8
г я
А. И. ГАЛЬПЕРИН
МАШИНЫ
И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ГНУТЬЯ ТРУБ
Издание 2-е, переработанное
и дополненное
3
\ ШШЭ1 в/о
1 чзо-тв
БИБЛИОТЕКА :
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 1967

УДК 621.9.06:621.774.63
В книге дано описание существующих отечественных и зарубеж-
зарубежных машин и оборудования для гнутья стальных, алюминиевых
и других металлических труб, применяемых на строительстве завод-
заводских технологических трубопроводов и магистральных нефтепро-
нефтепроводов, а также оборудования для гнутья пластмассовых труб.
Изложены основные физические процессы при упруго-пластическом
изгибе труб. Рассмотрены вопросы качества гнутья.
Книга предназначена для инженерно-технических работников —
строителей, связанных со строительством химических заводов,
газо-нефтепроведов, а также для широкого круга машиностроителей.
Рецензент д-р техн. наук проф. И. В. Бородин
3—2—7
185—67

ПРЕДИСЛОВИЕ
Трубы, как детали машин и строительных конструкций, как
части трубопроводов, транспортирующих газы, пары, жидкие
продукты и сыпучие тела, широко используются в народном хо-
хозяйстве. Трубопроводный транспорт за последние годы нашел
широкое применение особенно для транспортировки нефти,
газа и нефтепродуктов. При строительстве химических заводов
трубопроводные работы составляют 35—40%, нефтепереработки
40-45%.
Увеличение производства машин, оснащенных трубопроводами
для гидро- и пневмосистем, рост строительства магистральных
и других трубопроводов выдвигают требование о максимальной
механизации процесса изготовления большого числа криволиней-
криволинейных участков труб, изогнутых под различными углами в одной
или в разных плоскостях.
Наиболее экономичным является изготовление криволинейных
участков труб индустриальными методами, в заводских условиях
или в специальных трубозаготовительных цехах.
Все существующие способы изготовления криволинейных участ-
участков труб могут быть в основном разбиты на три группы: без на-
нагрева заготовки (холодное гнутье), с нагревом заготовки (горячее
гнутье), сваркой сегментов.
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.
Так, например, при наиболее распространенных способах холод-
холодного гнутья происходит уменьшение толщины стенки наружной
части гиба по сравнению с ее внутренней частью, а при горячем
гнутье в штампах или на роге весьма часто толщина стенки трубы
не изменяется. Выбор того или иного способа зависит от назначе-
назначения трубопровода, требований к качеству изогнутой трубы, объема
производства, геометрических и физико-механических параметров
труб. В заводских условиях гнутье труб производится на станках,
штампах или прессах, а при строительстве магистральных нефте-
нефтегазопроводов, где, как известно, применяются тонкостенные трубы
большого диаметра, изготовление криволинейных участков про-
производится только на станках. При отсутствии станков криволи-
криволинейные участки свариваются из сегментов, вырезанных из труб.

Создание наиболее прогрессивных конструкций машин и обо-
оборудования для гнутья труб затруднено, так как вопросы их про-
проектирования и изготовления не сосредоточены в каком-либо ве-
ведомстве. Чаще всего каждая отрасль промышленности проекти-
проектирует и изготовляет машины только для себя, и лишь трубогибоч-
ные станки, приведенные в приложении, можно приобрести через
Союзглавмаш.
За последние годы процессы гнутья труб стали предметом спе-
специальных исследований. Советские ученые Ю. Н. Алексеев,
М. Н. Горбунов, Б. С. Дмитриев, М. Я. Заславский, Е. Н. Мош-
нин, В. М. Орлов, В. С. Туркин, автор и др. рассмотрели и решили
ряд вопросов о поведении трубы при изгибе и выборе параметров
машин для гнутья.
В книге изложены исследования автора и новые способы
гнутья, полученные на основе этих исследований, а также обоб-
обобщен имеющийся опыт по гнутью труб и созданию машин и обо-
оборудования для этих целей.

ТЕРМИНОЛОГИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Изгиб—деформация трубы под действием внешних сил или мо-
моментов, сопровождающихся изменением кривизны геометрической
оси трубы;
гнутье — технологический процесс получения изгиба;
гиб — участок трубы, имеющий криволинейную форму, ко-
которая получена в результате пластического изгиба;
внешняя (выпуклая) часть гиба — часть гиба, на которой во-
волокна претерпели деформацию растяжения;
внутренняя (вогнутая) часть гиба — часть гиба, на которой
волокна претерпели деформацию сжатия;
угол гиба — плоский угол между осями двух смежных пря-
прямолинейных участков, сопряженных между собой дугой заданного
радиуса, или угол между касательными в точках начала и конца
гиба, а;
радиус гиба — измеренный по осевой линии радиус дуги, ко-
который соединяет два прямолинейных участка трубы, Я;
относительный радиус изгиба — отношение радиуса гиба
к наружному диаметру трубы, Яи —-тг;
В — наружный диаметр трубы;
й — внутренний диаметр трубы;
гн — наружный радиус трубы;
г — радиус срединной линии поперечного сечения тела
трубы (средний радиус);
гд — внутренний радиус трубы;
Отау. — максимальный наружный диаметр трубы в месте гиба;
От[„ — минимальный наружный диаметр трубы в месте гиба;
Вном — номинальный диаметр трубы в месте гиба;
б — толщина стенки трубы;
оТ — предел текучести;
Е — модуль упругости;
Ех — модуль упрочнения.

СОРТАМЕНТ ТРУБ
При монтаже трубопроводов возникает необходимость иметь
большое количество труб разного диаметра, изогнутых в разных
плоскостях с разными радиусами гибов. Только по ГОСТу 8732—58*
имеется 1317 типоразмеров стальных бесшовных горячекатаных
труб. Это очень затрудняет изготовление криволинейных участков
трубопроводов индустриальными методами, так как при гнутье
на станках или прессах для каждого диаметра трубы и радиуса
гиба требуется своя оснастка. Перестановка оснастки на нужный
размер и наладка трубогибочных машин занимают много вре-
времени. Изготовление множества различных сменных элементов
и необходимость иметь площадь для их хранения повышает стои-
стоимость трубных заготовок.
ГОСТ 9842—61 на трубы и гнутые стальные отводы, а также
междуведомственные нормали МВН 262—63 на отводы с гибами
для Ру <С 100 кгс/см2, на гнутые отводы Р„ = 100-^-400 кгс/см*,
МВН 1131—63 на гнутые колена Ру = 100^400 кгс/см* МВН
2611—63 рекомендуют ряд радиусов гиба и дают указания о ми-
минимальных радиусах гиба в зависимости от диаметра труб. Воз-
Возможности дополнительной унификации заключаются в отборе
наиболее часто применяемых в условиях данного производства
диаметров труб и радиусов гиба. Так, для машиностроения при-
приняты нормали МН 2912—62 и МН 3568—62. Это создает благо-
благоприятные условия для повышения производительности трубоги-
бочного оборудования и удешевления продукции.
СТАНКИ ДЛЯ ХОЛОДНОГО ГНУТЬЯ ТРУБ
Принципиальные схемы механизмов для холодного гладкого
гнутья труб показаны на рис. 1. Выбор способа гнутья опреде-
определяется главным образом условиями работы трубопровода, т. е.
теми требованиями, которые предъявляются к изогнутому уча-
участку. Кроме того, выбор способа зависит от диаметра трубы,
толщины стенки, материала и требуемого радиуса гиба, объема
и условий производства, а также от имеющегося оборудо-
оборудования.

Трубогибочный механизм должен создавать
усилия для изгиба и поддерживать трубу
в рабочем положении. Конструкцию этого
механизма выбирают с учетом изменений, происходящих в ме-
металле трубы. В процессе гнутья металл трубы в гибе претерпевает
Деформация металла
при гнутье труб
т
Рис. 1. Способы холодного гнутья:
а—чистый изгиб; б—на двух раздельных опорах; в—на
двух опорах в виде сплошной матрицы; г—обкатка одним
роликом; д — обкатка рбликом и ползуном; г—обкатка
двумя роликами; ж—наматывание; и — растяжение; к— вальцовка тремя роликами;
л — вальцовка четырьмя роликами; м — волочение; к— наружная раскатка; о—с внутрен-
внутренним гидростатическим давлением; п —внутренняя раскатка; р — через фильеру, имею-
имеющую криволинейную ось; с — по копирам; т—двусторонним стеснением
упругие и упруго-пластические деформации, которые изменяют его
физико-механические свойства. Усилия, необходимые для
гнутья, определяют исходя из общей теории пластического из-
изгиба; при этом надо учитывать особенности пустотелой формы
трубы. Изгиб трубы сопровождается следующими специфическими
явлениями:
удлинением волокон в продольном и укорочением в поперечном
направлении на внешней части гиба; укорочением волокон в про-
продольном и удлинением в поперечном направлении на внутренней
части гиба (изменением общей длины трубы и изменением формы
поперечного сечения из круглого в овальное);

смещением нейтральной оси,
переходом круглого поперечного сечения гиба в овальное
(сплющиванием поперечного сечения, которое происходит не-
неравномерно по длине);
нарушением плавности профиля в сжатой зоне и возможным
образованием складок (гофр) и изломов на внутренней части
гиба;
изменением толщины стенки в гибе;
неравномерным наклепом, вызванным различными видами
деформации.
При гнутье деформации распространяются не только на гиб,
но и на прямолинейные участки, прилегающие к нему.
Механические свойства сталей обычно представляют в виде
диаграмм растяжения или сжатия, где по оси ординат откладывают
величину действующего напряжения, а" по оси абсцисс — соот-
соответствующие деформации (удлинение или укорочение).
Величина расчетного момента внутренних сил зависит от при-
принимаемой схемы напряженного состояния деформируемого ма-
материала, а момент можно определить из условия сложного или
простого (линейного) напряженного состояния с учетом или без
учета упрочнения и упругой зоны в средней части трубы. Для
упрощения расчетов применительно к сталям средней и высокой
прочности распространена схема аппроксимации диаграммы растя-
растяжения в виде ломаной линии, образованной двумя прямыми от-
отрезками (рис. 2, а и б). В обеих диаграммах первый участок соот-
соответствует упругому состоянию, его наклон определяется модулем
нормальной упругости Е...Второй участок на рис. 2, а параллелен
оси абсцисс и показывает, что материал не упрочняется (идеально
упруго-пластичен). Более пологий участок (рис. 2, б) отвечает
состоянию линейного упрочнения, и его наклон соответствует
модулю упрочнения Ег. Точка пересечения этих прямых харак-
характеризуется пределом упругости ауп или пределом текучести ат,
которые обычно считают в таких случаях условно совпадающими.
В действительности изменение механических свойств после по-
появления пластических деформаций определяется не одной точкой
на диаграмме (допустим, точкой пересечения прямых на схеме),
а переходной зоной упруго-пластических деформаций. Эпюра
продольных напряжений при изгибе трубы имеет вид, показанный
на рис. 2, г и д.
Процесс гнутья начинается с изгиба прямой трубы. Распреде-
Распределение продольных деформаций при чистом изгибе показано на
рис. 2, в.
Распределение напряжений при изгибе кривой трубы в ее
плоскости существенно отличается от распределения напряжений
прямой трубы. В кривых трубах возникают значительные продоль-
продольные и кольцевые напряжения под влиянием сил, сплющивающих
поперечное сечение.
8

По теории изгиба в изгибаемом сечении при упругой стадии
напряжения изменяются по линейному закону и достигают ма-
максимума в точках, наиболее удаленных от нейтральной оси. В кри-
кривых трубах напряжения распространяются по мере удаления от
о ^
Рис. 2. Диаграммы растяжения и эпюры деформаций и напряжений
нейтральной оси нелинейно и изменяются по более сложному
закону.
Картины продольных деформаций, которые возникают при
чистом изгибе, показаны на рис. 2, е (кривой сплошной брус)
и*рис. 2, ж (кривая труба).
При чистом изгибе кривой трубы без овала нейтральная ось
смещается, потому что продольные деформации сжимаемых воло-
волокон (внутренней части гиба) больше деформации волокон, растяги-
растягиваемых на внешней части гиба. Это увеличивает опасность потери
устойчивости стенки трубы в процессе гнутья. При эксплуатации
утонение на растягиваемой стороне гиба меньше утолщения на

сжимаемой, что в ряде случаев может благоприятно влиять на
прочность труб, работающих под внутренним давлением.
Вопросами действительных деформаций труб при холодном
гнутье занимались многие исследователи [1, 9, 20]. Так, напри-
например, Б. С. Дмитриев [11] исследовал деформацию труб (диамет-
(диаметром 89 X 5 из стали 15М при радиусе гиба К = 250 мм, диамет-
диаметром 133 X 4—168 X 7 из стали 10, при Я = 400 и 500 мм, диа-
Рис. 3. Разметка трубы для
определения деформаций
метром 135 х 5 из меди при # = 400 мм) при холодном гнутье
с дорном. Он подсчитывал истинные удлинения е по формуле
е = 1п-у<-, A)
'о
где 1К — длина участка трубы после гнутья;
/0 — длина участка трубы до гнутья.
Оказалось, что возрастающие вначале пластические деформации
затем становятся постоянными и в конце гиба снижаются. Этим
деформациям подвергается не только изогнутый участок трубы,
но и прямолинейные участки, сопряженные с гибом. На внешней
части гиба удлинение меньше, чем это предполагается по расчету
средней величины относительного удлинения.
Если перед началом гиба нет прямого участка, т. е. труба кре-
крепится к гибочному шаблону непосредственно в начале гиба, то
пластическая деформация нарастает от начала гиба. Величина
угла нарастания деформации выражается зависимостью
Р = 6'7(тJ> B)
10

При гнутье труб на станках действительные деформации за-
зависят от способа гнутья и ряда других факторов. Так, например,
в результате исследований автора по гнутью труб методом об-
обкатки выявилось изменение формы поперечного сечения трубы.
Поперечное сечение при гибе стремилось принять овальную форму,
а обкатывающий ролик препятствовал этому. Форма поперечного
сечения в зоне гиба изображена на рис. 3.
Для оценки деформаций металла на трубу до гнутья нанесли
прямоугольную сетку из кольцевых и продольных рисок. После
%
-},Ь
12
0,6
¦ 0
¦щв
¦12
-йА
-&в
.МП
/
]
/
/
/
12 2
\
\
- Н'Н
\
\
\
у
* 36
"""
\
6 1
' поперечных
сечений у
\
/
йВ
\
\
к-
\
60
1
ЛА
0
¦
ч
72
)
У.
2
\
Г]
V
а
\
4>г
т
/
Рис. 4. Деформация трубы при гнутье с обкаткой
гнутья трубы на угол 90° измеряли по наружной и внутренней
частям расстояние между кольцевыми рисками, а также вели-
величины изменения диаметров.
Оказалось, что, помимо деформаций изгиба енар и гвн, в ме-
металле трубы имеются деформации сдвига, возникающие из-за
смещения наружных слоев трубы (под обкатывающим роликом)
относительно внутренних (под гибочным роликом) в направлении
движения обкатывающего ролика. Максимальные деформации
сдвига имеются в участках изогнутой трубы, плоскость которых
приближается и совпадает с плоскостью гиба.
Для оценки максимальных деформаций сдвига и распределе-
распределения их по длине трубы определялась величина
К =
Bа)
где а и Ъ — диагонали сетки для каждой пары поперечных сече-
сечений трубы.
Как видно из графиков (рис. 4), возрастающие в начале пласти-
пластические деформации гтр и е„н затем становятся постоянными
11

и в конце гиба падают. При этом деформации сжатия на внутрен-
внутренней части гиба превосходят по величине деформации растяжения
на наружной части гиба. Деформации сдвига в средней части
трубы, определяемые коэффициентом К, имеют максимальное зна-
значение при угле гиба около 45°. Деформации сдвига постепенно
уменьшаются и доходят до нуля в начале и в конце гиба.
Нейтральная ось, проходящая в попереч-
поперечном сечении через центр тяжести прямой
трубы, при изгибе смещается. В специаль-
специальной литературе [46] значение радиуса кри-
кривизны нейтрального слоя при чистом изгибе трубы принимают
аналогично значениям радиуса при изгибе кривого бруса со
сплошным поперечным сечением. Радиус кривизны нейтрального
слоя при этом для трубчатого сечения
[рис. 5)
Положение
нейтральной оси
при гнутье
Т>-й
C)
Рис. 5. Смещение цент-
центральной оси при изгибе
где е — радиус кривизны по геометриче-
геометрической оси трубы.
Для получения истинной картины де-
деформации труб при гнутье необходимо опре-
определять смещение нейтрального слоя, учи-
учитывая влияние изгиба, сдвига и утонения.
Произведенные автором исследования
показали, что нейтральная ось может сме-
смещаться, в зависимости от способа гнутья,
в сторону внутренней части гиба (подобно
тому, как это происходит при изгибе кривого бруса со сплошным
поперечным сечением) или в сторону внешней части гиба.. Вели-
Величина и направление смещения нейтральной оси при одной и той
же толщине стенки зависят от ряда факторов, в том числе от вели-
величины и направления продольных сил. О величине смещения нейт-
нейтрального слоя при гнутье труб до сих пор имеется мало дан-
данных. В связи с действием продольных сил, а также из-за сплю-
сплющивания картина деформации при изгибе трубы иная, чем при
изгибе кривого бруса.
В зависимости от технологии гнутья в металле действуют те
или иные продольные силы, и смещение нейтрального слоя опре-
определяется главным образом ими, а не законом смещения нейтраль-
нейтрального слоя при чистом изгибе. Поэтому пользоваться формулой C)
в таком виде нельзя. В ней необходим коэффициент, учитывающий
положительное или отрицательное общее удлинение под дейст-
действием продольных сил. Кроме того, изменение формы поперечного
сечения трубы, которое в большинстве случаев не удается пол-
полностью исключить, весьма существенно влияет на распределение
12

напряжений и деформаций при изгибе трубы. Это влияние можно
выразить зависимостью
°а D)
где Дх(? — смещения, вызываемые продольными силами, завися-
зависящие от способа гнутья;
Д2{> — смещения, вызываемые сплющиванием, которые опреде-
определяют, поддерживая первоначальную форму попереч-
поперечного сечения трубы.
Следует учесть, что значения каждой из поправок Д1(>1 ДаС
могут превышать приведенное в формуле C) смещение нейтраль-
нейтральной оси при чистом изгибе бруса.
Трубы до гнутья, кроме определенных до-
Изменение пусков как по наружному диаметру, так
толщины стенки •' уз } г'
при изгибе трубы и по толщине стенки, имеют разностенность,
характер которой зависит от способа про-
производства труб. Так, например, допускаемые отклонения наруж-
наружного диаметра при изготовлении труб стальных бесшовных горя-
горячекатаных по ГОСТу 8732—58 с обычной точностью могут быть
при диаметре до 50 мм включительно ±0,5 мм, при диаметре
свыше 50 до 219 мм ±1%, а при диаметре свыше 219 мм —
соответственно ±1,25°о. По этому же стандарту допускаемые
отклонения по толщине стенки при обычной точности могут быть
от +Ц:1 до ±12,5%.
Кромки, сваренные продольным швом, имеют разную толщину,
а горячекатаные трубы имеют разностенность, вызванную техно-
технологией изготовления. Однако относительная толщина стенки
( -ц- > 0,021 делает бесшовные трубы значительно более устойчи-
устойчивыми по сравнению со сварными трубами большого диаметра (наи-
(наименьшая относительная толщина стенки 0,0077 у трубы диамет-
диаметром 1300 X 10).
В горячекатаных трубах геометрические места наибольших
и наименьших толщин бывают нередко расположены по спирали.
В трубах с прямым сварным швом очень часто наименьшая тол-
толщина наблюдается у одного края листовой заготовки, а наиболь-
наибольшая — на значительном расстоянии от шва.
Под действием внутреннего давления разностенность вызывает
в прямой трубе неравномерное напряжение материала (особенно
в кольцевом направлении). Наибольшая разностенность прямых
труб ограничивается допусками по техническим условиям. В свар-
сварных трубах эти допуски, как правило, равны допуску на толщину
листа. Допуски на толщину стенки горячекатаных труб значи-
значительно больше допусков на толщину стенки и разностенность свар-
сварных труб.
13

Процесс производства кривых труб, в свою очередь, является
источником их неравностенности. Чтобы выявить изменения тол-
толщины стенки в результате изгиба прямой трубы, рассматривают
наиболее простой случай, когда труба подвержена действию чи-
чистого изгиба.
По условиям несжимаемости в случае конечной (незначитель-
(незначительной) деформации можно пользоваться приближенным равенством:
е„ + ек + ер = 0, E)
где е„ — относительные продольные деформации (вдоль оси
трубы);
ек — относительные кольцевые деформации (в плоскостях,
перпендикулярных к оси трубы);
вр — относительные радиальные деформации.
Чтобы проследить за изменением толщины стенки, трубу,
согнутую по радиусу е» (рис. 6), согнем дополнительно; при этом
радиус гиба уменьшится. Если обозначить длину дуги А В через /,
то, как видно из рисунка, / = св.
Продифференцировав это уравнение, получим
Предположим, что длина оси трубы остается неизменной, т. е.
В^Е Ш = 0; тогда
и *"~- ()
Приращение продольных деформаций
№
определяется отношением дуг -^=:-
Рис. 6. Схема изгиба трубы
Подставив формулу F), получим
, _ у йд <1д й^
" ~" я(я~\- у) с + у о'
После интегрирования и подстановки граничных условий
е„ = 0 при д = оо
Как видно из рис. 7,
у = г 8Н1 а.
При гнутье труба имеет конечный радиус гиба К, поэтому
уравнение G) примет вид
е„ = 1пA +уяпа] = 1пA +/С5та), (8)
где « = -^-.
Н

