College, Xi’an ,Shanxi 710032,China) Abstract: The force with process of bending pipe has been quantitatively and qualitatively analyzed in the theories of elasticity mechanics and plasticity mechanics. With this result of analyzing the bender, the process of bending and quality of bended pipe were analyzed with technology . The help in basic theory is provided for improving bender , bending process and the quality of bended pipe. Keyword: bend；plasticity；force-in-point；size change-in-point ? 随 着现代化生产系统的不断发展，各种物料的管道运输系统日益增多，如石油输送管道、天然气输送管道、输水管道以及应用在各种机器中的小型管道管路系统。在这 些管道系统中，管道常需要改变方向，那么，不可避免地要用到各种弯管，其中圆弧型弯管应用最广。圆弧弯管相对于其它类型的弯管有许多优势，首先，各种物料 在圆弧弯管处流动平稳，对管壁冲击力小且均匀；其次，圆弧弯管本身应力集中小，强大高，抗冲击力大。因此，圆弧弯管在各种管道系统中得到了广泛应用。各种 直径、各种角度的圆弧弯管大多是用各种手动或机械弯管机加工生产出来的。目前，市场上加工弯管机械设备型号、规格非常多，其工作原理也有所不同。 弯 管的工艺过程是一个复杂的弹性、塑性变形过程。材料发生弹性或塑性变形主要取决于材料内部的应力与应变，而材料内部的应力或应变主要由作用在材料上的外载 荷引起的。在弯管过程中，管子弯曲部分内部的应力及应变将发生复杂的变化，应力及应变的大小、方向及变化速度将影响到弯管的质量。弯管过程中出现的各种质 量缺陷，如外管壁出现裂纹，内管壁起皱，横截面畸变等，一方面与材料本身性质有关；另一方面与弯管机施加在管子上外载荷大小、方向、速度及外载荷间相对位 置有关。本文尝试从分析弯管工艺过程的内应力及应变入手，得出影响弯管质量的外在因素，为各种弯管机的设计，弯管工艺参数的选择提供理论基础上的支持。 这个问题虽然不是很复杂，但目前各种资料尚未对此加以系统、详细地分析与阐述，本文想在最近几年塑性力学发展成果及最近国内外有关弯管机工作原理的研究与开发的基础之上，对此问题进行浅显论述与说明。 1??????? ?弯管机的工作原理及受力分析 目前，国内外生产的机械弯管机绝大部分采用如图1.1所示的工作原理。 ??? 根据弯管机的工作原理,可分析得出管子在弯曲过程中所受力简图如图1.2???????? 所示。 ??? 其中，F为靠模作用在管子上的正压力，N为转模在与管子相切处作用在管子上的正压力，其余部分作用在管子上的力较小且对管子弯曲变形影响不大，所以，可忽略不计。管子的弹性、塑性变形过程是在F至N作 用点之间完成的。另外，夹紧模与转模对管子的夹紧力，产生管子与转模及夹紧模之间的静摩擦力，该静摩擦力导引管子沿转模发生塑性变形，可使管子的弯曲部分 的曲率半径与转模半径保持一致。因管子另一端一般为自由端，所以，该静摩擦力一般较小，且对管子弯曲塑性变形影响不大，因此，可忽略不计。 ?假设转模转速较低，则可认为管子是在F、N作用下处于近似平衡状态，所以可认为F≈N。管子是在此二力作用下，不仅要发生弹性变形，而且进一步还要发生塑性变形，即管子的弯曲变形。 2?? 管子弯曲变形过程中的内力分析 在F与N作用点之间的管子段任取一横截面，并假设