Цилиндрическая стальная оболочка

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству цилиндрических гофрированных оболочек . Цель изобретения - повышение качества готовых изделий без увеличния расхода металла. В процессе изгиба гофрированного листа выполняют дополнительные гофры , параллельные основным, Дополнительные гофры размещают между гофрами и между кромками и гофрами Дополнительные гофры выполняют сплошными Радиус закругления гофров и высота связаны между собой эмпирической зависимостью. Качество оболочек улучшается за счет повышения их жесткости без увеличения металлоемкости . 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (зов В 21 0 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694243/27 (22) 22,05.89 (46) 07.03.91. Бюл. М 9 (71) Магнитогорский металлургический комбинат им. В. И. Ленина (72) В.Г.Антипанов, В.И.Гридневский, В.Ф.Деев, В.М.Сторчай и А.Д.Костин (53) 621.981,1(088,8) (56) Холодногнутые гофрированные профили проката. Киев, 1967, с. 59. (54) ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ СТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКАА (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении гофрированных цилиндрических оболочек относительно малого диаметра, например бочек.

Целью изобретения является повышение качества изделий без увеличения расхода металла.

На фиг. 1 показан гофрированный цилиндрический резервуар, поперечное сечение; на фиг. 2 — то же, фрагмент.

На оболочке формуют гофры в процессе ее изгиба путем локальной деформации. сопровождающейся утонением металла в зоне деформации, т. е. практически без поступления в нее металла с других участков профиля. Такая деформация при изгибе гофрированного листа обусловлена его зажатием между изгибающими валками, что исключает поперечное перемещение металла.

„„ЯЛ, 1632561 А1 ству цилиндрических гофрированных оболочек. Цель изобретения — повышение качества готовых иэделий без увеличния расхода металла. В процессе изгиба гофрированного листа выполняют дополнительные гофры, параллельные основным, Дополнительные гофры размещают между гофрами и между кромками и гофрами. Дополнительные гофры выполняют сплошными. Радиус закругления гофров и высота связаны между собой эмпирической зависимостью. Качество оболочек улучшается за счет повышения их жесткости без увеличения металлоемкости. 2 ил, В этом случае параметры формируемых дополнительных гофров (их высота в 1,2—

3,0 раза меньше высоты основных гофров) не могут быть произвольными, так как величина параметра поперечного сечения дополнительного гофра определяется пластическими свойствами деформируемого металла, прежде всего, величиной его относительного удлинения д.

Однако определить параметры иэгибаемого гофра по величине д металла расчетным путем не представляется возможным, потому что при продольном изгибе гофра, расположенного на внешней стороне образуемой цилиндрической оболочки (т. е. в сторону от центра дуги изгиба), происходит дополнительное растяжение верхней части гофра, так как Rb = R + h (фиг. 1). Таким образом, металл на вершине гофра подвергается растяжению в двух взаимно перпендикулярных направлениях с неизбежным

1632561 уширением гофра и уменьшением его высоты.

Опытную проверку проводили при изготовлении цилиндрических оболочек радиуcoM R = 280 мм из гофрированных листовых 5 профилей 854 х 15 х 1,4 мм (профиль толщиной 1,4 мм из Ст. 3 кп и 08 кп имеет два основных симметричных треугольных гофра высотой 15 мм с расстоянием между их осями 300 мм). При изгибе профилей формиро- 10 вались три дополнительных полукруглых гофра, расположенных параллельно основным гофрам на середине плоских участков между гофрами и между гофрами и кромками профиля, 15

В опытах варьировали высоту h и радиус r полукруглых дополнительных гофров при постоянной величине R. 3a предельную величину h принимали такую, при которой не наблюдалось трещинообразования (при 20 изгибе профиля) и лопнувших гофров (при испытаниях бочек).

Оптимальные величины h u r для оболочек иэ различных сталей были в опытах следующими. 25

Ст. 3 кп: д= 25 = 025; г =5 мм — h =

=5мм; г=6мм — Ь=бмм; г=7мм — h=

=7 мм;г=8мм — Н=75мм.

Ст. 08 пс: д = ЗЗ = 0,33; r =- 4 мм — h =

=55мм; r=5мм — h=65мм; г=бмм — h= 30

=7 5 мм; г=8 мм — 6=10мм; г=10мм — h=

=12 мм, Ст. 3 кп: д = 28 = 0,28 ; r = 0,28; r =

=5 мм — Ь=-55мм; г=6мм — Ь =65 мм; г=

=7мм — h=75мм; r=9мм — Ь=95мм, 35

Ст. 3 кп: д = 30 = 0,30; r = 4 мм — h =

=5 мм; г=бмм — й=7мм;г=8мм — h=

=9 мм; г= 10 мм — h = 11 мм.