При гнутье тонкостенных труб в условиях, близких к чистому
изгибу, в отличие от гнутья сплошного бруса, не возникают оста-
остаточные кольцевые деформации, так как стенка трубы под дейст-
действием напряжений может свободно перемещаться в кольцевом на-
направлении: растянутые волокна укорачиваются, а сжатые —
удлиняются. Для этого случая е, = 0 и из уравнения E)
еР = -е„. (9)
Как известно, при изменении толщины
стенки от первоначальной б0 до конечной б
можно записать:
ер=1п^. A0)
Сравнивая уравнения (9) и A0), найдем
(И)
ё0 1 + к 51П а '
Из уравнения видно, что на внутренней Рис 7 Геометрические
части гиба стенка утолщается (так как зш ф соотношения в торе
отрицателен), а на внешней части гиба ста-
становится тоньше. При ф = 90° уравнение A1) принимает вид
4- = A-к)-1. A2)
При работе трубопровода под действием внутреннего давления
допуск на изменение толщины стенки при гнутье надо выбирать
с учетом напряжений от этого давления.
При гнутье труб любым способом обычно
всячески стремятся избежать утонения. В
большинстве случаев толщину стенки исход-
исходной заготовки принимают большей, чем тол-
толщина прямолинейных участков трубопровода.
В связи с тем, что трубопроводы, в том числе
криволинейные их участки, служат для транс-
транспортировки газов или жидкостей, при работе
трубопровода под давлением некоторое уто-
утонение наружной части гиба не только не вред-
вредно, а часто даже необходимо, так как оно спо-
способствует более правильному расходованию
металла. Это видно из анализа напряжений,
возникающих в изогнутом участке трубо-
трубопровода.
Напряженное состояние кривой трубы под воздействием вну-
внутреннего давления существенно отличается по характеру распре-
распределения от напряжений в прямых трубах, так как кривая труба
ограничена поверхностями двоякой кривизны.
15
Рис. 8. Поверхность
1рубы двоякой кривиз-
кривизны

Рассмотрев элементарную прямоугольную площадку, выре-
вырезанную из кривой трубы (рис. 8), по контуру которой действуют
силы Мх и Ы2, можно вывести следующую зависимость:
* + -&-*. 03)
где N! и N2 — значения сил, касательных к поверхности в глав-
главных направлениях;
6» и 6а — главные радиусы кривизны (минимальный и ма-
максимальный);
Р — внутреннее давление.
В поперечном сечении гиба найдем значения главных радиусов
кривизны в любой точке, расположенной под углом а. Центр
первой кривизны лежит в центре поперечного сечения колена,
а центр второй, кривизны — в пересечении нормали рассматрива-
рассматриваемой площадки с осью тора. Следовательно,
= Г,
Подставив эти значения в выражение A3), получим
51П а
Для упрощения расчета будем считать, что продольные напря-
напряжения в кривой трубе распределяются равномерно, как и в пря-
прямой трубе, т. е.
А/ Рг
После подстановки значения Л^2 в выражение A4) получим
51П а
Решив уравнение A5) относительно N и получим
д, _ Рг 2^
/У1~ 2 /?
что приводит к окончательному уравнению для приближенного
определения напряжений от внутреннего давления в кривой трубе:
Рг 27? -|- г 51П а
_
Т 2 (Я + /• йп а) '
При /? = сопз! (рис. 9) наименьшие кольцевые напряжения
пш> получаются при а = -^-, наибольшие акшах—при а = -2-я.
16

Иначе говоря, в изогнутом участке, под действием внутреннего
давления наиболее напряженными являются волокна на внутрен-
внутренней части гиба.
Как видно из графика, при увеличении радиуса гиба /? раз-
разность между ок тах и ок тт уменьшается и при /? -> со эта раз-
разность стремится к нулю. Уравнение A6) получено из предполо-
предположения, что продольные напряжения в кривой трубе распреде-
распределяются равномерно, как и в прямой трубе; оно описывает работу
стали в упругой стадии. С развитием пластических деформаций
распределение напряжений в кривой трубе изменится.
0
Рг
28
1
Н=1,0В
Н
1
г
1
= 7,00
А
ос
Рис. 9. Изменение напряжения по сечению трубы в зависи-
зависимости от радиуса гиба
Опытами А. Г. Камерштейна подтверждено, что кольцевые
напряжения в коленах с равномерной толщиной стенки имеют
^максимальное значение на вогнутой поверхности. Колена не яв-
С^Чляются равнопрочными элементами трубопроводных систем,
'¦и в одинаковых условиях их несущая способность меньше, чем
у прямых труб. С увеличением радиуса гиба несущая способность
колен повышается.
Давление, разрушающее кривую трубу, всегда будет больше
теоретического, определяемого по уравнению A6). При расчетах
следует учитывать, что ослабление трубопровода не пропорцио-
пропорционально величине утонения наружной части гиба и в ряде случаев
это утонение не снижает несущую способность изогнутых труб.
Оптимальным вариантом является создание кривых, у которых
заранее учтено влияние радиуса гиба на напряженное состояние,
т. е. толщина стенки выбрана из условия нормального напряже-
напряжения в любой точке сечения. Получающийся при холодном гнутье
наклеп может активизировать коррозию. Следует также учиты-
учитывать, что на внешнюю часть гиба действует транспортируемый
продукт, подвергая ее эрозионному разрушению. Эти причины
могут, при определенных условиях, привести к разрушению тру-
трубопровода.
I
А. И. Гальперин
д/8 ДИМВРШ*
4-Пно-твхяйЧвевзЗ
БИБЛИОТЕКА
17

Для ответственных трубопроводов, работающих под боль-
большим давлением, в коррозионной среде или при цикличной на-
нагрузке, недостаточно провести сравнительные испытания на образ-
образцах, вырезанных из труб. В этих случаях прочность изогну-
изогнутого трубопровода надо проверять непосредственными испыта-
испытаниями.
Исследованиями В. Г. Гребенкина [10] напряженного состоя-
состояния изогнутых в холодном состоянии труб 76 X 7,5, 38 X 3,5
и 38 X 4 мм под действием внутреннего давления установлено,
что с увеличением степени овальности продольные и кольцевые
напряжения увеличиваются. Разрушающее внутреннее давление
в гибе равно или больше разрушающего давления прямой трубы.
Прочность изогнутых участков, по отношению к прямым, повы-
повышается с увеличением отношения —. Гиб разрушался почти
у всех испытанных образцов только на прямом участке.
Испытания холоднодеформированных гибов пароперегрева-
тельных труб с относительным радиусом 1,97) показали, что дли-
длительная прочность гибов под действием внутреннего давления на
15% ниже прочности прямых участков. Отпуск после гнутья по-
положительного влияния на длительную прочность гибов не ока-
оказывает.
Исследования труб, согнутых в холодном состоянии, показы-
показывают, что разрушение под действием внутреннего давления про-
происходит в области, близкой к нейтральной оси гиба [5].
При гнутье поперечное сечение трубы в изо-
Овальность гнутом участке приобретает форму овала.
и сохранение Величина овала зависит от радиуса гиба,
круглой формы - „ ** *
поперечного зазора между трубой и трубогибочным обо-
сечения трубы рудованием, способа гнутья и отношения
толщины стенки к диаметру. Труба, у кото-
которой в гибе круглая форма поперечного сечения стала овальной,
обладает меньшей прочностью, а также меньшей пропускной спо-
способностью. Овальность следует учитывать при работе трубы под
внутренним давлением; овальность также способствует коррозии.
В гибе изменяются не только геометрические параметры (наруж-
(наружный диаметр и толщина стенки), но и физико-механические свой-
свойства трубной заготовки (предел текучести, удлинение, твердость).
Проверять овальность изогнутой трубы малого диаметра лучше
всего путем протаскивания шариков, диаметр которых выбирается
в соответствии с допуском на овальность.
При чистом изгибе трубы большая ось овала располагается
перпендикулярно плоскости гиба трубы. Если изогнутая труба
служит элементом компенсатора, то по мере повышения внутрен-
внутреннего давления труба в гибе стремится принять круглую форму
вместо овальной. При этом в гибе возникают изгибные напряже-
напряжения и изменяются опорные реакции.
18

Овальность может быть полезна в тех случаях, когда большая
ось овала находится в плоскости гиба. При этом повышение вну-
внутреннего давления в гибе приводит к уменьшению его радиуса
и увеличению угла поворота, что и требуется для компенсации
тепловых удлинений в трубопроводах.
Как происходит сплющивание, можно видеть из рис. 10. До-
Допустим, труба, изогнутая по радиусу /?, подвергается дальнейшему
изгибу в той же плоскости. Выделим на трубе два сечения: АВ,
и А'В'- При изгибе на внешней части гиба возникнут растягива-
Рис. 10. Действие сил в продольном
сечении гиба
ющие напряжения, а на внутренней части — сжимающие напря-
напряжения. Растягивающие и сжимающие напряжения дадут равно-
равнодействующие поперечные силы Т, направленные к оси трубы.
Они будут основными силами, вызывающими сплющивание.
При гнутье труб сплющивающие силы могут производить попе-
поперечную осадку труб, т. е. уменьшать длину окружностей поперечных
сечений. При сплющивании трубы уменьшается одна из главных
осей поперечного сечения (в плоскости изгиба) и увеличивается
размер поперечного сечения в направлении, перпендикулярном
к плоскости. При гнутье прямой трубы изменение формы попереч-
поперечного сечения и толщин стенок происходит неравномерно по всей
поверхности гиба. Величина допускаемой овальности зависит
от назначения трубопровода. Овальность в гибах ограничивается
техническими условиями.
По ГОСТу 9842—61 допускаемые отклонения размеров труб
в месте гиба не должны превышать по овальности сечения
Оно
2*
A7)
19

Для труб с наружным диаметром от 5 мм и выше в колеблется
от 20 до 12,5%.- Для ответственных трубопроводов назначаются
более жесткие допуски на овальность.
Чтобы уяснить, как уменьшается пропускная способность
трубопровода, примем, что после гнутья овальное сечение яв-
является эллипсом с полуосями А = г + а и В = г — а. Тогда
площадь проходного эллиптического сечения будет меньше круг-
круглого на величину
лг2 — я (г + а) (г — а) =-- ла2. A8)
Относительное уменьшение площади поперечного сечения
трубы составляет -^- •
При разработке машин для гнутья стремятся к наименьшей
овальности в гибе. При гнутье можно приближенно определить
величину овальности [27].
Малую ось овала определяют по уравнению
ОМ = О — 2а,
где а — величина уменьшения диаметра трубы после гнутья в мм;
2а = РК,
где Р — коэффициент, зависящий от материала трубы;
р
где о 0 — экстраполированный предел текучести в кПмм2;
К — коэффициент, зависящий от радиуса гиба, толщины
стенки и диаметра трубы;
48в»(Я + -^-
2 4- - —
где коэффициент Р зависит от материала труб; так, для
сплава АМгМ он равен 3,123, для стали 20—2,799, а для стали
1Х18Н9Т—2,535.
Оборудование для холодного гнутья труб должно иметь уст-
устройства, которые сохраняли бы исходную (например, круглую)
форму поперечного сечения трубы во избежание возникновения
овальности и потери устойчивости. Такие устройства должны
быть для гнутья труб всех толщин и диаметров. Правильно вы-
выбрать устройство можно только зная те изменения форм трубы,
которые происходят при переходе прямолинейной трубы в криво-
криволинейную. При изгибе трубы всякая приложенная сила является
источником перерезывающих сил. В гибе возникают сплющива-
сплющивающие силы двух родов: прямые от давления рабочих органов
20

и порождаемые напряжениями изогнутых волокон трубы. Первые
действуют на всем протяжении гнутья, а вторые развиваются
по мере искривления трубы.
Силы, возникающие при гнутье трубы, сплющивают ее. В ре-
результате уменьшается продольная деформация изгиба (удлиняется
вторая главная ось овала, рис. 11, а).
Существуют два основных способа сохранения круглой формы
трубы: при помощи устройств, поддерживающих стенку изнутри,
главным образом в радиальном направлении — внутренний огра-
ограничитель (рис. 11,6), и ограничивающих перемещение стенки
трубы в направлении расширения — наружный ограничитель
(рис. 11, е).
Рис. 11. Способы сохранения круглой формы трубы в гпбе
Поведение трубы при изгибе зависит от геометрического без-
безразмерного параметра (коэффициента) к = —^. Чем меньше коэф-
коэффициент к в гибе, тем более высокие требования предъявляются
к средствам поддерживания формы поперечного сечения трубы
и устойчивости ее стенки.
Устройства, поддерживающие круглую форму трубы, нужно
выбирать с учетом изгибных напряжений, возникающих в трубе.
Напряжения в кривых трубах подробно изучены исследователями
лишь в области упругих деформаций. Распределение напряжений
в кривых трубах при появлении и развитии пластических деформа-
деформаций изучено еще недостаточно. В работе [11 ] определен характер
распределения продольных и кольцевых напряжений по сечению
в гибе и выявлены наиболее напряженные участки. Два колена
диаметром 219 мм со стенкой толщиной 7 мм и диаметром 325 мм
со стенкой толщиной 9 мм с углом гиба 90° подвергли дальнейшему
изгибу стягиванием концов усилиями Р = 1200 и 1400 кГ. За-
Замеры деформации в гибе показали, что с увеличением стягивающих
усилий быстро развиваются пластические деформации, причем
в кольцевом направлении они значительно больше, чем в продоль-
продольном (рис. 12). Особенностью пластических деформаций в кольцевом
направлении является то, что они имеют местный характер, т. е.
21

концентрируются на ограниченных участках. Наибольшие коль-
кольцевые деформации возникают в нейтральной области изогнутого
участка трубы, т. е. в месте наибольших перемещений при сплю-
сплющивании поперечного сечения. Другими словами, при изгибе
трубы овализация поперечного сечения происходит с большими
перемещениями раздачи в направлении большой оси овала по
сравнению с перемещениями сплющивания по малой оси. Поэтому
при сохранении круглой формы трубы главную роль играет на-
наружный ограничитель.
г
~ рчгоокг
а)
Рис. 12. Пластические деформации:
а — продольные; б — кольцевые
Чтобы препятствовать перемещениям стенки внутрь, можно
применять наполнители или калибрующую пробку (дорн). В ка-
качестве наполнителей могут служить легкоплавкие металлы,
смолы, резина или вода. Предпочтение следует отдать резиновым
наполнителям и воде. Однако при жестких допусках на овальность
упругие наполнители не дают желаемого результата. Поэтому
наибольшее распространение получили жесткие ограничители.
При применении в качестве ограничителя круглой пробки,
плотно входящей внутрь трубы по всему периметру, возникнут
препятствующие сплющиванию контактные усилия. Наличие
зазора, в особенности в направлении к оси изгиба, дает определен-
определенную свободу сплющиванию в этом участке. Размеры трубы в об-
области второй главной оси увеличиваются, что сопровождается
исчезновением контактных напряжений и ограничений в этой
области (рис. 11, г). Поэтому круглую форму поддерживает только
22

часть (в зависимости от ограничителя) в окрестностях той из
главных осей, которая укорачивается от сплющивания. Однако
площадь контакта секторов дорна должна иметь определенную
ширину, иначе моменты сплющивающих сил продолжают действо-
действовать вне дорна и вызывают уширение трубы параллельно оси из-
изгиба с постоянным уменьшением полноты кривой. Объясняется
это тем, что при гнутье трубы в зоне пластических деформаций
достаточно самых ничтожных сплющивающих сил для появления
остаточных деформаций сплющивания.
Чем больше сплющивающие силы, тем больше вытягивание
трубы в перпендикулярном им направлении и вторичные переме-
перемещения, достигающие максимума на второй главной оси попереч-
поперечного сечения трубы.
Внешние ограничители противодействуют только этим вторич-
вторичным перемещениям. Подобно внутреннему ограничителю, внеш-
внешний ограничитель не может полностью поддерживать стенку по
всей окружности поперечного сечения трубы, так как по той из
главных осей первичных перемещений, которая укорачивается,
контакт между трубой и ограничителем вторичных перемещений
исчезает. Наиболее действенная часть внешнего ограничителя
лежит на второй, удлиняющейся главной оси. Подобно тому, как
ни один внутренний ограничитель не освобождает изгибаемую
трубу полностью от поперечной раздачи, никакой внешний огра-
ограничитель не может ее полностью освободить от сплющивания
в плоскости изгиба (рис. 11, д). Поэтому для лучшего сохранения
формы поперечного сечения необходимо совместное действие внеш-
внешнего и внутреннего ограничителей при достаточной ширине каж-
каждого из них.
Форма поперечного сечения трубы зависит от формы и размеров
ручья гибочного шаблона. Если диаметр гибочного шаблона ра-
равен наружному диаметру трубы, то после гнутья участок трубы,
находившийся в контакте с гибочным шаблоном, сохраняет форму
полуцилиндра первоначального диаметра. Контур участка трубы,
не соприкасающегося с гибочным шаблоном, приобретает форму
полуэллипса, большая ось которого равна наружному диа-
диаметру.
Если диаметр ручья гибочного шаблона больше наружного
диаметра трубы, то поперечное сечение трубы приобретает форму
двух полуэллипсов, у которых большая ось равна или немного
меньше диаметра ручья гибочного шаблона, а малая ось участка
трубы, находившегося в ручье гибочного шаблона, равна или не-
немного меньше его радиуса.
При диаметре ручья гибочного шаблона, меньшем диаметра
трубы, форма поперечного сечения, особенно у медных труб, со-
состоит из полуокружности (в местах контакта трубы с ручьем ги-
гибочного шаблона), а оставшаяся часть имеет очертание несколько
большего полуэллипса.
23

Гнутье с дорном целесообразно при -^- < 0,06. Когда для изго-
изготовления змеевиков трубы до гнутья свариваются в плети боль-
большой длины, гнуть их с дорном не представляется возмож-
возможным.
Наличие внутреннего ограничителя сказывается прежде всего
в изменении толщины стенки гиба. Для трубы с отношением -^- =
= 0,078 при гнутье с дорном изменение толщины стенки на вну-
внутренней части гиба примерно в 2 раза меньше, чем при гнутье
без дорна, а на внешней части гиба примерно на треть больше.
При гнутье с дорном утонение может быть настолько значи-
значительным, что толщина стенки изогнутой трубы уменьшится ниже
допуска на прямую трубу.
Б. С. Дмитриев 111] нашел, что при гнутье с дорном по радиусу
/? = 2,81)-*-3,0О истинное удлинение на внешней части гиба
меньше расчетного среднего относительного удлинения еср =
= -^-. Фактическое удлинение равно 0,84е(;р. Поэтому он рекомен-
рекомендует толщину стенки на внешней части гиба при гнутье с дорном
определять по формуле
где б — толщина стенки прямой трубы в мм;
гср — среднее относительное удлинение металла трубы на внеш-
внешней части гиба.
Очевидно, удлинение на внешней части гиба зависит не только
от геометрических параметров гиба и предела текучести трубы,
но и от степени ее овализации, а следовательно, от формы и размера
поддерживающих устройств. Увеличивая высоту дорна в плоскости
изгиба трубы (Нд > ф, можно не только уменьшить овальность
в гибе, но и свести ее к нулю.
При упругом изгибе труб имеют место незначительные абсо-
абсолютные приращения кривизны, и коэффициент жесткости кривой
трубы можно считать величиной постоянной, соответствующей
начальной кривизне трубы. При гнутье труб (например, по схеме
чистого изгиба) задача заключается в значительном изменении
кривизны, поэтому по мере уменьшения радиуса гиба коэффициент
уменьшения жесткости должен постепенно уменьшаться, как это
вытекает из исследований Кармана по упругому изгибу труб.
При определении усилий, потребных для гнутья, величина этого
коэффициента зависит от степени сплющивания трубы, которая,
в свою очередь, зависит от конструкции и размеров устройств
поддерживающих форму сечения.
Достаточно самых незначительных перемещений сплющивания,
чтобы вызвать существенные изменения в величине и распределе-
распределении изгибных напряжений и соответственно понизить коэффициент
24

изменения жесткости трубы, который при круглом поперечном
сечении считаем равным единице, т. е. как у сплошного бруса.
Изменения коэффициента сплющивания при различных огра-
ограничителях до настоящего времени не изучены, поэтому расчет
потребных изгибающих моментов ведется без учета их величин.
Под действием возникающих при изгибе
Выбор сжимающих сил на внутренней части гиба
наименьшего радиуса образуются гофры, а в ряде случаев — даже
и устойчивость труб изломы. При таких изменениях формы тру-
при гнутье бы увеличивается сопротивление движению
продукта как вследствие уменьшения по-
поперечного сечения овальной трубы, так в еще большей степени
в результате образования гофр. Гофры являются очагами засоре-
засорения и коррозии трубопроводов; кроме того, наличие потери устой-
устойчивости трубы приводит к ее ослаблению как несущей кон-
конструкции.
В практике возникает необходимость гнуть трубы с наимень-
наименьшим возможным радиусом гиба. Наименьший радиус гиба зави-
зависит от механических свойств материала трубы, отношения толщины
стенки трубы к величине диаметра и способа гнутья.
Наиболее важным физико-механическим фактором, определя-
определяющим наименьший возможный радиус гиба, являются пластиче-
пластические свойства металла. Эти свойства оцениваются величиной оста-
остаточного относительного удлинения на расчетной длине при растя-
растяжении. Поэтому в каждом отдельном случае рекомендуется про-
проверить и установить величину относительного удлинения волокон
на растянутой (внешней) части гиба. Проверять ее можно путем
испытаний образцов труб или расчетом.
Исиытание труб на растяжение производится по
ГОСТу 1497—42 на продольном образце в виде полосы, вырезан-
вырезанной из трубы. Образец может быть нормальным или пропорцио-
пропорциональным, длинным или коротким, по усмотрению завода-изгото-
завода-изготовителя, в неправленном виде.
При расчете мы исходим из того, что в процессе изгиба трубы
волокна ВВ' (см. рис. 10) внутренней части гиба укорачиваются,
а волокна АА' внешней части гиба удлиняются. Величина остаточ-
остаточной деформации в первом приближении, если не учитывать ова-
лизацию труб и считать, что начало и конец деформации совпадает
с началом и концом изгиба, может быть подсчитана из простого
геометрического соотношения размеров.
Длина нейтрального слоя
/ = аЯ,
где а — угол гиба.
Длина волокон наружной части гиба после гнутья
1г=а(Ц + гн).
25

Длина волокон внутренней части гиба после гнутья
/2 = а
— г).
Средняя величина относительного удлинения или сжатия
/
/
г
В
см2
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
При выборе наименьшего радиуса гиба следует учитывать то
наибольшее относительное удлинение, которое допускает материал
трубы, и сравнить его с найден-
найденной расчетной величиной.
В табл. 1 даны значения вели-
величин относительного удлинения
у стальных бесшовных горяче-
горячекатаных труб.
Таблица 1
Величина относительного удлинения
материала стальных бесшовных
20 40 60 80
0,5
0,4-
0,3
0,2
горячекатаных
Марка
стали
10; Ст. 2
20; 20Г; Ст. 4
35; Ст. 5
45; Ст. 6; 12ХН2А
55
30ХМА
С
Д
труб
Относитель-
Относительное удлинение
пропорцио-
пропорционального
образца
длин-
длинного
20
17
14
12
10
14
12
корот-
короткого
24
20
17
14
12
13
18
16
'О 10 100 1000 IVсм3
Момент сопротивления
Рис. 13. Величина критического про-
прогиба, при котором пластическая дефор-
деформация проходит через основную часть
трубы
Приведенные относительные удлинения могут служить при
изгибе трубы только для сравнения. Чем больше удлинение стали
при разрыве, тем меньший радиус гиба может быть допущен.
Выбор наименьшего радиуса гиба по удлинениям образцов при
разрыве может привести к завышению наименьшего радиуса гиба,
так как деформации удлинения волокон при изгибе происходят
в более благоприятных условиях, чем при растяжении.
Наименьший радиус гиба при составлении ГОСТа 9842—61
[31 ] выбран по формуле
B0)
512а?
26

где ц — коэффициент трения трубы к прижимной планке;
к — коэффициент, учитывающий объемное напряженное со-
состояние материала трубы при изгибе, дополнительные
силы трения на дорне, наклеп материала, остатки упру-
упругих сил;
о„ — предел прочности;
\ — величина критического прогиба, при котором пластиче-
пластическая деформация проходит через основную часть сечения
трубы.
Для марок стали 10, 20, Ст. 2, Ст. 4 и 12МФ величина 1 может
быть найдена по рис. 13.
При гнутье удлинения металла в отдельных волокнах могут
превышать максимальные удлинения, получаемые при испытании
образцов на разрыв. Предварительный расчет наибольшей воз-
возможной деформации при гнутье трубы нельзя производить по
данным, полученным стандартными испытаниями их на растяже-
растяжение. Учитывая, что нагружение трубы при изгибе происходит бо-
более сложно, чем нагружение образца при растяжении, более пра-
правильно пользоваться данными по удлинениям шейки, исходя из
величины поперечного сужения образца при разрыве.
Предполагая, что нейтральная ось после гнутья продолжает
совпадать с осью гиба, можно написать, что относительные про-
продольные удлинения на внешней части гиба
_ л/?,, - лЯ __ Ян —Я
гпрод ~ лТг ~~ Я '
где
Г) , Г) | ^ .
А н — А \ 7Г~ 1
" ' 2 '
тогда
— Л.
прод 2Я
или в процентах
е' - ^- %
Епрод ~ Я
По аналогии относительные продольные удлинения на вну-
внутренней части гиба
е" ~ 50Д %
прод /^
Как известно, продольные деформации в трубах превосходят
кольцевые в 2 раза:
откуда кольцевые относительные удлинения численно равны
25Р 0/
~1Г /0
27

Процесс потери устойчивости может быть уяснен, если пред-
предположить, что труба до гнутья представляет собой круговой ци-
цилиндр с радиусами кривизны цилиндра р2 = т и образующей дх =
= оо; тогда можно записать, что Гауссова кривизна
_!_._!_ = _•_ = ().
В
При гнутье трубы вокруг гибочного шаблона в месте их кон-
контакта образуется вмятина под действием сосредоточенной нагрузки.
При этом образующая ци-
цилиндра искривляется. Если
нет деформации удлинения
и сжатия, Гауссова кри-
кривизна остается без измене-
изменений и равна нулю. Поэтому
появление кривизны обра-
образующей сопровождается
потерей кривизны направ-
направляющей (окружности), пе-
пересекающей ее.
Так как прямая АВ
(рис. 14) короче дуги Л В,
то волокна в ней сжаты, а
кривая СБЕ длиннее обра-
образующей СРЕ, то волокна
в ней растянуты. Сжатие
волокон А В является одной
из причин потер* прямо-
Рис. 14. Схема потери устойчивости при
гнутье трубы
линейности поперечной прямой, проходящей через точку О. Обра-
Образующая КЛМ в горизонтальной плоскости также искривляется и
происходят аналогичные явления. Шаг гармошки при данном диа-
диаметре находится в прямой зависимости от толщины стенки.
Характер изменения цилиндрической формы трубы под дей-
действием сосредоточенной нагрузки виден из следующих опытов
автора. Трубы диаметром 95 мм с толщиной стенки 1 мм и диа-
диаметром 38 мм с толщиной стенки 1,55 мм нагружались сосредото-
сосредоточенной силой. Перемещения измеряли по двум взаимно перпенди-
перпендикулярным направлениям. Установлено, что под действием сосре-
сосредоточенной силы образуются волны различной длины и ампли-
амплитуды, происходит деформация всей оболочки. При этом в двух
взаимно перпендикулярных сечениях волны вдоль оси трубы
имеют противоположные по знаку амплитуды.
Так как знаки амплитуд различны, то в ряде кольцевых сече-
сечений амплитуды обеих волн приближаются к нулю и размеры
оболочки по диаметрам в этих кольцевых сечениях остаются неиз-
неизменными. Волны имеют наибольшую амплитуду в обоих сечениях,
где приложена нагрузка; затем она затухает. При сравнении волн
28

двух труб с различным отношением -^-, видно, что чем меньше это
отношение, тем медленнее затухает волна.
При действии различных по величине и одинаковых по месту
приложения нагрузок на трубу одного и того же размера харак-
характер деформаций в упругой стадии остается неизменным, отличаясь
лишь по величине.
Имея очертания образующих (в двух взаимно перпендикуляр-
перпендикулярных сечениях вдоль оси трубы), полученных путем замера пере-
перемещений при действии одной и той же по величине сосредоточен-
сосредоточенной силы, приложенной как на конце трубы, так и в середине
и совместив эти кривые, легко найти окрестности кольцевого се-
сечения, в котором пересекаются данные кривые. В этих окрест-
окрестностях должны быть расположены опоры при изгибе трубы. Это
позволит получить наиболее равномерные деформации по всей
длине трубы. Такой вывод проверялся путем приложения двух
равных по величине сосредоточенных нагрузок на трубу. Выяв-
Выявлено, что наиболее равномерные деформации наблюдаются, когда
нагрузки приложены на определенном расстоянии от концов
трубы.
Из этих исследований видно, что при разработке оснастки для
гнутья тонкостенных труб, выборе размера гибочного шаблона,
прижимных планок и расстановке опор нужно учитывать образо-
образование волн на трубе. Так, например, при гнутье на двух опорах,
деформации уменьшаются, когда опоры расположены на расстоя-
расстоянии Ч3 длины трубы от ее концов. Кроме того, следует учесть, что
сохранение первоначальной кривизны поперечного сечения трубы
в опасной сжимаемой зоне (внутренняя часть гиба) представляется
важным условием при борьбе с образованием гофр в процессе
гнутья. При существующих формах внешних поддерживающих
устройств, выполненных по полуокружности, прилегающей
к трубе, длина поддерживаемого участка должна быть не менее
длины волны с наибольшими перемещениями.
До настоящего времени не решен вопрос о количественной
оценке допустимых размеров гофр, влияющих на уменьшение
прочности изогнутой трубы, поэтому размеры гофр выбираются
на основе опытных данных.
В судостроении для труб диаметром до 120 мм введен следую-
следующий допуск на образование гофр для труб, работающих при вну-
внутреннем давлении среды:.до 2 кгс/см2 высота гофра не должна пре-
превышать 5—6% О; от 2 до 16 кгс/см2 высота гофра не должна пре-
превышать 3% О; свыше 16 кгс!смг высота гофра не должна превы-
превышать 2% О.
Ленинградский металлический завод для гнутых труб из ле-
легированной стали не допускает гофры свыше следующих величин.
Номинальный диаметр в мм До 133 159 219 273—325 377—426 465
Высота гофр в мм 4 5 6 7 8 9
29

На этом же заводе трубы, имеющие гофры или овальность с раз-
размерами, превышающими допустимые, разрешается править в го-
горячем состоянии до окончательной термической обработки. Если
в процессе термообработки труб заданный угол гиба изменился не
более 5%, то такие трубы могут подгибаться в холодном состоянии
без последующего отпуска.
Для того чтобы выявить, как под действием внутреннего давле-
давления на изогнутой трубе меняются гофры, автором были поставлены
эксперименты на трубах, имеющих гофры различной глубины.
Пять труб диаметром 95 мм с толщиной стенки 1,4 мм, предвари-
мм |—|—I—г—|—|—1—|—|—г—I тельно согнутые под раз-
разными углами и с гофрами
д1 ,||||| ^у^ | | | различной высоты, были
90
ч
^
-¦7
/
', 92
[ 31 Ь^
90
89
ч
,^-
*—¦
>
-4
7
20
60
80 100 120 НО 160 180 мм
Длина
Рис. 15. Форма изменения образующей трубы под действием внутреннего
давления
закрыты с торцов заглушками, залиты водой и подвергнуты
действию внутреннего давления 60—80 кгс/см*. Выявилось, что
под действием внутреннего давления трубы выпрямляются,
небольшие гофры (для данных размеров труб — гофры высотой
до 0,8 мм) сглаживаются, изломы и большие гофры практи-
практически не изменяют своей величины. На рис. 15 показаны гофры
до создания внутреннего давления (сплошная линия) и после него
(штриховая линия).
Решения задач о потере устойчивости труб при гнутье приве-
приведены в работе [1]. Однако этими данными трудно пользоваться
из-за разностенности, первоначальной овальности и разброса проч-
прочностных характеристик в одной и той же партии труб, а также кон-
контактных напряжений между рабочим инструментом станка и трубой.
Для расчета могут быть приняты только приближенные фор-
формулы. Так, например, Я. 3. Скоморовским [33] установлена за-
зависимость критической нагрузки от прочностных и геометрических
параметров стальных труб с относительной толщиной стенки
-р- = 0,0095-;-0,0155 при разных схемах нагружения.
30

Если труба в радиальном направлении не имеет ограничителя
и изгиб производится двумя парами сил (чистый изгиб), то вели-
величина критического изгибающего момента Мкр в кг-см, при кото-
котором наступит потеря устойчивости стенки труб, определяется
формулой
Мкр = 2,25лотОЬуШ>. B1)
При изгибе трубы как консоли силой Р на конце (поперечный
изгиб), когда сечение трубы в заделке защемлено по всему кон-
контуру, величина критического момента Мкр — Р1 (I — длина кон-
консоли) выражается формулой
Мкр = 3,25я<ггО6 УШ. B2)
Если труба подвержена одновременному нагружению осевой
силой и изгибающим моментом, то при известной осевой силе Р
величина максимального допускаемого изгибающего момента М
будет
М <3 0,344Бн (8ло>6 УШ — М). B3)
В этом же случае при известном изгибающем моменте вели-
величина допускаемой осевой силы будет
Р<$^-B,75потОбУ~Ш — М). B4)
При изгибе трубы вследствие эксцентричного сжатия силой Р
величина безопасного эксцентрицитета е определяется формулой
е<0,344Я(8я^буТ5в— 1). B5)
Для выбора параметров трубогибочного
Расчет оборудования необходимо определить ве-
изгибающего момента ЛИЧИНу потребляемого изгибающего момента
для гнутья ^ г
тонкостенных труб в зависимости от известных параметров труб
(геометрические размеры трубы, предел теку-
текучести, модуль упрочнения и радиус гиба). Если для упрочняю-
упрочняющегося материала трубы принять условную диаграмму напря-
напряжения— деформаций в поперечном сечении трубы (рис. 16), то
можно получить с достаточной точностью формулу для опреде-
определения изгибающего момента.
Для наглядности труба на рисунке повернута. По горизон-
горизонтали откладываем расстояния волокон металла трубы от нейтраль-
нейтрального слоя и соответствующие им деформации, а по вертикали —
нормальные напряжения в сечении трубы.
Обозначим:
&т — деформация, соответствующая пределу текучести;
у — текущая координата точки, лежащей на средней линии
поперечного сечения трубы;
31

ут — координата границы пластической зоны;
Мт — изгибающий момент, соответствующий началу пласти-
пластической деформации;
фг — центральный угол границы упругой зоны поперечного
сечения трубы.
Из условия равновесия изгибающий момент равен моменту вну-
внутренних сил, поэтому
B6)
М= ) °упус1Р+ ) оплуЛР.
р р
уп пл
Элементарная площадка сечения трубы
AР = гб Жр.
Если принять гипотезу пло-
плоских сечений, удлинение будет
пропорционально расстоянию
волокна от нейтральной линии:
8 у Г 5111 ф
В зоне упругих деформаций
в„п =
8
~ё7'
В зоне пластических дефор-
деформаций
Рис. 16. Диаграмма распределения
нормальных напряжений—деформаций
в поперечном сечении трубы при изгибе
X
5г + (е— вт)Е1 =
ут
Подстановка этих зависимостей в формулу B6):
4>г
я
2
Фг
или после интегрирования
где
B7)
5'п
N1
32

Если в крайних волокнах трубы появятся пластические де-
деформации (фг==~1г)' то из формулы B7) получаем
Мт = агяг2б. B8)
Наибольшие деформации будут в образующей наиболее отда-
отдаленной от оси трубы:
Так как
ет
51П
ТО
51П фг = =
стах
6
5,85
Ег
откуда
фг =
^. B9)
\
\
\
\
\
ч
0,05
~~—
0,08 бт-К
Ет
Рис. 17. График для подсчета изгибаю-
изгибающего момента
Таким образом, по полу-
полученным формулам B9) и B7),
зная механические свойства
Е, Е,, ат и геометрические па-
параметры трубы г, К, легко вычислить потребный изгибающий мо-
момент. Очевидно, что при возникновении пластических деформаций
Ег "^
Для упрощения вычисления необходимого изгибающего момента
на рис. 17 показаны графики зависимости 9 от -—^ при различных
отношениях модуля упрочнения Ег к модулю упругости Е.
Для труб из сталей, имеющих протяженную площадку теку-
текучести, полагаем, что на диаграмме растяжения упрочнение отсут-
отсутствует (Ех = 0). В этом случае формула B7) примет вид
C0)
Пригодность формулы C0) определяется условием етах > гт.
Если все сечение трубы подвергается пластическим деформа-
деформациям (фг = 0), то по формуле C0) можно определить предель-
предельную способность трубы:
М = 1,276ЛГГ = 4оггг26. C1)
Этому частному случаю соответствует нижний график
3 А. И. Гальперин
1017
33

При гнутье труб в холодном состоянии про-
Наклеп исходит наклеп металла и возникают оста-
при гнутье точные напряжения. На внутренней части
гиба происходят пластические деформации сжатия.
Когда в изогнутом участке трубы под действием внутреннего
давления радиус гиба начнет увеличиваться, то в сжатых слоях
будут действовать растягивающие напряжения. При этом наблю-
наблюдается эффект Баушингера и металл после пластической деформации
сжатия имеет пониженный предел текучести при растяжении.
В то же время в наружной части гиба, где происходит растяжение
стенки металла, имеется повышенный предел текучести.
Жаропрочность низколегированных хромомолибденованадие-
вых перлитных сталей повышается после холодной пластичес-
пластической деформации до 15% при допустимом уровне пластических
свойств. Различное влияние оказывают при изготовлении гибов
пластические деформации в пределах 7, 15, 25, 40% на изме-
изменение структуры и физико-механических свойств стали 12Х1МФ.
Холодная деформация на величину выше 25% снижает жаропроч-
жаропрочность и особенно пластичность [22]. При гнутье следует также
учитывать, что иногда в процессе изготовления некоторых труб,
например, продольносварных газопроводных большого диаметра
металл подвергается наклепу при обжатии и изгибе.
В зависимости от того, производится ли гнутье труб с дорном
или без него, изменяется величина деформации стенки внешней
части гиба. При гнутье с дорном овализация уменьшается, а удли-
удлинения несколько больше, чем при гнутье без дорна. Наряду с уто-
утонением стенки трубы увеличивается твердость металла на внешней
части гиба, причем такое увеличение может достигать значитель-
значительных величин. Это зависит от склонности стали к упрочнению (при
растяжении).
Так, например, испытания свойств образцов, вырезанных из
недеформированной части трубы размером 114 X 7 мм из растяну-
растянутой и сжатой зон гиба, показали, что наклеп материала трубы из
нержавеющей стали марки Х18Н10Т, полученный при гнутье по
радиусу гиба 300 мм с текстолитовым дорном, увеличивает предел
текучести металла в среднем в 1,5 раза при незначительном уве-
увеличении предела прочности 114]. Относительное удлинение умень-
уменьшается также в 1,5 раза. Прочностные характеристики металла
в растянутых волокнах на 2% выше, чем в сжатых. Выявлено
также, что происходит значительный наклеп материала [13].
Для гнутья труб диаметром до 150 мм с со-
Станки д
для гнутья отношением -р- < 0,06 применяются при-
обкаткой
способления и станки, работающие по спо-
способу обкатки. На них можно гнуть трубы, сваренные в плети боль-
большой длины. Трубу закрепляют прямолинейным прижимом, име-
имеющим желоб по размеру трубы.
34

При гнутье вокруг неподвижного гибочного шаблона дви-
двигается обкатывающий ролик, непосредственно или с помощью
ползуна прижимающий (вдавливающий) свободный конец трубы
(рис. 18). При гнутье обкаткой имеется только наружный ограни-
ограничитель, роль которого выполняет обкатывающий ролик (или пол-
ползун) и гибочный шаблон. Особенность этого способа в том, что
изгибаемая труба неподвижна и наружный ограничитель нахо-
находится там, где приложено усилие. Размеры и формы ручья ги-
гибочного шаблона и обкатывающего ролика определяют форму
5)
Рис. 18. Гнутье с обкаткой
поперечного сечения изогнутого участка трубы. Качество гиба
зависит от расстояния между обкатывающим роликом и трубой,
от формы ручья прижимного ролика, от зазора между трубой
и ручьем обкатывающего ролика, от зазора между трубой и ру-
ручьем гибочного шаблона.
Как видно из рис. 19, момент, прикладываемый к обкатыва-
обкатывающему ролику, равен М = РЬ. Этот момент расходуется на гнутье
трубы (изгиб и сдвиг) и ее растяжение. Если расстояние между
обкатывающим роликом и трубой мало, то или нельзя гнуть трубу
(необходимо плечо для создания изгибающего момента) или труба
в гибе в большой степени овализуется. При слишком большом за-
зазоре между обкатывающим роликом и трубой, особенно при гну-
гнутье тонкостенных труб, поперечное сечение в гибе приобретает
неодинаковое сечение по всему изогнутому участку.
Зазор между обкатывающим роликом и трубой определяется
опытным путем. Приближенно 6,35 мм при гнутье труб диаметром
до 50 мм, 12,7 мм для труб диаметром 100 мм и больше и около
6,35—12,7 мм для труб диаметром от 50 до 100 мм.
3* 35
1