Ст. 08; д = 37 = 0,37; r = 5 мм — h =

= 7,5 мм; г=6мм — 6 =85 мм; г=8 мм — h= 40

= 11 мм; r = 10 мм — h = 13 5 мм.

Таким образом, с точностью до 0,5 мм взаимосвязь между К r, д и R можно представить в виде

h = 3,6 r (д+ 0,5 — 1,5 r/R), 45 где 3,6 — округленный до 0,1 минимальный численный коэффициент по результатам опытов (максимальное его значение 3,8).

Для обеспечения гарантированной прочности оболочек следует брать мини- 50 мально допустимую для данной стали величину д.

Уменьшение величины h (по сравнению с вычисленными по предлагаемой зависимости), очевидно, уменьшит и жесткость 55 оболочек.

При r = 3 мм в нескольких случаях на. блюдалось трещинообразование при формировании дополнительных гофров с одновременным изгибом профилей по R=280 мм.

При г = 10,5 — 12 мм (и соответственных величин h) наблюдались случаи смятия дополнительных гофров, что обусловлено недостаточной жесткостью полукруглых гофров с относительно большими r для данной толщины металла (1,4 мм).

Кроме того, при h = 13,5-12,0 мм металл частично переходил в зону деформации при формировании гофров (зто особенно заметно на участках между кромками и основными гофрами), что уменьшало ширину профилей (и высоту бочек), т. е. при слишком больших h (даже взятых по приведенной зависимости) потребуется увеличение расхода металла на изготовление цилиндрических оболочек. При h < 4,5 мм готовые оболочки не обладали необходимой жестостью.

При h - (3,9 — 4,1) r (д+ 0,05 — 1,5 r/R) в

13, случаев отмечены лопнувшие дополнительные гофры при.их формовке и испытаниях бочек.

Иэ тех же профилей были также изготовлены цилиндрические оболочки с R = 350 мм и 305 мм и с дополнительными гофрами с г = 8 мм и h = 11,5 мм (при R = 350) и с r =

=6мми 6=85мм(при В=305)изст.08пс с д = 38, испытания которых дали хорошие результаты.

Испытания на прочность бочек, изготовленных из гофрированных профилей большей толщины (1,5 и 1,6 мм) тех же марок сталей, но беэ дополнительных гофров (по известной технологии) показали, что прочностные характеристики этих оболочек толщиной 1,6 мм эквивалентны оболочкам толщиной 1,4 мм с дополнительными гофрами. Возможное уменьшение толщины оболочек уменьшит расход металла на (0,2:1,6) х х 100=12,5ф .

Оболочка шириной В имеет два основных гофра 1 треугольной формы высотой Н и три дополнительных полукруглых гофра 2 высотой h и радиусом r, расположенных симметрично оси YY. R — радиус оболочки, все гофры расположены вершинами наружу оболочки.

Цилиндрическая оболочка R =- 300 мм изготавливается изгибом гофрированного профиля из Ст. 3 кп с минимально допустимой величиной д = 25 и толщиной 1,5 мм с формированием радиуса r-8 мм дополнительных гофров, расположенных между кромками и основными гофрами и между основными гофрами профилями, Оптимальная величина h =3,6 с(д+ 0,05-- 1,5 — ) =. 7,5 мм.

1632561

Составитель Е.Чистякова

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор Л,Гратилло

Заказ 575 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

При формировании той же оболочки, но с h = 3,8 г (д + 0,05 — 1,5 г/R) = 8 мм, возможно трещинообразование дополнительных гофров, Технико-экономическое преимущество 5 предлагаемого изобретения по сравнению с известным заключается в улучшении качества цилиндрических оболочек типа бочек (повышение их жесткости) без увеличения расхода металла. 10

Формула изобретения

Цилиндрическая стальная оболочка, имеющая продольно расположенные гоф15 ры, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изделий без.увеличения расхода металла, на ней дополнительно выполнены сплошные гофры параллельно основным, расположенные в промежутках между гофрами и между кромками и гофрами, при этом радиус r и высота h дополнительных гофров находятся между собой в следующей зависимости

h = 3,6 r (д+ 0,05 — -), где д — минимально допустимая величина относительно удлинения стали;

R — радиус резервуара.