Иногда для того чтобы прижать трубу к гибочному шаблону,
ось прижима устанавливают эксцентрично оси вращения обкаты-
обкатывающего ролика. При этом усилие прижима по мере увеличения
угла гиба возрастает и стано-
становится наибольшим при угле
гиба 90°.
При гнутье обкаткой труб
в диапазоне #=A0ч-30) 6
при 6 = 1 -т-5 мм наименьший
радиус гиба можно опреде-
определить по формуле, составлен-
составленной автором на основе обра-
обработки экспериментальных
данных:
Для повышения произво-
производительности применяют мно-
многоручьевые гибочные шаб-
шаблоны, при помощи которых
можно гнуть одновременно
несколько труб на один и
то же радиус или на различ-
различные. Все ручные приспособления чаще всего основаны на способе
гнутья с обкаткой. Кроме того, много станков с механическим
приводом работают по этому спо-
способу.
^ На рис. 20 показан ручной
рычажный трубогиб СТВ трех
типоразмеров. Для гнутья газо-
газовых стальных труб диаметром
Рис.19. Схема приложения сил при гнутье
обкаткой
ру р
V/ (СТВ-1/^, 3/4" (СТВ-3/,) и
1"(СТВ-1) в холодном состоя-
состоянии без наполнителя.
Станок состоит из следую-
следующих основных частей: скобы /,
в которой на осях установлен
неподвижный ролик (гибочный
шаблон) 2 и подвижной (обкаты-
(обкатывающий) ролик 3. Подставка
станка крепится четырьмя бол-
болтами к верстаку или другому
Рис. 20. Ручной рычажный трубогиб
СТВ
основанию. Гибочный шаблон и вилка с обкатывающими роли-
роликами крепятся на специальной оси, так что в зависимости от
диаметра изгибаемых труб их можно сменить. Трубу устанавли-
устанавливают в ручьях двух роликов так, чтобы ее конец вошел в хомут 4
на неподвижном ролике.
36

При вращении вилки вокруг оси обкатывающий ролик огибает
трубу поставочному шаблону на потребный угол гиба, который
может достигать 180°.
В комплект станка входят два гибочных шаблона и два обка-
обкатывающих ролика, для труб диаметром 1/2" и 3/4" — гибочный
шаблон радиусом соответственно 80 и 95 мм и обкатывающий
ролик диаметром 98 и 52 мм, для труб диаметром 3/4" и 1 " — гибоч-
гибочный шаблон радиусом соответственно 138 и 135 мм и обкатываю-
обкатывающий ролик диаметром соответственно 76 и 70 мм.
Рис. 21. Универсальное ручное приспособление для гнутья труб обкаткой
На станке можно гнуть трубы со следующими радиусами гиба:
Наружный диаметр трубы 1;2" фу= 15) 3;4"(О^= 20) 1"(ОУ= 25)
Радиус гиба (без учета упру-
упругих деформаций трубы) в мм 80 95 и 138 135
Вес станка в кг 11 14 17
На ручном станке подобной конструкции можно гнуть трубы
диаметром до 1х/4"; тогда усилие на рычаге равно 60—70 кг,
вес станка возрастает до 80 кг, а наименьший радиус гиба для труб
диаметром \1/1" равен 89 мм.
Для гнутья обкаткой небольших партий труб малого диаметра,
например латунных диаметром до 12 мм, можно применять уни-
универсальное ручное приспособление (рис. 21).
Приспособление состоит из плиты /, к которой прихватами 4
крепятся стойки упора 2, рабочие стойки 3 с механизмами обкатки
и упорные стойки 5. Количество рабочих стоек зависит от потреб-
потребного числа гибов на трубе. Приспособление показано с четырьмя
рабочими стойками, но их может быть и больше. В плите 1 распо-
расположены в шахматном порядке резьбовые отверстия, которые дают
возможность переставлять стойки 2 и 3. Каждая рабочая стойка
и стойка упора состоит из стакана 1 (рис. 22) с фланцем на конце
и винта 3. Последний фиксируется при установке по высоте
гайкой 2. К винту 3 присоединена серьга 4, на которой установлены
гибочный шаблон 5 и рукоятка 7 с обкатывающим роликом 6.
Серьга может поворачиваться в вертикальной плоскости вокруг
болта 3 на угол до 270°. Поддерживающая стойка 5 выполнена
37

в виде штатива, по которому может перемещаться разрезанная
планка, фиксируемая винтом. Перед гнутьем эталон крепят к под-
поддерживающим стойкам 5, после чего к плите по эталону крепят
рабочие стойки 3 (число стоек равно числу гибов на трубе). Затем
к той стороне эталона, где начинается гнутье трубы, приставляют
упорную стойку 2. Выверив правильность установки стоек, сни-
снимают эталон и стойки 5.
При гнутье большого
количества труб диамет-
диаметром до 150 мм применяют
станки с механическим
приводом головки.
На рис. 23 показан ста-
станок для гнутья труб диа-
й 4 в
10.
II
Рис. 22. Рабочая стойка уни-
универсального ручного приспособ-
приспособления для гнутья труб обкат-
обкаткой
19 20
Рис. 23. Станок с электромеханическим при-
приводом головки
метром от х/2 до 11/4" с электромеханическим приводом головки
[23]. Станок состоит из сменных роликов /, съемной плиты 2 для
обкатывающего ролика, поворотного стола 3, станины 21 и сис-
системы переключения движения стола.
Привод станка состоит из электродвигателя 20 мощностью
2,8 кет при 1450 об/мин, клиноременной передачи 17, пары ко-
конических шестерен 14 со спиральными зубьями и червячной пе-
передачи 13. Червячное колесо посредством водила 11, шарнирно
укрепленного на оси 10, связано со столом. Угол гиба на станке
устанавливают, вставляя рычаг 4 в один из пазов стола.
Привод включают кнопкой 12; при этом стол станка повора-
поворачивается на заданный угол, после чего палец с роликом 5 нажи-
нажимает на выключатель 6 и стол останавливается. Направление дви-
движения стола переключают при помощи выключателей, магнитных
38

пускателей и гидравлического реле времени 15. Последнее обеспе-
обеспечивает переключение станка с рабочего на холостой ход лишь
после полной остановки всех механизмов, что исключает инер-
инерционные перегрузки электродвигателя и ходовой^части. Гидрав-
Гидравлическое реле состоит из центробежной масляной помпы 19, ци-
цилиндра с плунжером 16 и уравнительного масляного бачка 18.
До поворота стола (перед рабочим ходом) палец с роликом 7 нажи-
нажимает на кнопку выключа-
выключателя 8.
В случае нарушения ра-
работы электросистемы водило
11, при вращении стола дойдя
до выступа, имеющегося на
станине станка 9, поворачи-
поворачивается вокруг оси 10, тем
самым разъединяется червяч-
червячное колесо и стол.
Такая система позволяет
свести все управление стан-
станком к установке рукоятки 4
в соответствии с потребным
углом гиба и нажатию на пус-
пусковую кнопку.
На рис. 24 показан станок
для одновременного гнутья
обкаткой нескольких труб,
который по схеме приложе-
приложения усилий аналогичен руч-
ручной головке. Станок выпол-
выполнен в виде литой станины /,
с размещенным внутри элект-
электродвигателем 2, который че-
через редуктор вращает план-
Рис. 24. Станок для одновременного
гнутья пяти труб
шайбу 3. В центре станка установлена ось для сменных непо-
неподвижных гибочных шаблонов 4. К планшайбе крепится рычаг 5
для установки обкатывающего ролика 6, а поверх планшайбы
установлена планка 7 для крепления упора 8. Обкатывающий
ролик присоединяется к планке так, что в нижней своей части он
имеет выступ, куда входит винт 9. В зависимости от диаметра
трубы обкатывающий ролик перемещается при помощи этого
винта вдоль планки, удаляясь или приближаясь к гибочному шаб-
шаблону. После установки обкатывающего ролика по размеру он
фиксируется двумя гайками 10. Точно так же устанавливается и
перемещается упор 8.
При вращении планшайбы одновременно перемещается по
кругу обкатывающий ролик, который гнет трубу вокруг гибоч-
гибочного шаблона. На станке есть два конечных выключателя. Выклю-
39

чателем 11 выключают мотор по окончании гиба, а выключателем 12
останавливают планшайбу при ее обратном ходе.
Соответственно установив переключатели по периферии кру-
кругового контура станины, можно регулировать потребный угол
гиба трубы. Упорную планку крепят таким образом, чтобы ее
можно было переставлять в зависимости от потребного угла гиба.
Таким образом, планшайба с обкатывающим роликом может
вращаться как по часовой стрелке, так и в обратном направлении.
Это позволяет осуществлять гнутье в разных плоскостях путем
последовательного гнутья серии труб
в одной плоскости, переналадки станка
и гнутья в другой плоскости.
В зависимости от диаметра труб и
мощности двигателя на станках данной
конструкции можно гнуть одновременно
до семи труб.
Перед началом гнутья труба уста-
устанавливается вплотную к гибочному шаб-
шаблону 4. Упор 5 при помощи винта пере-
передвигается по планке 7 до соприкосно-
соприкосновения с трубной заготовкой, а планка 7
устанавливается в зависимости от угла
гиба.
Управление станком кнопочное. Так
как между обкатывающим роликом и
трубой должен быть зазор, то гнутье
начинают лишь после того, как рычаг
с обкатывающим роликом опишет угол
около 10°.
Станки для гнутья обкаткой бывают с гидравлическим при-
приводом. В этом случае вращение обкатывающего ролика и его под-
жатие осуществляются от гидросистемы.
В заготовительных мастерских строительно-монтажных управ-
управлений применяется станок ВМС-23 для холодного гнутья труб
условным проходом 15—32 мм G2" до 1ги"). Станок (рис. 25)
выполнен в виде литой станины /, внутри которой размещен
червячный редуктор 2 с приводом от электродвигателя 3, и рабо-
рабочий механизм, с установленным на нем блоком подвижных ро-
роликов 5.
В центре стола неподвижно укреплена ось, на которой уста-
установлен блок роликов 4.
На поворотном столе сверху нанесена стрелка, позволяющая
определить угол его поворота при гнутье трубы по нанесенной на
неподвижном кожухе стола градуировке. Градуировка нанесена
на 60° в обе стороны.
Комплект роликов позволяет гнуть трубы диаметром '/а",
%", |"и IV," по радиусу гиба 49, 63, 87 и 114 мм.
40
Рис. 25. Кинематическая
схема четырехручьевого стан-
станка ВМС-23

Станок весит 490 кг и имеет двигатель мощностью 2,8 кет.
Скорость гнутья труб 25,68 град/сек. Габаритные размеры станка
650X975X1341 мм.
Малое машинное время для гнутья и простота обслуживания
позволяют использовать станок как в заводских условиях, так
и на строительных площадках.
Чтобы получить на одной трубе гибы в разных плоскостях,
Л. П. Пономаревым 1 предложен станок, у которого труба кре-
крепится на перемещающемся ползуне, имеющем поворотную шпин-
1
А
Станки
для гнутья
наматыванием
Рис. 26. Схема гнутья наматыванием
дельную бабку. Для перехода от гнутья в одной плоскости к дру-
другой при помощи червячной передачи, вращающейся от электро-
электродвигателя, поворачивают шпиндельную бабку с закрепленной
в ней трубе.
Распространение в цехах трубных заготовок,
где объем выпускаемой продукции значите-
значителен, для гнутья труб диаметром от 10
до 550 мм нашли станки, работающие способом наматы-
наматывания.
Гнутье наматыванием отличается от гнутья обкаткой тем, что
нейтральная ось трубы в процессе изгиба смещается по отношению
оси изгиба в противоположную сторону. Если при обкатке она
удаляется от оси гиба в сторону растянутых волокон, то при
наматывании она приближается к сжатым волокнам. В результате
этого стенка трубы хотя и утоняется в большей степени, чем при
обкатке, но зато уменьшается сжатие волокон внутренней части
гиба и соответственно уменьшается возможность потери устой-
устойчивости и образования гофр. На станках можно гнуть трубы с ги-
бом в разных плоскостях, если изогнутые участки соединяются
прямым участком (прямой участок обычно не менее 1,5 наружного
1 Авторское свидетельство № 147438. Класс 49Ь. 17. —«Бюллетень изобре-
изобретений», 1962, № 10.
41

диаметра трубы). Возможно также гнутье труб в разных плос-
плоскостях, без прямых участков между гибами, но для этого необхо-
необходима специальная оснастка.
Механизм для гнутья способом наматывания (рис. 26) состоит
из гибочного шаблона (диска) /, зажима 2 и ползуна 3 (опорной
колодки). В большинстве случаев при данном способе применяется
еще дорн 4 для предотвращения образования овальности и гофр.
Гибочный шаблон может иметь по контуру форму дуги или любую
кривую форму.
В отличие от способа гнутья с обкаткой, при гнутье наматы-
наматыванием вращается гибочный шаблон, а ползун неподвижен или
перемещается в продольном направлении.
Порядок работы на станке следующий. Трубу помещают в ру-
ручей гибочного шаблона и закрепляют к прямолинейной части
при помощи зажима 2. Устанавливают ползун 3, которым труба
в процессе гнутья прижимается к гибочному шаблону. Приводи-
Приводимый во вращательное движение гибочный шаблон увлекает за
собой трубу, которая, находясь в ручье между гибочным шабло-
шаблоном и ползуном, стаскивается с дорна и изгибается. Вследствие
трения между дорном и внутренней поверхностью стенки трубы
в плоскости гиба появляется, как дополнительный фактор, рас-
растягивающее напряжение.
Гибочный шаблон, ползун, прижим и дорн должны для каж-
каждого диаметра трубы иметь свои размеры. Кроме того, для каждого
радиуса гиба требуется свой гибочный шаблон. Поэтому вес
станка возрастает, увеличивается место, нужное для хранения ос-
оснастке, что является недостатком машин для гнутья наматыванием
(так жет как и для гнутья обкаткой).
Гибочный шаблон станка — это основной инструмент при
гнутье, поэтому от точности изготовления его рабочей поверх-
поверхности (ручья) зависит качество гнутья.
Гибочный шаблон должен быть правильно установлен на станке
и по конструкции отвечать потребному гибу, а также иметь такую
форму, чтобы труба плотно к нему прилегала. Очертания гибочного
шаблона зависят от нужной формы гиба. Если гиб должен иметь
кольцеобразную форму, то гибочный шаблон соответственно будет
иметь форму эллипса.
Диаметр ручья гибочного шаблона берется равным номиналь-
номинальному диаметру изгибаемой трубы или несколько больше. Вели-
Величина превышения диаметра ручья для труб диаметром до 50 мм
равна 0,5 мм, диаметром 51—75 мм — 0,75 мм, диаметром 76—
120 мм — 1,0 мм.
Радиус гибочного шаблона не равен потребному радиусу гиба
трубы. Объясняется это тем, что надо учитывать упругие дефор-
деформации (пружинения) после освобождения изогнутой трубы от при-
прижима. Для получения радиуса гиба изогнутой трубы в соответ-
соответствии с чертежом необходимо, чтобы радиус гибочного шаблона
42

был меньше радиуса гиба, указанного в чертеже, на разность
между радиусом остаточным и радиусом гиба по чертежу.
Пружинение зависит от упругих свойств материала трубы,
толщины стенки и длины изогнутой части трубы.
Пружинение трудно подсчитать, поэтому нельзя точно аналити-
аналитически предсказать допуски. Установление наиболее близких зна-
значений допусков к требуемым вызывает дополнительные затраты,
поэтому их следует устанавливать с определенной степенью точ-
точности в зависимости от назначения трубопровода.
Остаточный радиус гиба можно точно определить эксперимен-
экспериментальным путем. Ориентировочно для труб малого диаметра он
может быть определен [26] по формуле
где Кг — радиус гиба до снятия нагрузки в мм;
т VI п — коэффициенты, учитывающие материал, диаметр и
толщину стенки трубы.
Значения этих коэффициентов приведены для двух марок ста-
сталей в табл. 2. Величины коэффициентов тип могут быть также
рассчитаны по формуле
п= 1
т = —==
УЪЕпг*нA-к*)
где
Таблица 2
Величина коэффициентов для подсчета остаточного радиуса
Диаметр
труб
в мм
6X4
8X6
10X8
12X10
15X13
18X16
20X17
20X18
22X20
30X27
30X28
Значение коэффициентов
Сталь 20
п
0,9921
0,99194
0,9918
0,9918
0,9918
0,9917
0,9918
0,9918
0,9917
0,9918
0,9918
т
0,00081
0,00060
0,00045
0,00039
0,00030
0,00022
0,000225
0,000221
0,000204
0,000147
0,000144
Сталь 1Х18Н9Т
п
0,9858
0,0856
0,9856
0,9855
0,9855
ТП
0,00096
0,00069
0,00064
0,00045
0,00036
43

Полученные экспериментальные данные по гнутью труб диа-
диаметром 19,5х1,5и 13 X 1,5 мм из стали марки 1Х18Н9Т полностью
совпадают с расчетными, полученными из приведенной формулы.
Канд. техн. наук А. Д. Ковтун предполагает, что реакция
ручья в пределах наиболее ходовых углов гиба а < -§- и осевые
усилия пренебрежительно малы. Поэтому угол пружинения в гра-
градусах он рекомендует рассчитывать по уравнению B0):
[(
где а — угол гиба трубы в град;
4 /0В\/7?\2О + С.
т- я\е )\ г )и+с
Для станков с постоянной длиной прижимной планки, когда
угол гиба а = 90°,
где Ь — длина прижимной планки (ползуна).
Для некоторых типов станков рабочая длина ползуна пере-
переменна и определяется по уравнению
где п — коэффициент;
а0 = а — Да.
При гнутье труб на 90° на станках с переменной длиной пол-
ползуна угол пружинения будет
Да' = 90 т 1
Каждый гибочный шаблон можно использовать при гнутье
труб двух ближайших диаметров. Для этого в ручей гибочного
шаблона вставляют переходник из половинки трубы. Например,
чтобы использовать гибочный шаблон для гнутья труб диаметром
83 мм делают вставку из половинки трубы диаметром 76 мм с тол-
толщиной стенки 4 мм, которая даст возможность гнуть трубы диа-
диаметром 63,5 мм.
При больших размерах гибочных шаблонов их делают состав-
составными из двух частей. При этом для обода нужна качественная
сталь (сталь 45) с последующей закалкой КС 35—40.
Радиус ручья ползуна г должен быть равен половине наруж-
наружного диаметра трубы (по номиналу) плюс 0,1—0,15 мм. Ползун
44

надо изготовлять из прочной стали, так как он истирается в про-
процессе гнутья. Чтобы уменьшить трение, ползун делают в виде ро-
ролика.
Прижим работает совместно с гибочным шаблоном. Чтобы
труба не проскальзывала в прижиме, ручей последнего должен
иметь наибольшую поверхность контакта с трубой. Для гнутья
с одной установки трубы прижим имеет прямолинейный участок.
Для гнутья в разных плоскостях или с углом гиба большим, чем
можно выполнить за одну установку, ручей прижима изготовляют
в виде сменного вкладыша.
Для лучшего закрепления трубы кромки ручья прижима сре-
срезаются на 0,5—0,8 мм. Длина прижима должна быть не менее 1,5
наружного диаметра трубы.
Для сохранения заданной круглой формы трубы применяют
калибрующие пробки (дорны) различной конструкции: сплошные
в виде стержня (рис. 27, а—г), составные (рис. 27, д е, ж, и,
к, л, н, р) и раздвижные (рис. 27, м, п). Самым простым дорном
при гнутье малого числа труб диаметром до 32 мм может служить
стальной канат, один конец которого закрепляют в рукоятке,
а второй спаивают и ровно подрезают. При этом центральной
пряди второго конца придают форму петли. С этой петлей сращи-
сращивают проволоку для протягивания каната в трубе.
Распространение получили дорны из стержня, имеющего лож-
ложкообразную форму конца (рис. 27, б), шарообразную (рис. 27, а)
или усеченную шарообразную форму (рис. 27, в, г). Дорн с ложко-
ложкообразной формой конца применяют для гнутья труб диаметром
до 75 мм, с толщиной стенки 0,7—1,5 мм при радиусе гиба до ЗО.
В отличие от всех приведенных далее конструкций сплошных
дорнов он имеет большую площадь контакта с трубой на участке
пластических деформаций, что улучшает качество гиба. Для уста-
установки гибочного шаблона относительно оси на дорне вытачивают
контрольную риску. При ложкообразной форме конца для каж-
каждого радиуса гиба должен быть свой дорн. Радиус сферы дорна
ложкообразной формы определяется по формуле
р р , ад
Ксф = /<-(- -~|
где йд — диаметр дорна в мм.
Длина конца, имеющего сферическую форму, определяется
точкой пересечения оси цилиндрической части дорна с его сфери-
сферической образующей и выражается формулой
= /«.(«-*)¦
Дорн с усеченным шарообразным концом (рис. 27, в) имеет
то преимущество, что на нем можно гнуть трубы, у которых гибы
сопрягаются без прямолинейных участков. Кроме того, он прост
в изготовлении.
45

При изготовлении большого количества труб с малой толщиной
стенки радиус сферы должен соответствовать радиусу гиба трубы.
Если на одном и том же дорне гнуть трубы одного диаметра, но
Контрольная риска
") . Р)
Рис. 27. Конструкции калибрующих пробок (дорнов)
с разным радиусом гиба, то радиус закругления конца дорна
уменьшается. Так, для труб диаметром до 100 мм этот радиус
равен 0,6^, а при большом диаметре 0,Зй. Вне зависимости от фор-
формы конца дорна на качество изогнутой трубы (овальность, по-
потеря устойчивости) влияют диаметр цилиндрической части <1д и
46

ее длина Ь. Чем больше йд, тем больше поверхность контакта дорна
с трубой и тем меньше будет сплющиваться труба в поперечном
сечении. При малом диаметре дорна сплющивание увеличивается
и появляются гофры на внутренней части гиба.
Величина зазора между трубой и дорном зависит от допуска
на внутренний диаметр трубы, диаметра трубы, потребной точ-
точности изготовления гиба и определяется опытным путем. Так,
для труб диаметром от 10 до 126 мм нержавеющей стали эта ве-
величина колеблется от 0,1 до 0,5 мм.
Для стальных труб выбирают, в зависимости от диаметра,
следующие зазоры:
Внутренний диаметр трубы в мм 14—19 19—22 22—27 45—60 60—100
Зазор в мм 0,8 1,0 1,5 2,0 2,5
Для труб диаметром свыше 100 и до 400 мм зазор берут рав-
равным 0,3 от внутреннего диаметра трубы.
Целесообразно иметь дорны не менее двух размеров на трубу
для внутреннего диаметра до 50 мм и не менее трех размеров
на трубу для диаметра свыше 50 мм. Во избежание перекосов
дорна длину его цилиндрической части рекомендуется принимать
следующей:
Внутренний диаметр грубы
вм До 30 32—50 51—75 76—120 Свыше 120
Длина цилиндрической ча-
части дорна Ыд Ъйд 4'5«'а 3,5г/а 3,0йа
где йд — диаметр дорна.
Если при сплошном дорне овализация тонкостенных труб пре-
превосходит допустимую величину и образуются гофры, необходимо
применять составной дорн. В этом случае к сплошному дорну
добавляют шарики или ролики со сферическими образующими,
которые соединяются так, что дополнительные звенья могут раз-
размещаться по всему гибу. Количество шариков или роликов зависит
от степени гофрообразования и может достигать 10 шт. Такие
дорны поддерживают стенку трубы в месте изгиба и при перемеще-
перемещении трубы по дорну могут придать ей круглую форму и даже вы-
выровнять неглубокие гофры. Иногда ось роликов располагают
выше или ниже центра. В первом случае ролики располагаются
более плотно со стороны внешней части гиба, увеличивая тем са-
самым кривизну.
Дорн может состоять из роликов с осями, расположенными
параллельно оси гиба. В этом случае оси связаны между собой
серьгами (рис. 27, к). Для трубы диаметром 108 мм при толщине
стенки 5 мм берут четыре ролика диаметром 92 мм. В такой кон-
конструкции между трубой и дорном возникает трение качения,
что уменьшает потребную мощность трубогибочного станка. Кроме
того, уменьшается глубина рисок на трубе, возникающих от кон-
контактных напряжений.
47

Для гнутья тонкостенных труб известна также конструкция
дорна (рис. 27, п), головка которого навинчивается на штангу /.
На головке установлена цанга 3 в виде щек, соединенных пружи-
пружиной 6. Между цангой и головкой размещен конус 4, который со-
соединен с трубкой 5. При приближении трубки 5 к головке 2 конус
раздает щеки цанги 3, увеличивая диаметр дорна.
На качество гиба влияет положение дорна относительно гибоч-
гибочного диска. При установке дорна учитывают три фактора: угол а
(рис. 26) между осью дорна и вертикалью, проходящей через
центр гибочного диска, величину зазора между дорном и стенкой
трубы и положение дорна относительно вертикали АА. Опытным
путем установлено, что угол а должен быть равен 90°. Если угол
больше 90°, то дорн не доходит до вертикали А А, что приводит
к образованию гофр на внутренней части гиба. При угле а < 90°
дорн будет вынесен вперед по отношению к месту изгиба, что при-
приводит к большему утонению стенки на внешней части гиба и даже
к разрыву трубы. Если между дорном и внутренней поверхностью
трубы имеется зазор, то перед началом гнутья дорн устанавливают
с некоторым опережением относительно линии АА.
При больших зазорах между дорном и трубой лучше всего
применять цилиндрический дорн.
Опытным путем установлено [11 ], что показателем правильной
установки дорна может служить величина деформаций попереч-
поперечного сечения трубы в средней части гиба. Если она не превышает
5% при расположении большой оси деформированного сечения
в плоскости, перпендикулярной к плоскости гиба, то можно счи-
считать, что дорн занимает правильное положение относительно ги-
гибочного шаблона.
Дорн с шарообразным концом также устанавливают с некото-
некоторым опережением относительно центра гибочного шаблона. Он
менее чувствителен как к неправильной установке (опережению),
так и к недостаточной смазке, чем ложкообразный. У дорна с шаро-
шарообразным концом сила трения с трубой меньше, чем у дорна
с ложкообразным концом.
Канд. техн. наук А. Д. Ковтун рекомендует минимальное
значение опережения дорна А/ выбирать в зависимости от радиуса
гиба и зазора А между дорном и трубой [18]:
А/ = У2Я. А.
При этом для качественного гнутья опережение дорна опре-
определяется не из номинального внутреннего диаметра труб, а по
действительным ее размерам. Внутренние диаметры труб рекомен-
рекомендуется замерять калиброванной пробкой, проградуированной на
величины опережения дорна. Следует учесть, что опережение
дорна относительно нормального положения приводит также к уве-
увеличению потребной мощности станка.
48

Составной дорн устанавливают так, что его основная цилинд-
цилиндрическая часть располагается относительно оси гибочного шаблона
так же, как и при сплошном дорне.
Дорн с ложкообразной формой конца устанавливают так,
чтобы его контрольная риска была продвинута вперед по отноше-
отношению к оси гибочного шаблона на 1 мм. Дорн должен плотно стоять
на своей опоре во избежание смещения его в процессе гнутья.
На внутренней поверхности трубы могут образоваться задиры
и риски из-за больших контактных напряжений между дорном
и внутренней поверхностью трубы. Часто это бывает при гнутье
труб из нержавеющей стали, когда на дорне вблизи границы сопря-
сопряжения сферической части с цилиндрической (в области схода трубы
с дорна и на торце дорна в области контакта с внутренней частью
гиба) образуется налет (нагартовка) в виде тонкого слоя плотно
приставшего металла. Этот слой металла не только создает риски
и царапины на внутренней поверхности трубы, но и приводит
к увеличению потребного усилия для гнутья; при этом гибочный
шаблон вращается прерывисто (скачкообразно).
Повышение чистоты обработки и хромирование рабочей по-
поверхности дорна уменьшают возможность образования нагарто-
ванного слоя.
Уменьшение задиров и рисок на внутренней поверхности трубы,
а также продление срока службы дорна достигается соответству-
соответствующим выбором дорна, чистотой его поверхности, термической
обработки и смазкой. Сферическую часть дорна шлифуют и для
ответственных трубопроводов полируют; на ней вытачивают ка-
канавки для масла, которые уменьшают трение дорна о внутреннюю
поверхность трубы. Материал дорна должен быть стойким к исти-
истиранию, прочным и обеспечивать малый коэффициент трения с тру-
трубой. Для стальных труб диаметром выше 100 мм рационально
изготовлять дорны из чугуна (СЧ 18-32). Для труб меньшего диа-
диаметра можно применять дорн из стали 20 или Ст. 3, цементованной
на глубину 1,2—1,5 мм и каленой до НС 52—58. При гнутье
труб из нержавеющей стали с электрохимически полированной
поверхностью, на которой не допускается образование царапин,
рисок и вмятин, а также при гнутье труб из медноникелевых,
алюминиевых и других сплавов можно применять текстолитовые
дорны (рис. 28) (поделочный текстолит марки ПТ) [14]. Размеры
текстолитовых дорнов приведены в табл. 3.
Текстолит обладает стойкостью против истирания при сравни-
сравнительно высокой прочности (предел прочности при растяжении
850 кг/см2, при сжатии вдоль волокон — 1300 кг/см2 и поперек
волокон — 2000 кг/см2).
Чтобы уменьшить утонение в гибе, применяют вращающийся
дорн, соединенный при помощи штанги с индивидуальным элек-
электродвигателем. Благодаря вращению дорн несколько раскатывает
трубу по поперечному сечению и металл с утолщенной стенки
4 А. И. Гальперин 1017 49

вогнутой части гиба частично переносится на утоненную, внешнюю
часть гиба. Вращающийся дорн способствует также упрочнению
металла на гибе. По данным фирмы Зирепог р1ре ЬепсИп§ та-
сЫпе Со, при гнутье трубы диаметром 108 мм по /? = 300 мм пре-
предел прочности на разрыв увеличился для стали на 30%.
Рис. 28. Дорн из текстолита:
/ — текстолитовое кольцо; 2 — стержень; 3 — гайка
При холодном гнутье труб на станках большое значение имеет
смазка. Она уменьшает нагрузку на двигатель (уменьшение тре-
трения между дорном и трубой) и износ дорна. При плохой смазке
между дорном и трубой, а также между наружной поверхностью
трубы и ползуном удаление трубы из дорна и скольжение ползуна
происходит рывками. В результате образуются гофры. Лучше
всего смазывать внутреннюю и наружную стенки трубы. Короткие
трубы перед гнутьем целесообразно погрузить в масляную ванну.
Если гиб удален от концов трубы, то смазка подводится непосред-
непосредственно к изгибаемому месту. В трубогибочных машинах с авто-
Таблица 3
Размеры текстолитовых дорнов
Наружный диаметр
и толщина стенки трубы
в мм
30X2,5
32X2,5
38X3
45X2,5
57X3,5
76X3
89X4,5
108X5
114X7
133X5
194X8
245X12
Наружный
диаметр
кольца
О в мм
24
26
32
39
49
68,5
78,5
96,5
98,5
121,5
176
218
Ширина
кольца
в мм
15—25
Рабочая
длина дорна
в мм
125
140
160
205
300
300
300
400
500
Общая длина
дорна
в мм
200
215
240
300
405
355
360
500
615
625
50

матичееким или полуавтоматическим управлением смазку нужно
производить через полый дорн (рис. 29). Количество отверстий
в дорне зависит от диаметра трубы: чем больше диаметр, тем больше
отверстий. В качестве смазки применяют антикоррозионную мыль-
мыльную эмульсию или машинное масло.
Е. Н. Мошнин [26] рекомендует рассчитывать крутящий мо-
момент на валу гибочного шаблона Мкр как сумму крутящего мо-
момента М ь затрачиваемого на деформирование трубы, крутящего
момента Мг, затрачиваемого на преодоление трения трубы по
Рис. 29. Схема устройства для смазки дорна:
/ — масляный бак; 2 — насос; 3 — регулятор; 4 — привод гибоч-
гибочного шаблона
ползуну, и крутящего момента М3 — на преодоление трения в под-
подшипниках вала гибочного шаблона. В случае гнутья с дорном
туда входит еще крутящий момент М4, затрачиваемый на преодо-
преодоление трения трубы по дорну; при этом допускается, что круглое
поперечное сечение в гибе остается постоянным:
Мкр = Мг + М2 + М3 + Л14.
В этом уравнении крутящий момент, затрачиваемый на де-
деформирование трубы, равен моменту, потребному для изгиба
трубы, и может быть рассчитан по формуле B7).
Крутящий момент, затрачиваемый на преодоление трения трубы
по ползуну,
М2 = РЦК,
где Р — усилие на ползуне;
Ъ — расстояние от оси вала гибочного шаблона до рабочей
поверхности ползуна (рис. 30);
/к — коэффициент трения скольжения трубы по ползуну.
При гнутье без смазки горячекатаной трубы /к = 0,4 и холод-
холоднокатаной /к = 0,25, а с обильной смазкой горячекатаной
трубы \к = 0,2 и холоднокатаной /я = 0,15.
4* 51

Усилие нажима на ползун
р __
Мкр
где / — плечо силы Р относительно оси вала гибочного диска —
рекомендуется принимать равным 2—2,5.
Канд. техн. наук А. Д. Ковтун, полагая, что труба не имеет
разностенности в процессе гнутья и гофрирования на внутренней
части гиба не происходит и исходя из диаграммы истинных напря-
напряжений, предлагает изгибающий момент для гнутья труб опреде-
определять по уравнению B0):
М = 4.A —
Рис. 30. Схема для определе-
определения расчетных параметров при
гнутье наматыванием
где г|зв — равномерное относительное поперечное сужение.
Пренебрегая величиной ~, не превышающей 1,5% при /? =
= 2й, и учитывая, что равномерное относительное сужение для
сталей, идущих на изготовление труб,
^„=^0,15, он упростил уравнение:
М = 4 A — у2) @,97 + 1,09^) одг4.
При гнутье наматыванием наиболь-
наибольшие напряжения имеют место в точ-
точке, где начинается гнутье. С одной
стороны стенка трубы поддержи-
поддерживается ползуном, а с другой она еще
не соприкасается с гибочным диском.
Поэтому для гнутья тонкостенных
труб способом наматывания во избе-
избежание потери устойчивости стенок
трубы устанавливают башмак со стороны гибочного диска. Баш-
Башмак поддерживает внутреннюю часть гиба. В результате изги-
изгибаемая часть трубы поддерживается со стороны как внутренней,
так и внешней части гиба. Башмак и ползун должны быть изго-
изготовлены из износостойких материалов.
Привод станка может быть ручной, электромеханический, ги-
гидравлический или пневматический. Станки с ручным приводом
предназначены для гнутья труб из сплавов меди или алюминия
диаметром до 3" и стальных труб диаметром до 272".
На рис. 31 показана принципиальная схема станка с механи-
механическим приводом для гнутья труб наматыванием. Конец трубы /
крепится зажимом 2 и поджимается двумя роликами 3. Вращая
гибочный шаблон 4, прижимные ролики гнут трубу вокруг гибоч-
гибочного диска на угол до 180°. Прижимные ролики установлены на
суппорте, который перемещается при помощи винта.
52

Привод гибочного шаблона осуществляется от электродвига-
электродвигателя через червячную передачу. Гибочный шаблон установлен
на планшайбе, которая жестко соединена с червячным колесом,
поэтому вращение червяка передается на гибочный диск.
Примером станков с электромеханическим приводом могут
служить станки ТГС-38-159 и ГСТМ-21. Их можно использовать
как в заготовительных мастерских, так и на строительных пло-
площадках.
Станок ТГС-38-159 Киевского электромеханического завода
(рис. 32) для холодного гнутья труб диаметром от 38 до 159 мм
при толщине стенки до 8 мм может
работать на монтажных участках
строительства. Станок работает по 2
способу наматывания при помощи
дорна.
На сварной раме / станка смон-
смонтирован блок-редуктор, состоящий
из двух шестеренчатых и одного чер-
червячного редуктора с двумя червя-
червяками. В нижней части рамы устано-
установлены два электродвигателя 2 и 3,
которые череа кулачковые муфты
приводят во вращение два парал-
параллельно работающих шестеренчатых
редуктора 4 и 5. Передаточное число
каждого редуктора Ь = „ 57 • ОтРе"
дукторов вращение передается на червяки б и 7, которые вра-
вращают червячное колесо 8 с установленным на нем гибочным дис-
диском 9.
Общее передаточное число шестеренчатого и червячного ре-
редукторов станка 1общее = 3514 2. Крутящий момент на гибочном
шаблоне при тгх = 1450 об!мин будет Мг = 895 000 кг-см, а при
п2 = 2280 об/мин М2 = 604 000 кг-см.
Гибочный шаблон свободно вращается на оси 10, а при гнутье
он приводится в движение толкателем 11. Толкатель вставляют
в одно из имеющихся в червячном колесе отверстий, ах, а2 или
а3, в зависимости от радиуса гиба трубы. Изгибаемую трубу одним
концом жестко крепят к гибочному шаблону при помощи сменной
прижимной планки 12 и эксцентрикового валика 13.
В комплект станка входит следующий набор сменных гибочных
шаблонов:
Рис. 31. Схема станка с механи-
механическим приводом для гнутья на-
наматыванием
Наружный диаметр
изгибаемой трубы
в мм 38 38 44,5 67 76 89 108 133 159
75 150 200 300 300 400 600 600 650
Радиус гиба в мм ,
53

В процессе гнутья труба направляется и плотно прижимается
к гибочному шаблону при помощи винта 14 и прижимной планки
/5. Направляющее устройство состоит из кронштейна 16 с цапфой,
которую устанавливают в одно из десяти отверстий приварен-
приваренной к станине траверсы, в соответствии с радиусом гиба трубы.
Станок обслуживают два человека.
13
Рис. 32. Станок ТГС-38-159
Установка трубы занимает 4—5 мин, а снятие изогнутой трубы
2—3 мин. Машинное время, потребное для гнутья колена на угол
90°, составляет не более 1 мин.
При гнутье труб диаметром 133 и 153 мм наибольшая оваль-
овальность при угле гиба 90° и радиусе гиба 600—650 мм составляет
1,5—2,0%, а глубина волн гофра не превышает 0,5—1,0 мм.
Техническая характеристика станка ТГС-38-159
Наружный диаметр изгибаемой трубы в мм:
наибольший 159
наименьший 38
54

Радиус гиба в мм:
наибольший 1000
наименьший 75
Угол гиба трубы за один ход в град (без пере-
перехвата) для гибочных дисков с радиусом гиба:
до 400 мм 180
свыше 400 мм 90
Число оборотов гибочного шаблона в минуту для
гнутья труб:
до 108 мм включительно
рабочий ход 0,856
возвратный ход 0,856
свыше 108 мм
рабочий ход 0,428
возвратный ход 0,856
Габаритные размеры в мм 3900X2370X1155
Вес станка в кг:
с комплектом сменных деталей (шаблоны, пол-
ползуны, дорны и др.) 4100
без сменных деталей в кг 3250
Трубогибочный станок ГСТМ-21 предназначен для гнутья
стальных водо-газопроводных и бесшовных труб в холодном
состоянии, без наполнителя, с применением дорнов.
Рис 33. Станок ГСТМ-21
Станок (рис. 33) состоит из чугунной станины, в которой рас-
расположены червячная пара и главный ведущий вал; поворотной
штанги с колодками и дорновыми головками; прижимного уст-
устройства; рабочего механизма и электропривода. Поворот гибоч-
гибочного шаблона осуществляется электродвигателем через клино-
ременную передачу и редуктор. Включение и выключение редук-
редуктора производятся муфтой сцепления.
Для гнутья труб различного диаметра предусмотрены сменные
ролики. Трубу крепят на станине эксцентриковым зажимом. На
55

штанге для каждого диаметра трубы устанавливают свой дорн.
Скользящую сменную прижимную планку, помещенную на штанге,
прижимают к изгибаемой трубе при помощи винта.
Для гнутья трубы включают электродвигатель и поворачивают
рукоятку включения муфты. При этом ролик, вращаясь, изгибает
трубу и одновременно стягивает ее с дорна.
При достижении заданного угла гиба предусмотрено автомати-
автоматическое выключение станка.
Станок имеет шесть комплектов гибочных шаблонов, дорнов
и прижимных планок, обеспечивающих гнутье труб диаметром
от 1 до 3".
Техническая характеристика станка ГСТМ-21
Диаметр изгибаемых водо-газопроводных труб
в дюймах 1; 11/4; I1/*, 2;
21/*; 3
Диаметр и толщина стенки изгибаемых стальных
бесшовных труб в мм 33X3; 42X3;
48X3; 76X3,5;
89X4,5
Максимальный угол гиба трубы в град 180
Радиус гиба по оси трубы в мм при диаметре
трубы в дюймах:
1 85
1х/4 105
I1/* 120
2 210
24% . 300
3 . 350
Число оборотов в минуту гибочного шаблона при
рабочем ходе 0,6
Электродвигатель:
тип . А52-6
мощность в кет 4,5
число оборотов в минуту 950
Габариты станка в мм:
длина 2050
ширина 1225
высота . 1075
Вес станка со сменными деталями в /сг ..... 1675
В качестве примера станка с гидравлическим приводом может
служить конструкция, разработанная Ленинградским филиалом
ВПТИ [25]. На этом станке можно гнуть трубы диаметром от 18
до 60 мм со стенками толщиной 3 мм, при радиусах гибов от 30
до 300 мм. Зажим трубы, гнутье, вывод дорна из зоны гнутья и
освобождение от зажима механизированы.
Станок состоит из станины, корпуса, механизма для гнутья,
механизма отвода дорна, электродвигателя, гидрооборудования,
блока выключателя и электрооборудования. Гибочный механизм
состоит из гидропривода и механизма зажима.
Как видно из кинематической схемы станка (рис. 34), дорн
с тягой 5, соединенный со штоком цилиндра муфтой 2, переме-
56

<
10 11
Рис. 34. Кинематическая схема станка с гидравлическим приводом

щается путем подачи масла из резервуара 3 в одну из полостей
цилиндра /. Установочная линейка 10 и упор 4 служат для уста-
установки трубы. Электродвигатель 7 приводит в действие насос
(П2-14А с давлением до 65 кг/см2), который подает масло в гидро-
гидродвигатель 6.
На станке имеются левая 9 и правая // опоры и поджимной
ползун 14. Гидродвигатель 6 для вращения гибочного шаблона 13
выполнен в виде полого
5 , 2 ^ш Е^^Ж^ д цилиндра, в котором на
шарикоподшипниках ус-
установлен вал с лопастью.
Масло с одной стороны
подается под давлением,
а с другой — сливается.
Вал может поворачи-
поворачиваться на 240°. Цилиндр
со всеми приспособле-
приспособлениями может переме-
перемещаться в зависимости
от радиуса гиба и уста-
устанавливаться по линейке.
Механизм зажима 12,
установленный на валу
гидромотора 6, захваты-
захватывает трубу и прижимает
ее к гибочному шабло-
шаблону. Выполнен это! меха-
механизм в виде тисков, ко-
которые приводятся в дей-
действие от гидравлическо-
гидравлического цилиндра через тол-
толкающие рычаги. В слу-
случае замены гибочного
шаблона при изменении
радиуса гиба каретка
зажима подводится к
трубе маховиком. Привод механизма опоры ползуна по конструк-
конструкции аналогичен механизму зажима трубы; отличие только в том,
что ползун не зажимает трубу, а лишь подводится к ней без за-
зазора.
Если для вращения гибочного шаблона требуется большой
крутящий момент, то поступательное движение штока / рабочего
цилиндра и цилиндра обратного хода 5 превращается во вращатель-
вращательное движение поворотного вала 3, на котором укреплен гибочный
шаблон при помощи цепных передач 2 и 4 (рис. 35). Гидравличе-
Гидравлическая сеть питается от насоса, имеющего привод от электродвига-
электродвигателя.
58
Рис. 35. Схема гидравлического привода станка
с цепной передачей

Примером применения такого привода является станок Урал
машзавода, который предназначен для гнутья труб диаметром
от 114 до 426 мм при массовом производстве в заводских условиях.
Трубы диаметром до 219 мм при толщине стенки до 28 мм гнут
без нагрева, а при больших диаметрах трубы нагревают перед
гнутьем. Трубы на станке гнут способом наматывания. При отно-
отношении толщины стенки к диаметру 0,1 используют дорны, а более
толстостепные трубы гнут без дорна.
Габарит станка с учетом подбижных частей 12920
Рис. 36, Станок Уралмашзавода для гнутья труб диаметром до 426 мм
Станок (рис. 36) состоит из литой станины 1, являющейся
основным связующим узлом станка. В разъемных подшипниках
установлен поворотный вал вместе с поворотным столом 2. К ста-
станине прикреплены рама 3, указатель гиба трубы 4 и тяги рабочего
цилиндра 5. Внутрь станины вмонтирован цилиндр обратного хода.
На неподвижном столе, выполненном заодно с головной частью
станины, смонтированы суппорт 6 с упором и цилиндр зажима.
Поворотный вал получает вращательное движение от рабочего
и обратного цилиндров. На валу есть цепное колесо и звездочка.
Цепное колесо при помощи пластинчатой цепи соединено с плун-
плунжером рабочего цилиндра, а звездочка с помощью двухрядной
59

ЧсяоЬиые обозначения
даблений
= Линия 200кг/см! ¦- ¦
^^ Линия 65 кг/смг
Линия 12 кг/сн!
— СлиВная мчия
0 01
37. Схема гидроуправления станка для гнутья труб диаметром до 426 мм:
1 — цилиндр обратного хода; 2, 13 к 14 — конечный выключатель; 3 — рабочий цилиндр; 4 — отстойник объемом 0,5 м'; 5 — пластин-
пластинчатый фильтр; б — предохранительный клапан; 7 — насвс Ш-18; 8 — цилиндр дорна; 9 — отстойник объемом 2 м*\ 10 — двухпозици-
онный золотниковый распределитель диаметром 45 мм; 11— обратный клапан; 12 — двухпозиционный золотниковый распределитель
диаметром 29 мм; 15 — цилиндр зажима поворотного стола; 16 — цилиндр зажима станины; 17 — насрс НПР-200; 18 — разгрузочный

цепи — со штоком цилиндра обратного хода. Станок управляется
с пульта управления.
На верхней плите поворотного стола помещается суппорт с под-
подвижным упором. Возвратно-поступательное движение этого суп-
суппорта осуществляется при помощи цилиндра зажима, установлен-
установленного внутри стола (рис. 37). При движении суппорта вперед упор
вплотную подходит к трубе и прижимает ее к инструменту, а при
вращении поворотного стола упор изгибает трубу, навивая ее
без проскальзывания на гибочный шаблон, установленный на
поворотном столе. Свободный конец трубы скользит по упору
неподвижного стола.
При гнутье с дорном для его удержания и удаления из дефор-
деформированной зоны трубы предусмотрен гидравлический цилиндр.
В зависимости от радиуса гиба этот цилиндр при помощи меха-
механизма перемещения меняет свое положение. Указатель гиба по-
помещен на станке так, чтобы он был виден рабочему, и снабжен ци-
циферблатом, стрелка которого показывает, на какой угол согнута
труба. На указателе гиба установлен конечный выключатель,
который автоматически останавливает станок при достижении
заданного угла гиба.
Трубопроводы гидравлической системы в основном размещены
в раме станка. На станке установлено три насоса: ротационно-
плунжерный насос НПР-200 производительностью 200 л/мин при
давлении 200 кгс1см2 для работы рабочего цилиндра; лопастный
насос ЛЗФ-70 производительностью 70 л1мин с давлением до
65 кгс/см2 для работы обоих цилиндров зажима, цилиндра обратного
хода, рабочего цилиндра и цилиндра калибрующей пробки; шесте-
шестеренчатый насос Ш-18 производительностью 18 л/мин и давлением
до 15 кгс/см2 для управления работой золотников. Для каждого
насоса предусмотрен свой электродвигатель.
Управление станком кнопочное; с включением каждого элек-
электродвигателя на пульте загорается соответствующая красная лам-
лампочка. При гнутье в холодном состоянии материал труб должен
иметь бг = 35 кгс/мм2.
Техническая характеристика станка
Наибольший крутящий момент на поворотном
валу в тм 147,6
Угол гиба в град 0—180
Размеры изгибаемых труб (наружный диа-
диаметр X толщина) в мм:
в холодном состоянии A14—219)Хдо 28
в горячем состоянии .B19—426) Xдо 35
Длина трубы в мм не более 7
Радиус гиба в мм:
для труб диаметром 114—219 мм .... 350—1300
» » » 219—426 » .... 650—1700
61

Поршень цилиндра дорна: ,
диаметр в мм 370/110
ход в мм 450
усилие при ходе вперед и назад в га . . 70/63,7
Поршень цилиндра зажима:
диаметр в мм 140/80
ход в мм 210
усилие прижима и отжима в т 10/6,7
Габаритные размеры станка в мм 12 920X8080
Вес станка в кг 85 790
Трубогибочный станок мод. 465 Уралмашзавода предназначен
для гнутья в холодном или нагретом состоянии труб с наружным
диаметром 219—465 мм на угол от 0 до 180°. Станок оснащен
подвижным прижимом (лотком) с рабочим ходом, равным 4850 мм;
подача дорна механизирована.
Техническая характеристика станка мод. 465
Номинальный крутящий момент на поворот-
поворотном валу в тм 255
Диапазон угла гиба трубы в град 0—180
Машинное время поворота вала на угол 180°
в сек:
при рабочем ходе 132
» обратном » 20
Наружный диаметр изгибаемых труб в мм. . 219^465
Радиус гиба трубы по оси в мм ...... 850—2100
Высота оси гиба над уровнем пола в мм . . . 3000
Длина и вес изгибаемых труб (участок трубы
между осью поворотного вала и концом
штанги дорна) 9 л и 8 /л
Максимальный радиус гиба трубы на угол 180°
без поворотного хода подвижного прижима
(лотка) в мм 1500
Скорость движения подвижного прижима (лот-
(лотка) от механического привода в мм/сек 240
Максимальный ход штанги дорна в мм . . . 9760
Усилие на штанге дорна от привода в т:
гидравлического 80
механического 3
Скорость движения штанги дорна в мм/сек:
от механического привода при настройке 114
» » » рабочая . . . 450
» гидравлического привода . 26
Скорость передвижения упоров поворотного
стола и станины от механического привода
в мм/сек 3,5
62

Поршень цилиндра зажима лотка:
диаметр в мм 250/130
ход в мм 480
усилие в т 31,5/23
Поршень цилиндра извлечения дорна из трубы:
диаметр в мм ¦ . . . 540/360
ход в мм 1000
усилие в т 80
Поршень цилиндра поперечного хода меха-
механизма подачи дорна:
диаметр в мм 180/90
ход в мм 1350
усилие в т 12/16,3
Поршень цилиндра подъема опорных роликов:
диаметр в мм 160/80
ход в мм 300
усилие в/п 9,6
Поршень цилиндра подъема опорной рамы:
диаметр в мм 160/80
ход в мм 60
усилие в т 12,8
Давление жидкости в цилиндрах в кгс/см2:
рабочем До 180
прочих » 64
Рабочая жидкость Профильтрованное
масло «Индустри-
«Индустриальное 30»
Объем масла для заполнения в м3:
всей системы 5
отстойника 3
Род тока Переменный
Напряжение в в 380/220
Общая установленная мощность двигателей
в кет 145
Общий вес в кг 206 700
Трубогибочный станок мод. 50 Уралмашзавода предназначен
для гнутья в холодном состоянии труб диаметром до 550 мм с тол-
толщиной стенки до 50 мм. Гибку без дорна можно проводить для труб
с толщиной стенки до 25 мм.
Техническая характеристика станка мод. 550
Наименьший крутящий момент на поворотном
валу в тм 1000
Диапазон угла гиба трубы в град 0—180
Машинное время, необходимое при гибе трубы
на угол 180°, в мин:
при работе двух насосов 5,6
» » трех » 3,7
63

Радиус гибочных дисков по оси трубы в мм . . 1280—2360
Начальная длина труб в мм 11 500
Время возврата гибочного диска при угле гиба
на угол 180° в мин 1,5
Скорость передвижения поршня цилиндра дорна
в мм/сек 30
Скорость передвижения цилиндра дорна
в мм/сек:
при подъеме 190
» опускании 130
Скорость передвижения ползуна лотка в м/мин 16
Наибольший ход ползуна лотка в мм .... 8000
Скорость подъема и опускания лотка при пере-
перенастройке с одного радиуса гиба на другой
в мм/сек 2
Поршень рабочих цилиндров:
диаметр в мм 580/260
ход в мм . 5310
усилие в т 410X2 = 820
Поршень цилиндров обратного хода:
диаметр в мм 310/150
ход в мм 2655
усилие в/п 105X2= 210
Поршень цилиндра дорна:
диаметр в мм 420/200
ход в мм 1000
усилие в т 200
Поршень цилиндра подъемного механизма:
диаметр в мм 420/200
ход в мм 450
усилие в т 200
Поршень подъемного цилиндра дорна:
диаметр в мм 180/100
ход в мм 1080
усилие при ходе вверх и вниз в/п ... 30/48
Поршень цилиндра подъема штанги дорна:
диаметр в мм 100/60
ход в мм 2000
усилие при подъеме и опускании в т . . 8,5/1,45
Скорость передвижения тележки подъема штан-
штанги дорна в м/мин 26,5
Грузоподъемность в кг:
на оси блоков каретки 1000
» » поддерживающего ролика .... 5000
» зубе каретки 5000
Давление масла в цилиндрах, исключая ци-
цилиндры тормозного устройства, в кгс/см2 . . 200
Рабочая жидкость Масло «Машин-
«Машинное Л» или «Вере-
«Веретенное»
64

Насос гидропривода типа НПР:
количество в шт 3
давление в кгс1смг 200
производительность в л/мин 200
Насос гидропривода типа Ш-18:
количество в шт 1
давление в кас/см* 13
расход в л/мин 18
Общая установленная мощность электродвига-
электродвигателей в кет 279,2
Смазка станка Централизованная
ручная и шприце-
вая
Габаритные размеры станка в мм 11 350X27 045 X
Х7175*+4700**
Вес станка в кг 622 400
* Высота станка над уровнем пола
** Величина заглубления станка.
Вместо гидравлического в станок можно встраивать пневма-
пневматический привод [71. Производительность станка с пневматическим
приводом 400 гибов в час стальных труб размером 30X2 мм.
Рабочий
ход
Обратный
Рис. 38. Пневматическая схема станка
Если применить пневмопривод для вращения гибочного шаблона,
то исключается необходимость в использовании редуктора; сило-
силовой частью станка в этом случае служит серводвигатель с пово-
поворотной лопастью, который преобразует энергию давления сжатого
воздуха в механическую энергию вращения гибочного шаблона.
Как видно из рис. 38, цилиндр / серводвигателя разделен
неподвижным сектором 2 и поворотной лопастью 3 на две полости
/ и //. Эти полости поочередно соединяются с магистральными
воздухопроводами и атмосферой. Благодаря разности давлений
5 А. И. Гальперин
1017
•65

лопасть поворачивается. Крутящий момент может быть определен
по формуле
Мкр = {Рг
где Рх — давление в сети в кгс/смг;
Р2 — давление выхлопа в кгс/см2;
Р — неуравновешенная площадь лопасти в см2;
ц — к. п. д. серводвигателя, равный 0,9;
тср — расстояние от оси до точки приложения результиру-
результирующей силы в см;
см;
при этом
— а
Н см2,
Рис. 39. Сервомотор
где Б —внутренний диаметр ци-
цилиндра в см;
й—диаметр вала лопасти
в см;
Н — высота лопасти в см.
Пусковой кран 6 имеет три
положения: рабочий ход, обрат-
7 ный ход и нейтральное поло-
положение, когда кран закрыт. При
рабочем ходе воздух из крана
поступает через конечный вы-
выключатель 5 в полость / сер-
серводвигателя, поворачивая ло-
лопасть 3 и упор, закрепленный
в Т-образном пазе на нижней
поверхности стола станка. Упор
освобождает боек конечного вы-
выключателя, что позволяет пру-
пружине повернуть пробку и тем
самым открыть проход воздуху
из полости // через пусковой
кран в коллектор 4. Из коллек-
коллектора воздух поступает в атмо-
атмосферу.
Сервомотор (рис. 39) состоит из цилиндра 5, к которому при
помощи болтов и гаек прикреплены крышки 4 и 7. В цилиндре
установлены с&ктор 10 и вал 6 с лопастью 9. На конце вала имеются
круглый стол 3 и разрезная втулка со стрелкой 2, устанавливаемой
по лимбу /. Вал 6 вращается во втулках 8. В секторе имеются
две камеры, соединенные каналами с полостью цилиндра, и отвер-
отверстия для подвода сжатого воздуха из сети.
66"

Во избежание утечек воздуха следует обеспечить уплотнение
элементов сервомотора. Для этого плоскость сектора, прилега-
прилегающая к цилиндру, поставлена на «Герметик» и торцовые его по-
поверхности уплотнены прокладками из маслостойкой резины. При
этом резиновые уплотнения внутренней поверхности сектора при-
прижимаются к валу 6 воздухом. Таким образом уплотняется по
всему контуру и лопасть.
Пневматику можно применять не только для привода шаблона,
но и для перемещения прижима станка.
Для гнутья труб способом наматывания инж. А. К. Максимо-
Максимовым и В. И. Брауде1 разработан станок ТГС-60М с программиру-
Рис. 40. Общий вид стан-
станка ТГС-60М
ющим устройством. Привод станка выполнен в виде реечно-плун-
жерного гидродвигателя с двумя параллельными гидроцилиндрами,
плунжеры-рейки которых находятся в диаметрально противополож-
противоположном зацеплении с зубьями шестерен вала гибочного шаблона.
Станок (рис. 40) состоит в основном из станины /; двусторон-
двустороннего реечно-плунжерного гидродвигателя 2, на валу 3 которого
жестко укреплены гибочный шаблон 4 и подвижный суппорт 5;
неподвижного суппорта 6 с направляющим лотком 7 и приводом 8
возврата этого лотка; гидроцилиндра 9; дорна с дорнодержате-
лем 10; упоров // для гнутья без разметки по длине; многопози-
многопозиционного программирующего устройства 12; угломерного уст-
устройства 13 для визуального наблюдения угла разворота трубы
относительно горизонтальной плоскости и пульта управления 14.
Работа на станке осуществляется следующим образом.
Трубу 9 (рис. 41) прижимают к прямолинейному участку гибочного
шаблона прижимом //. Одновременно с этим к заготовке подво-
подводится направляющий лоток. Движение прижима 11, расположен-
расположенного на подвижном суппорте, осуществляется гидроцилиндром 7
через систему рычагов 8, ползун 13 и винт 12. Подвод к трубе
направляющего лотка 4 на неподвижном суппорте 14 происходит
аналогично.
1 Авторское свидетельство № 170267. — «Бюллетень изобретений», 1965, №8.
5* 67

При гнутье гибочный шаблон и неподвижный суппорт пово-
поворачиваются на определенный угол. Крутящий момент на гибоч-
гибочный шаблон и подвижной суппорт передается от двустороннего
реечно-плунжерного гидродвигателя. Рабочая жидкость под
давлением Р подается во взаимно противоположные полости двух
параллельных цилиндров 6 и приводит во встречное поступатель-
поступательное движение плунжеры 5
и 3. В своей средней части
плунжеры выполнены в ви-
виде реек, находящихся в од-
одновременном диаметраль-
диаметрально противоположном заце-
зацеплении с зубьями шестер-
шестерни 4, жестко сидящей на
валу гибочного шаблона 10.
Программирующее устрой-
устройство кинематически связа-
связано с валом посредством
валика / и цепной пере-
передачи 2.
По окончании гиба про-
происходит автоматическая
остановка вращения рабо-
рабочего вала станка, разжим
суппортов и возврат на-
направляющего лотка в ис-
исходное положение.
г, ,, ~ , , Лоток 16 возвращается
Рис. 41. Схема привода гибочного шаблона „ ¦„¦„„,„ „ „ ,„ ' /*-
станка ТГС-60М ПРИ помощи плунжера 15
давлением рабочей жидко-
жидкости. При обратном повороте вала гибочный шаблон и подвиж-
подвижный суппорт возвращаются в первоначальное положение.
Станок снабжен программным автостопом, который позволяет
заранее задать четыре угла с точностью до 15 угловых минут.
Прибор установлен на раме станка и кинематически связан с глав-
главным валом. Передача от вала станка производится с замедлением
в 2 раза. Вращение передается на вал, где расположены четыре
секции, каждая из которых позволяет задать один угол. Секция
имеет лимб десятков и лимб единиц.
Техническая характеристика станка ТГС-60М
Наружный диаметр в мм:
наибольший 60
наименьший 25
Наибольшая толщина стенки в мм 6
Наибольший радиус гиба в мм 300
» угол гиба (без учета пружинения)
в град 220
68

Наибольшее расстояние от конца трубы до оси
гиба в мм 4300
Количество предварительно задаваемых углов гиба 4
Точность задачи углов гиба в мин 15
Наибольший измеряемый угол между плоскостью
гиба в град 90
Диапазон бесступенчатого регулирования числа
оборотов в минуту:
при гибе 0—3,0
» возврате суппорта 0—6,0
Наибольший крутящий момент на валу гидродви-
гидродвигателя в кг-см 2500
Привод станка Гидравлический
Лопастной насос:
тип Г12-15А
производительность в л/мин 100
Электродвигатель гидронасоса:
тип АО72-6
число оборотов в минуту 980
мощность в кет 14
Шестеренчатый насос для откачки масла из бака:
тип ШДП-25
производительность в л/мин 25
Электродвигатель шестеренчатого насоса:
тип АОЛ-32-4
число оборотов в минуту 1410
мощность в кет 1,0
Емкость бака в л 590
Высота оси гнутья над уровнем пола в мм . . . 1010
Габаритные размеры станка в мм:
длина X ширина 5000X1360
высота 1360
Вес станка без инструмента в кг 4390
Холодное гнутье труб диаметром до 351 мм
Станки можно производить путем укладки трубы на
наДдвухНопорах двух опорах и приложения изгибного усилия
в середине трубы. При этом опоры выполня-
выполняются таким образом, чтобы они поворачивались вокруг своих
осей по мере изгиба трубы. Гибочный шаблон в этих устройствах
соединяется со штоком гидравлического или винтового домкрата.
Качественное гнутье возможно при условии, когда отношение
толщины стенки трубы к ее диаметру -р- > 0,09. Наименьший ра-
радиус гиба может быть определен по формуле, составленной автором
на основе экспериментальных данных:
п 0,2708

Станки данного типа удобны при строительных и ремонтных
работах, когда трубы надо гнуть непосредственно на строительном
участке. Кроме того, на станках, работающих по данному способу,
можно править и подгонять под необходимый размер трубы, со-
согнутые на других станках, после их термообработки. Преимуще-
Преимуществом является также то, что на изогнутых трубах не образуются
следы от применения дорна.
Станки этого типа малопроизводительны, поэтому в массовом
и крупносерийном производстве их применять невыгодно. По-
ВидА
Рис. 42. Ручной пресс для гнутья труб диаметром до 2"
следовательно переставляя трубу и сгибая ее по участкам, можно
достичь большого угла гиба.
Гибочный шаблон должен выдвигаться только на такую длину,
чтобы величина гиба не превосходила длину его ручья.
Величину хода штока и последовательность перестановки трубы
определяют опытным путем. На подобных станках можно гнуть
трубы в различных плоскостях.
Данным способом гнут также без заполнителя трубы из нержа-
нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т размером 89x9, 108x11, 140X15 и
180x17 мм [15]. При этом эллиптичность сечения в гибах не
превышает 5%, а складки на внутренней части гиба не образуются.
Для холодного гнутья труб диаметром до 2" в монтажных
условиях можно применять ручной трубогиб (рис. 42). Трубу
закладывают между гибочным шаблоном 6 и опорными роликами 7.
При качании рукоятки / с помощью малого поршня 2 масло из
пространства между рубашкой 3 и цилиндром 4 перекачивается
70

в середину цилиндра и давит на поршень 5, который перемещает
вправо гибочный башмак и изгибает трубу.
После окончания гнутья открывают перепускной вентиль 8
и масло из цилиндра возвращается в пространство между цилин-
цилиндром и рубашкой; при этом пружина принимает исходное поло-
положение. На гнутье одной трубы на угол 90° затрачивается 20 сек.
Рис. 43 Внешний вид трубогибочного станка ТГС-127
Радиус гиба регулируют перемещением и закреплением опор-
опорных роликов 7 в отверстиях щек 9. Усилие на рукоятку, в зави-
зависимости от диаметра трубы, 3—16 кг. Вес трубогиба 50 кг.
Для работы на монтажных площадках целесообразно устанав-
устанавливать такие прессы.
Трубогибочный гидравлический станок ТГС-127 (рис. 43) пред-
предназначен для гнутья труб диаметром до 127 мм. Он состоит из
поршневого эксцентрикового насоса, распределителя, гидравли-
гидравлического цилиндра, корпуса станка, набора гибочных шаблонов,
упоров, масляного бака, сбрасывающего клапана, сбрасыва-
сбрасывающей иглы и электродвигателя. Кроме того, имеется манометр,
отрегулированный на давление 300 кг/см2.
На фигурных листах сварного корпуса имеются три пары
отверстий для установки упоров в положение, соответствующее
диаметру изгибаемой трубы.
Техническая характеристика станка ТГС-127
Наибольший угол гиба в град 90
Скорость движения штока в мм/мин 550
Максимальное давление в гидросистеме в кгс1см* . , 300
71

Электродвигатель типа АОЛ-42-4:
мощность в кет 2,8
число оборотов в минуту 1420
напряжение в в 220/380
Габаритные размеры в мм .1440X1440X600
Вес в кг 632
Таблица 4
Характеристика изгибаемых труб
Диаметр-
трубы
в мм
127
114
99
76
Толщина стенки в мм
тах
12
18
24
19
т1п
10
8
6
5
Радиус гиба
в мм
510
455
365
305
При подключении станка к электрической сети необходимо
одновременно производить его заземление.
Широко распространен в строительных организациях станок
для холодного гнутья труб диаметром до 2" завода № 1 Сантех-
Сантехоборудования Министерства строительства РСФСР. Он приводится
3 2 1 ъ действие от построечного механизма
' ВМС-12 (рис. 44).
Станок имеет две опорные поворотные
колодки / для труб диаметром 1", \Х1±",
14 а" и 2* и четыре сменных гибочных шаб-
шаблона 2 для тех же диаметров труб.
Трубу закладывают между опорными
колодками и гибочным шаблоном. После
этого включают построечный механизм,
который через карданный вал приводит
во вращение ведущую шестерню станка.
Шестерня сообщает поступательное дви-
движение винту 3, на котором укреплен гибоч-
гибочный шаблон 2. По окончании гнутья меха-
механизм переключается на обратный ход и гибочный шаблон осво-
освобождает изогнутую трубу. Представляет интерес полуавтомати-
полуавтоматический станок с усилием на штоке Юти электромагнитным
управлением. При переменном включении управляющих электро-
электромагнитов 2 и 3 (рис. 45) переключается направление движения
масла в гидрораспределителе / для прямого и обратного хода
штока 4, к которому присоединен гибочный шаблон.
После прекращения подачи тока к электромагнитам шарико-
шарикового гидрораспределителя 1 шарики закрывают отверстие гидро-
гидрораспределителя, соединенного трубопроводами с цилиндром 5,
и шток остается неподвижным.
72
Рис. 44. Трубогиб к по-
построечному механизму
ВМС-12 для гнутья труб
диаметром до 2"

Гидросистема питается от насоса, приводимого во вращение
электродвигателем, к выходному валу которого присоединен на-
насос. Для ограничения перемещения штока с гибочным шаблоном
на станке установлены
два конечных выключа-
выключателя.
Как видно из элект-
электрической схемы (рис.
46), вначале выключают
рубильник /, от кото-
которого ток поступает к
кнопке 2 «Пуск», затем
вставляют трубу и вклю-
включают кнопку «Пуск».
Через реле 3 включается
управляющий электро-
электромагнит 4 и одновремен-
одновременно электродвигатель на-
насоса 5. Шток вместе с
гибочным шаблоном вы-
выдвигается на заданный
ход до соприкосновения
с конечным выключа-
выключателем 6, который вновь
переключает при помо-
помощи реле 8 электромаг-
электромагнит 4, связанный с
гидрораспределителем.
Рис. 45. Электромагнитное управление полуавтоматическим
станком
Шток начинает возвращаться в исходное положение и, дойдя
до конечного выключателя 7, останавливает станок.
Опоры для гнутья могут быть изготовлены в виде стальных
лент, которые в процессе гнутья поворачиваются на осях станины
73

станка. Гибочный шаблон может перемещаться при помощи
винтовой передачи. Судостроительный и судоремонтный завод
им. 40-й годовщины Октября изготовляет трубогибочные станки
для гнутья без наполнения песком труб диаметром до 60 мм и
Рис. 46. Электрическая схема полуавтоматического станка
для гнутья на двух опорах
с наполнением песком — до 90 мм, у которых перемещение ги-
гибочного шаблона осуществляется при помощи винта.
Для гнутья 1руб диаметром до З1/4" по кольцу
Станки или спирали, а также труб сравнительно
для гнутья большой длины с большим радиусом гиба
вальцовкой (выкаткой) применяют гибочные вальцы. На этих стан-
станках труба увлекается силами трения в напра-
направлении вращения роликов и приобретает на выходе кривизну,
которая определяется взаимным расположением роликов (раз-
(размеры / и т). Станки могут быть с тремя и четырьмя роликами.
Ролики имеют ручьи с радиусом г, величина которого соответ-
соответствует наружному радиусу трубы. Глубина каждого ручья немного
меньше половины диаметра трубы.
Данным способом можно гнуть трубы с наименьшим радиусом
Я = 6Я.
В зависимости от плоскости расположения роликов вальцо-
вальцовочные станки бывают вертикальные (рис. 48) и горизонтальные.
Трубы до 31/2" гнут на горизонтальных станках, так как в гори-
горизонтальном положении легче поддерживать участок заготовки до
ее контакта с роликами.
У горизонтальных станков предусмотрены столы для поддер-
поддержания труб при гнутье. Каждый станок обычно снабжен сменными
роликами с различными размерами радиуса ручья.
74

На вальцах можно гнуть трубы по спирали. В этом случае
добавляется направляющий ролик, который отводит конец трубы,
выходящей после гнутья на заданный шаг.
о) б) ~ <>)
Рис. 47. Схема станка для гнутья труб вальцовкой:
а — установка трубы; б — гнутье; в — съем согнутой трубы
Чтобы согнуть кольцо, вначале отрезают заготовку соответ-
соответствующей длины окружности для требуемого кольца. Ее закла-
закладывают между роликами и приводят их во вращение, вклю-
включая электродвигатель. После первой прокатки концы трубы
остаются прямыми, поэтому
необходима повторная про-
прокатка, чтобы труба приняла
форму кольца.
Для удобства монтажа
верхний ролик изготовляют !
сплошным, а нижние два со-
составляют из двух половин,
стягивающихся болтами.
Специальные гибочные
вальцы для гнутья труб при
массовом производстве скон-
сконструированы таким образом,
чтобы установка заготовк-и и
съем изделия занимали мало
времени. Как видно из рис.
47, два нижних ролика укреп-
укреплены на неподвижных осях,
а верхний ролик может пере-
перемещаться при помощи гидрав-
гидравлического штока.
В процессе гнутья шток
выдвигается и поводки со-
составляют одну прямую. При
этом можно перемещать верх- Рис. 48. Внешний вид вертикального
НИИ ролик по вертикали и станка для гнутья вальцовкой
75

регулировать величину зазора между верхним и нижним роликами
в соответствии с диаметром трубы и потребным радиусом гиба.
После окончания гиба шток задвигается в цилиндр, верхний
ролик отходит от нижних роликов и новая заготовка может
быть легко установлена.
На четырехроликовом станке трубу вначале зажимают между
ведущими роликами, затем подводят гибочные ролики и вклю-
включают двигатель. Ведущие ролики делают 20 об/мин. На станке
можно гнуть трубы, имеющие о„ — 45 кГ/мм*, сечением до 350 мм2.
Рис. 49. Станок для гнутья пространственных кривых по копиру:
/ — кулачок; Я — барабан; 3 — копир; ^т-эащим; $—плавающий рычаг;.
в — дорщ 7 — труба; 8 — гибочвыв ролики; $—направляющие ролики:
10 -*¦ копир
для гнутья
волочением
На рис. 49 показан станок, на котором можно гнуть трубы
диаметром до 76 мм как в одной плоскости, так и в нескольких.
В одной плоскости трубы гнут, используя лишь продольную
подачу 4, а пространственные кривые — путем вращения трубы
вокруг своей оси и.одновременной продольной подачи. Форма
кривой трубы определяется гибочными роликами <§.
Тонкостенные цельнотянутые трубы можно
Приспособление ГНуть способом волочения [36]. Сущность
способа заключается в том, что трубу-заго-
трубу-заготовку (рис. 50) берут увеличенного диаметра
и укороченной длины. Вначале ее конец обжимают под задан-
заданный диаметр О на длину /. Затем обжатый конец 1 продевают
через фильеру 2 и захватывают зажимом 3, укрепленным на
гибочном шаблоне 4. При вращении гибочного шаблона труба про-
протягивается через фильеру 2 и одновременно гнется по радиусу
вокруг гибочного шаблона 4.
Таким образом, труба подвергается изгибу с растяжением,
при котором осевое усилие растяжения уменьшает напряжение
76

сжатия волокон внутренней части гиба. Это уменьшает возмож-
возможность потери устойчивости. Одновременно утонение стенки полу-
получается большее, чем обычно.
Диаметр заготовки увеличивают в зависимости от отношения
-д- и -^-, в пределах от 0,05 до О, Шо. Чем больше значение -д- и -=у,
тем меньше должно быть увеличение диаметра, и наоборот.
Длину трубы выбирают по следующей зависимости:
где /0 — длина трубы по оси в согнутом виде в мм.
2 3 1
Рис. 50. Схема гнутья волочением
Гнутье способом волочения осуществляется на обычном обо-
оборудовании для холодного гнутья труб с добавлением волочиль-
волочильного устройства в следующей последовательности:
1) резка труб на заготовки определенной длины и диаметра;
2) осадка конца трубы-заготовки под заданный размер на спе-
специальном приспособлении под прессом для заправки в фильеру;
3) заполнение трубы; производится наполнителем (канифоль,
песок, парафин) при гнутье тонкостенных труб; при достаточных
величинах б и ^ гнутье производится без наполнителя с примене-
применением дорна;
4) волочение и гнутье трубы.
Если нет трубогибочных станков, можно
ГлТгиутЙГт!^ ГНУТЬ тРУбы через ФильеРУ- имеющую кри-
через фильеру волинейную ось. Трубы, согнутые этим спо-
способом, имеют точно калиброванную форму
и разностенность в пределах допуска. Способ целесообразен также,
когда требуется откалибровать изогнутую трубу или получить
заданный профиль в поперечном сечении.
Приспособление для гнутья через фильеру (рис. 51, а) пред-
представляет собой втулку, внутреннее отверстие которой имеет
форму криволинейного конуса. Калибровка трубы происходит
в калибрующей зоне приспособления, причем профиль гнутой
трубы определяется заданным профилем зоны. Обжатие в изги-
изгибающей зоне увеличивает прочность и сохраняет разностенность
трубы, имевшуюся до гнутья.
77

Размеры внутреннего отверстия приспособления следующие.
Приемная зона трубы — прямая цилиндрическая поверхность
с диаметром йг, равным наружному диаметру трубы, и длиной
Зона обжатия и гиба — криволинейная коническая поверх-
поверхность длиной / = 2-т-2,5й?1( причем минимальный радиус Я >
> 6^г. Обжатие или конусность
^ 7^-100% =2%.
Калибрующая зона — прямая цилиндрическая поверхность
диаметром й2 и длиной
При малых диаметрах трубы и больших радиусах гиба требуется
небольшое усилие для проталкивания трубы. В этом случае при-
приспособление зажимают в тисках и проталкивают ударами молотка.
Зона оджатия и гада
¦Линия разреза
после гнутья
-I. --*
Приемная \ Калибрующая
зона зона
а) 6)
Рис. 51. Гнутье труб через фильеру, имеющую криволинейную ось:
а—фильера; б—фильера со вставным конусом для уменьшения овальности.
При гнутье труб больших диаметров приспособление устанавли-
устанавливают на стальной прямоугольной раме, которая снабжена чер-
червячным винтом для создания необходимых усилий проталкива-
проталкивания. Максимальные диаметры труб, предназначенных для гнутья,
определяются возможностью изготовить приспособление необхо-
необходимых размеров.
Наиболее проста следующая технология изготовления. Для
гнутья стальных труб делают стальную втулку с прямолинейной
конусностью, приведенной выше. Длина участков 1\ и 12 берется
произвольной и удобной для последующего гнутья. Для умень-
уменьшения деформаций втулки в нее предварительно вставляют сталь-
78

ной конус, размеры которого соответствуют размерам внутрен-
внутреннего отверстия втулки (рис. 51, б). Втулку с конусом гнут
в разогретом состоянии на радиус Я, равный заданному радиусу
гнутья труб. После этого полученную заготовку разрезают с со-
сохранением размеров ^ и /2, извлекают конус и производят окон-
окончательную зачистку приспособления. Для увеличения долговеч-
долговечности и улучшения качества гнутья приспособление рекомен-
рекомендуется закалить.
Для гнутья труб из цветных металлов изготовляют стальной
прямолинейный конус, длина / и конусность которого приведены
выше. Длину участков /| и /2 делают произвольной, удобной для
гнутья. Конус гнут в разогретом состоянии на радиус 7?. После
этого его устанавливают в форму и заливают легкоплавкими
материалами, прочность которых должна превосходить прочность
материала трубы. После остывания конус вынимают и производят
зачистку и оплавку поверхности приспособления с сохранением
заданных размеров.
Для получения профилированных труб методом проталкива-
проталкивания требуется более сложная форма внутреннего отверстия при-
приспособления. Сечение этого отверстия представляет собой равно-
равномерный по всей длине переход от круга к заданному профилю.
Для уменьшения величины усилия и устранения механических
повреждений наружной поверхности трубы рекомендуется пред-
предварительно смазывать поверхность трубы. На одной и той же
раме возможно применение нескольких, различных по размерам
сменных приспособлений. Универсальность и простота в обраще-
обращении станка для гнутья и калибровки труб позволяют применять
его в условиях мелкосерийного производства.
Известны станки для холодного гнутья труб
Станок с растяжением. Преимущество данного спо-
для гнутья С г з «
с растяжением со°а заключается в том, что наличие растя-
растяжения приводит к смещению нейтральной
оси к оси гиба. Такое смещение уменьшает напряжение сжа-
сжатых волокон и тем самым снижает возможность образования
гофр.
При гнутье с растяжением труба захватывается по краям,
растягивается и одновременно изгибается путем выдвижения ги-
гибочного шаблона.
Наиболее целесообразен данный способ для тонкостенных
труб, особенно для тонкостенных труб прямоугольного сечения,
а также когда труба должна быть изогнута в одной плоскости
с переменным радиусом кривизны и допуск по наружному диаметру
велик.
При гнутье с растяжением трубы должны быть откалиброваны
по всей своей длине; в противном случае при растяжении воз-
возможно ослабление сечения трубы.
79

Способ гнутья
с внутренним
гидростатическим
давлением
Для уменьшения овализации трубы и во из-
избежание потери устойчивости стенки на вну-
тренней'части гиба автором было предложено
гнуть трубы под внутренним гидростатиче-
гидростатическим давлением *. Достигается это тем, что
по концам трубы (рис. 52) вставляют пробки 3 с уплотнитель-
ными шайбами 2 и обрезиненными манжетами 6. По патрубку
внутрь трубы накачивается жидкость. Это создает в стенке
трубы / напряжения, доводящие металл до состояния, близкого
к пластическому. При достижении таких напряжений к середине
трубы подводят гибочный башмак, который гнет трубу, прида-
Рис. 52. Схема гнутья труб с внутренним давлением:
/ — изгибаемая труба; 2 — уплотнительная шайба; 3 — пробка;
4 — нанометр; 5 — уравномер;' 6 — манжета
вая ей форму, соответствующую форме гибочного шаблона. О ве-
величине давления судят по манометру 4, я об объеме воды в трубе —
по уровнемеру 5.
Произведенные автором исследования по гнутью труб диа-
диаметром 100 мм с толщиной стенки 1 мм показали, что принятым
способом трубу можно согнуть не только на угол в 2 раза больший,
чем без внутреннего давления, но и со значительно меньшими
усилиями (в 2 и более раза).
Заглушки установлены на шарнирных опорах. Одна из опор
при помощи винта может перемещаться в продольном направле-
направлении по направляющим швеллерам. Опоры устроены так, что они
позволяют концам трубы поворачиваться при изгибе и переме-
перемещаться в продольном направлении. Изгибающее усилие можно
создать домкратом.
Наиболее сложно при гнутье труб без развальцовки торцов
сделать уплотнения.
При проведении экспериментов было опробовано несколько
конструкций гибочных башмаков, что позволило найти лучшую
форму контактной площадки, через которую прилагается усилие
для гнутья. Лучше всего делать башмаки из наборных пластин,
1 Авторское свидетельство № 112227.
80

лежащих на лекалах. При этом, меняя радиус лекал, можно
простейшим путем найти радиус башмака для изгиба той или иной
трубы.
Трубы малого диаметра, от 6 до 22 мм, с толщиной стенки от
0,5 до 1,5 мм можно гнуть на обычных трубогибочных станках
с предварительным наполнением труб жидкостью. В качестве на-
наполнителя служит эмульсия или масло МАГ-10. Наполнение жид-
жидкостью и создание в ней давления производится на гидростенде,
который снабжен разрядником для удаления жидкости из труб
после гнутья.
Трубу подключают к гидростенду при помощи быстросъемного
замка. Для компенсации потери давления жидкости в трубе
в процессе гнутья к ее концу присоединяют гидроаккумулятор.
При больших радиусах гиба можно гнуть без гидроаккумулятора.
Для лучшего уплотнения с быстросъемным замком и гидроакку-
гидроаккумулятором концы труб малого диаметра развальцовывают.
Я- А. Рапопортом совместно с автором рассмотрена картина
деформации при гнутье с внутренним давлением. Предусматри-
Предусматриваются две схемы гнутья труб с внутренним гидростатическим
давлением: первая, — если гидростатическое давление не вызы-
вызывает продольных напряжений в трубе, и вторая, — когда давление
жидкости в продольном направлении уравновешивается напря-
напряжениями стенки. При расчете не учитывается давление опор.
Конструктивно первая схема соответствует случаю со скользя-
скользящими заглушками, а вторая — с заглушками, заделанными не-
неподвижно. Первая схема предполагает наличие заглушающего
устройства для удержания сжатой жидкости в трубе, прини-
принимающего на себя продольное давление жидкости.
Для процесса гнутья не разработана теория устойчивости
стенки трубы, находящейся под внутренним давлением; но, как
показали опыты на моделях, чем выше давление в трубе, тем более
устойчива ее стенка. Чем выше давление, тем меньший изгибающий
момент требуется для гнутья, но тем больше изгибаемая труба
раздувается. Поэтому следует выбирать такое давление, при ко-
котором нет основания ожидать значительного уменьшения толщины
стенки, вызываемого поперечным удлинением трубы в гибе. Чтобы
оценить ориентировочно характер деформаций, при расчете исполь-
использована энергетическая теория прочности сложно напряженного
тела.
Анализ показал, что при гнутье труб под внутренним давле-
давлением увеличение продольных напряжений на растянутой части
гиба и уменьшение на сжатой не зависит от способа заглушения
трубы. По первой, силовой схеме (со скользящими заглушками)
нейтральный слой перемещается наружу и, следовательно, труба
укорачивается по мере увеличения избыточного давления. Про-
Происходит смещение нейтрального слоя в сторону растянутой зоны,
что приводит к одновременному увеличению центрального угла,
6 АИ. Гальперин 1017 81

охватывающего сжатую зону, и к наибольшим деформациям про-
продольного сжатия стенки. Увеличение размеров сжатия зоны
должно неблагоприятно сказаться на устойчивости сжатой стенки
при гнутье.
Становятся более значительными деформации: сокращения про-
продольных сжатых волокон, кольцевое удлинение стенки трубы
в том же месте, уменьшение толщины стенки и раздувание трубы
в целом по сравнению с гнутьем по второй схеме. Следовательно,
качество гнутых под давлением труб со скользящими заглушками
будет несколько хуже, чем труб с заделанными заглушками.
Изгибание труб на внутренней расширяющейся оправке (дорне)
можно рассматривать (без учета сил трения) как гнутье по первой
силовой схеме.
Твердая оправка резко повышает устойчивость стенки.
Известен способ гнутья труб из термопласти-
Гнутье труб ческих материалов, например из поливинил-
из термопластических , , г ' г \ т>
материалов хлорида (или его сополимеров). В такую
трубу / вставляют вспомогательную трубу-
сердечник 2, во внутренней полости которой соз-
создается избыточное давление воздуха (рис. 53). Сер-
Сердечник играет роль дорна и поддерживает стенку
при гнутье, что позволяет избежать овализации и
потери устойчивости. Воздух во внутреннюю полость
сердечника можно нагнетать до или после вставки
ее в основную трубу. После установки сердеч-
сердечника и создания избыточного давления внутри по-
полости трубу нагревают и гнут. После гнутья охлаж-
охлаждают трубу, выпускают воздух и удаляют сердеч-
сердечник.
Наружный диаметр сердечника несколько меньше
внутреннего диаметра изгибаемой трубы.
Сердечник изготовляют из материала, который
может умеренно растягиваться под действием дав-
давления воздуха, например из резины или какого-
либо синтетического материала с кордовой прослой-
прослойкой. Нити прослойки расположены под некоторым
углом к оси трубы, в результате чего угол наклона
нитей при нагнетании воздуха изменяется. По кон-
концам сердечника расположены пробки 3, соединен-
соединенные с трубой зажимами.
Известны станки для гнутья труб из нержа-
нержавеющей стали диаметром от
путем проталкивания трубы
Рис. 53.
Гнутье с по-
помощью избы-
избыточного дав-
давления возду-
воздуха
Способ гнутья
проталкиванием
3/ " г,п" 3/ "
'16 А0 '8
через две
матрицы — подвижную и неподвижную. Величина взаимного сме-
смещения матриц определяет кривизну.
Матрица перемещается вверх и вниз, влево и вправо при помощи
пневматического привода, управляемого через копиры так, что
82

перемещение матрицы синхронизировано с перемещением за-
заготовки. Соответствующим выбором профиля копиров получают
различный радиус гиба трубы.
Усилие проталкивания трубы сообщается кареткой, которая
перемещается вдоль станка при помощи ходового винта. Во избе-
избежание потери устойчивости от продольного сжатия трубы при ее
проталкивании через матрицу вдоль трубы устанавливают люнеты,
которые по мере приближения к ним каретки освобождают трубу
и отодвигаются при помощи кулачка для прохода каретки.
На данном станке можно сделать до 20 гибов одной трубы.
Для гнутья в разных плоскостях трубу зажимают с торца па-
патроном; при необходимости изменения плоскости гиба этот патрон
поворачивается в очередную плоскость.
Степень подготовки труб к гнутью и терми-
Подготовка ческая обработка гнутых труб зависят от
к гнутью назначения трубопровода и материала. По-
и термическая обработка у,3 у г *
гнутых труб верхность трубы до гнутья должна быть очи-
очищена снаружи и изнутри от окалины и ржав-
ржавчины. На наружной и внутренней поверхностях трубы не должно
быть плен, закатов, трещин и рванин.
При гнутье труб для ответственных конструкций необходим
осмотр внутренней поверхности. Он производится при Оу > 40 мм
оптическим прибором РВП-456. Поверхностные дефекты (тре-
(трещины, расслоения, надрезы и др.) можно обнаружить дефектоско-
дефектоскопами, например люминесцентными, с помощью прибора «Ультра-
«Ультрасвет». Чаще всего незначительные дефекты на поверхности, обус-
обусловленные способом изготовления труб, а также следы зачистки
дефектов допускаются, если они не выводят толщину стенки за
пределы установленного допуска.
Трубы перед гнутьем на станке протирают. Для уменьшения
трения между калибрующей пробкой и трубой внутреннюю по-
поверхность трубы после протирки смазывают машинным маслом.
Можно также применять водосмываемые смазки в виде раствора
40 %-ного хозяйственного мыла 100 г на 1 л воды или 100 г зеле-
зеленого мыла на 1 л воды. Для химического обезжиривания трубы
погружают в ванну с раствором тринатрия фосфора 100 г1л и
жидкого стекла 10 г1л.
Химическое обезжиривание производится при температуре 70—
80° С до полного удаления жировых и масляных веществ с вну-
внутренней и наружной поверхностей трубы (длительность обезжири-
обезжиривания не менее 2 ч). При применении водосмываемой смазки хими-
химическое обезжиривание не производится.
Водосмываемую смазку удаляют с внутренней поверхности
трубы после холодного гнутья, промывая внутреннюю полость
водой (со слабым протоком) в течение 15 мин. После промывки
трубы тщательно продувают сжатым воздухом (желательно нагре-
нагретым) до полного удаления влаги.
6* 83

После химического обезжиривания водой промывают внутрен-
внутреннюю поверхность труб до полного удаления остатков щелочного
раствора. Одновременно водой промывают и наружную поверх-
поверхность трубы.
Степень чистоты внутренних поверхностей труб устанавливают
с помощью лакмусовой бумажки, смоченной в промывной воде.
Очистку труб заканчивают после того, как красная лакмусовая
бумажка, смоченная в промывной воде, не изменит цвет.
Трубы, предназначенные для холодного гнутья, должны быть
обязательно отожжены (в том случае, если отжиг не был произ-
произведен на заводе-изготовителе). Стальные трубы нужно заказывать
отожженными, а латунные — с поставкой в полутвердом со-
состоянии. Дюралюминиевые трубы следует гнуть не позже чем
через 4 часа после термической обработки.
При холодном гнутье труб на малые радиусы гиба со стороны
сжатых и растянутых волокон металла получается значительный
наклеп, повышающий пределы текучести и прочности, не приводя,
однако, к заметному понижению пластичности. В металле возни- •
кают остаточные внутренние напряжения, которые в процессе
эксплуатации при определенных условиях (переменные тепловые
и механические напряжения) могут привести к образованию тре-
трещин. Поэтому в зависимости от назначения трубопровода, марки
стали и пластических деформаций после гнутья в ряде случаев
производят термическую обработку труб. Термическая обработка
производится в электрических (типа ПН-15Б), или камерных пе-
печах, а также в печах с выкатным пазом, на газовом, мазутном топ-
топливе или при помощи индукционного нагрева.
Для труб из стали марки 20 в случае, если твердость металла
после гнутья, замеренная на наружной поверхности в месте гиба
прибором Польди, превышает исходную не больше чем на 10%,
термическая обработка не производится. При повышенной твер-
твердости необходимо провести термическую обработку. Режим терми-
термической обработки гнутых труб приведен в табл. 5.
Трубы в камерную печь загружают на лист в один-два ряда.
Перед загрузкой труб на термическую обработку (в печь с выдвиж-
выдвижным подом) выравнивается под печи, на котором устанавливаются
подставки, высотой 300—400 мм, на расстоянии 600—700 мм одна
от другой.
Для равномерного прогрева трубы укладывают с пространст-
пространственными промежутками 150—200 мм.
Загружать трубы на выдвижной под печи можно на высоте 4—
5 рядов, но не более 1,5 м, выдерживая расстояние от стенок печи
до труб не менее 400 мм. При загрузке труб с пространственными
гибами во избежание деформации (поводки) от нагрева трубы боль-
больших диаметров и толщин стенок по возможности загружают на
нижние ряды садки. Короткие концы труб располагают вверху,
так, чтобы избежать прогиба от нагрузки собственного веса.
84

Рекомендуемые режимы термической обработки гнутых труб
Таблица 5
Марка
стали
Х18Н10Т
Аустенит-
ного
класса
Мартен-
ситного
класса
ЗОХМА,
15ХМ
Перлитного
класса
Сталь 20
Перлитного
класса
Вид
термической
обработки
Стабилизиру-
Стабилизирующий отжиг
Аустенизация х
Отжиг
Изотермиче-
Изотермический отжиг а
Выдержка
при 730° С
(повторная)
Нормали-
Нормализация 2
Отпуск
Нормализация
Отпуск
1 Посадка в печь с 800° С.
1 Загрузка в печь с 700° С
Температура
нагрева
в °С
850—900
1050—1100
850—870
850—860
730
850—900
650—080
880—900
680—700
Скорость
нагрева
100 град/ч
Возможно
быстрая
100 град/ч
30—40 град/ч
100 град/ч
300—400 град/ч
Произвольная
»
Время
выдержки
при данной
температуре
2—2,5
15—20
2ч
0,5 »
0,5 »
1 »
2—3 ч
1 ч
2—3 ч
Среда
охлаждения
Воздух
Воздух
или вода
Вместе
с печью
до 600° С
Вместе
с печью
до 730° С
Вместе
с печью
до 700° С
Воздух
»
Скорость
охлаждения
Произвольная
»
15—20 град1ч
60—70 »
10—15 »
200—250 »
Возможно
медленная
Произвольная
Возможно
медленная
Примечание
После гнутья
в холодном состоя-
состоянии
То же
С температурой
600° С охлаждение
при открытой двер-
дверце печи
При загрузке
в холодную печь
скорость нагрева
100 град/ч
Укрыть изделия
во время охла-
охлаждения изоляцион-
изоляционным материалом
—
—
—

Чтобы не было окалины на внутренней поверхности, торцы труб
закрывают металлическими колпачками, пробками или огнеупор-
огнеупорным кирпичом, который обмазывают огнеупорной глиной. Трубы,
расположенные против камер сгорания топлива (форсунок), предо-
предохраняют от пламени и образования окалины металлическими
листами или другим способом, обеспечивающим нормальный на-
нагрев изделиям.
Режимы термообработки гнутых труб из углеродистых, леги-
легированных и высоколегированных сталей контролируют с помощью
хромель-алюминиевых гальванометров.
При термообработке одновременно с трубами в печь заклады-
закладывают кольца-свидетели шириной 80 мм, по одному кольцу на
каждую плавку или на каждую трубу. Кольца помещаются в се-
середине печи, непосредственно на трубах или подставках. После
термообработки определяются механические свойства колец-сви-
колец-свидетелей (предел прочности, предел текучести и удлинение продоль-
продольных образцов типа гагаринских). Для труб диаметром 219 X 27
и 299 X 37 микроструктуру и твердость определяют на каждом
кольце, обработанном вместе с трубами, а для труб диаметром
76 X 10 и 133 X 18 мм определяют микроструктуру и проверяют
механические свойства для каждой плавки. От каждой трубы от-
отрезают два образца для механических испытаний. Если по какому-
либо виду испытаний результаты неудовлетворительны, то до-
допускаются испытания того же кольца при удвоенном количестве
взятых из него образцов.
После термообработки трубы подвергаются опескоструивавию
или травлению для снятия термической окалины.
Перепад температуры в точках замера сводной и контрольной
термопар в момент выдержки не должен превышать для камерных
печей 20° С, а для печей с выдвижным подом 50° С.
Контроль механических свойств труб производится на образ-
образцах, взятых непосредственно от гнутых труб.
В ряде случаев возникает необходимость-
Правка уменьшить овальность в гибе. Тогда вводят
изогнутых труб дополнительную операцию правки (калиб-
(калибровки) труб. Для правки трубу закрепляют
в наиболее удобном месте и трос с роликами протягивается через
нее. Лучше всего калибровку производить на протяжных стан-
станках.
Правку производят составным дорном, у которого есть от двух
до четырех шариков различного диаметра.
Вначале через трубу протягивают шарик меньшего диаметра,
за которым следуют остальные. Размер последнего шарика дол-
должен соответствовать внутреннему диаметру трубы.
Калибровка позволяет получить требуемый размер с точ-
точностью до 0,025 мм.
86

Каждую партию труб после гнутья и терми-
Контроль ческой обработки подвергают проверке. Для
качества труб этого на пробу берется не менее двух труб,
и термическойНобрЬГботки Образцы для контрольных испытаний выре-
вырезают из растянутой и сжатой зоны гнутых
труб. Проверка заключается в определении механических свойств
по ГОСТу 1497—61, твердости толстостенных труб по Бринелю
или прибором Польди, склонности к межкристаллитной коррозии
труб из нержавеющих сталей по ГОСТу 6032—58, овальности и
толщины стенки в растянутой и сжатой зонах.
Согнутые трубы подлежат тщательному наружному визуаль-
визуальному осмотру. Во время осмотра необходимо проверить конфигу-
конфигурацию (измеряют длину, угол и радиус гиба по шаблону, изгото-
изготовляемому по чертежам) и внутреннюю поверхность в доступных
местах с помощью прибора РВП-456. Трубы высокого давления
подлежат 100%-ному контролю; остальные трубы проходят конт-
контроль выборочно, но не менее 10% от партии.
При необходимости более тщательного контроля трубы из не-
нержавеющей стали проверяют методом люминесцентной дефекто-
дефектоскопии, а остальные трубы контролируют методом магнитной де-
дефектоскопии.
Особо ответственные места гибов, работающие при высоком
давлении, подлежат рентгено- или гаммаграфированию.
Обнаруженные дефекты (трещины, свищи, раковины, глубокие
риски, плены, неметаллические включения и т. п.) должны быть
тщательно зачищены и осмотрены с помощью лупы. Если глубина
зачистки выводит толщину стенки трубы за пределы допусков,
труба бракуется.
На внутренней поверхности электрополированных труб за-
зачистка дефектов не допускается; трубы бракуются.
Обработка труб для специальных систем должна отвечать осо-
особым требованиям, указанным в проекте или технических условиях.
Отличительной особенностью магистральных
Станки для холодного трубопроводов является их большая протя-
гнутья труб женность и то, что они монтируются из тонко-
на строительстве ,',- ^ ,-,
магистральных стенных труб большого диаметра. По техни-
трубопроводов ческим условиям трубопроводы, уложенные
в грунт, должны плотно опираться на дно
траншеи во избежание провисания и появления дополнительных
напряжений изгиба. Хотя указанные напряжения и не опасны
с точки зрения прочности трубопроводов, однако при наличии
дефектов в сварных стыках, суммируясь с продольными растяги-
растягивающими усилиями, вызванными деформацией грунта, эти напря-
напряжения могут привести к разрыву трубопроводов. Траншею для
укладки труб роют обычно роторными траншейными эскаваторами.
При этом профиль дна траншеи должен строго соответствовать
профилю земной поверхности.
87

При укладке труб в районах с пересеченным рельефом мест-
местности трубопроводы, обладающие высокой жесткостью, не могут
принять очертания траншей без специального изгиба. Поэтому
для уменьшения напряжений в трубопроводах необходимо в местах
переломов местности производить принудительное гнутье труб.
При этом радиус гиба должен обеспечивать плотное прилегание
трубопровода к земле по всей длине траншеи.
Большое количество изогнутых труб требуется для наземных
и подземных переходов, которые строятся при пересечении желез-
железнодорожных путей, автомобильных дорог, водных бассейнов.
При проектировании профиля укладки трубопровода необхо-
необходимо соблюдать следующие условия: обеспечить минимальный рас-
расчетный радиус изгиба трубопровода; учитывать температурный
режим окружающей среды; снижать стоимость производства зем-
земляных работ при укладке трубопровода, выводя трубы из зон
скальных или обводненных грунтов. Обеспечивать работу трубо-
трубопровода без чрезмерных перегрузок металла от изгиба.
Правильная организация сборки и сварки кривых участков
значительно ускоряет и удешевляет строительство. Так как конеч-
конечной целью работы на трубогибочных станках является создание
колен, которые обеспечивали бы при меньших затратах прилегание
трубопровода к основанию траншеи, то заготовка кривых должна
быть увязана с существующими способами проектирования криво-
криволинейных участков и способами производства работ.
При расчете и разбивке кривых для магистральных трубопро-
трубопроводов пользуются полевыми таблицами круговых переходных
кривых.
Угол поворота и радиус определяются рельефом местности.
При этом угол поворота устанавливают в процессе полевых из-
измерений, а радиус подсчитывают по указанным выше таблицам,
применяемым для расчета кривых участков железнодорожных пу-
путей. В таблицах эти зависимости подсчитаны для разных радиусов,
обычно с отклонением до 5 мм. Эти таблицы применяют для раз-
разбивки трассы трубопроводов, так как указанные отклонения до-
допустимы.
При укладке трубопровода угол гиба трубы должен соответ-
соответствовать углу поворота трассы, поэтому чаще всего на каждом
вертикальном или горизонтальном повороте возникает необхо-
необходимость укладывать не одну, а несколько согнутых труб.
Углы поворота магистральных газопроводов в горизонтальной
плоскости, как правило, должны быть не более 60°, и только
в отдельных случаях допускается увеличение угла поворота до 90°.
Магистральные трубопроводы укладывают в грунт преиму-
преимущественно параллельно рельефу местности. Продольный профиль
дна траншеи определяется из условия прогиба трубопровода под
действием собственного веса, что исключает возможность потери
местной устойчивости формы трубы.
88

В строительстве иногда проектные данные расходятся с фак-
фактической кривой поверхности траншеи. Объясняется это тем, что
при выполнении земляных работ малейшее отклонение экскава-
экскаватора, роющего траншею, нарушает составленную планировку.
Кроме того, в ряде случаев перед рытьем траншеи производится
планировка местности бульдозером, что изменяет рельеф. Поэтому
монтажникам очень трудно укладывать кривые участки трубо-
трубопроводов. Во избежание большого количества дополнительных
работ при укладке заранее заготовленных колен целесообразно
изготовлять последние по фактически замеренной кривой, а не
по чертежу.
Наблюдения показывают, что на криволинейных участках тру-
трубопроводов аварий бывает сравнительно меньше, чем на прямо-
прямолинейных, так как изогнутая труба является компенсатором на-
напряжений. В то же время изогнутый участок трубы имеет большую
овальность, чем прямолинейный. При создании внутреннего дав-
давления в изогнутой трубе овальное сечение стремится принять ци-
цилиндрическую форму, а это увеличивает радиус гиба (труба при
создании внутреннего давления немного выпрямляется). Увели-
Увеличение радиуса гиба в изогнутом участке приводит к дополнитель-
дополнительным напряжениям в примыкающих к колену прямолинейных участ-
участках трубопровода, что может вызвать аварию.
Там, где трубопровод имеет большее количество изогнутых
колен, например в горных районах или при монтаже газовых колец
крупных городов, следует считать целесообразным изготовление
колен централизованным путем. При этом на трассе должно быть
небольшое количество трубогибочных станков, чтобы соответ-
соответствующим сочетанием как заранее заготовленных колен, так и из-
изготовленных на месте обеспечить полное прилегание трубопровода
к основанию траншеи.
При разработке проектов трубопровода и монтаже криволиней-
криволинейных участков следует учесть разработанные канд. техн. наук
С. И. Бакшеевой и инж. А. А. Никитиным нормали на гнутые
отводы [43].
Унификация многочисленных размеров гнутых труб как по
углу, так и по радиусу гиба, а также значений углов поворота
трубопроводов обеспечивает изготовление минимального коли-
количества гнутых отводов и экономное расходование труб (прямые
концы отводов и колен благодаря унификации не обрезают).
Криволинейные участки трубопроводов диаметром 219—
1020 мм монтируют из отводов, согнутых на углы, кратные опти-
оптимальному шагу градации 3°. Для каждого диаметра применяется
унифицированный радиус 'гиба труб, обеспечивающий пропуск
по трубопроводам очистных и разделительных устройств.
В табл. 6 приведены значения унифицированных радиусов и
углов поворота и типоразмеры гнутых отводов, принятые в Мин-
газпроме СССР [43].

Для сооружения магистральных трубопроводов в основном
применяют трубы, механические свойства которых (при растяже-
растяжении) указаны в табл. 7.
Для сооружения криволинейных участков нефте- и газопрово-
газопроводов применяют трубы из стали тех же марок, что и для прямоли-
прямолинейных участков, а именно: бесшовные цельнокатаные трубы
и электросварные трубы с продольным швом.
Бесшовные трубы отечественного производства имеют диаметр
108, 159, 168, 219, 273, 325, 377 и 426 мм, длину 8—15 мм и тол-
толщину стенки 5—11 мм. Электросварные трубы длиной 6 и 12 ж
с продольным швом чаще всего применяют для нефте- и газопрово-
газопроводов большого диаметра E29, 630, 720, 820 и 1020 мм).
Наиболее экономичным способом изготовления криволинейных
участков трубопроводов является холодное гладкое гнутье труб,
т. е. гнутье без значительных по величине гофр. Наряду с машин-
машинным гнутьем при строительстве магистральных трубопроводов ко-
колена иногда делают сварными. Однако сварные колена нельзя
рекомендовать при строительстве значительных по протяженности
магистралей. Их можно применять лишь в исключительных слу-
случаях, когда для отводов требуется радиус гиба меньший, чем можно
выполнить при помощи трубогибочных станков.
Для максимального сокращения объема земляных работ и
устранения излишнего заглубления трубопровода на участках
с пересеченным рельефом местности желательно, чтобы радиусы
гибов были как можно меньшими. Уменьшение радиуса гиба ре-
рекомендуется также при прокладке трубопровода через железные
и шоссейные дороги.
Наименьший радиус гиба при холодном гнутье тонкостенных
труб большого диаметра для магистральных трубопроводов опре-
определяется технологическими возможностями трубогибочного обору-
оборудования, обеспечивающего качественное гнутье труб. Наименьший
радиус гиба, при котором проходит «ерш» для прочистки трубо-
трубопровода, должен быть равен 7Д, что в несколько раз меньше ра-
радиуса, который определяется возможностями трубогибочных
станков.
Холодное гнутье труб на строительстве магистральных трубо-
трубопроводов можно осуществлять свободным упругим способом, чи-
чистым изгибом, односторонним и двусторонним стеснением в гибе.
Самым простым способом является свободное упругое гнутье
трубьГ под действием собственного веса. Этот способ можно при-
применять на строительстве магистральных трубопроводов при боль-
больших радиусах гиба. При свободном упругом гнутье металл трубы
находится в упругой стадии, и, казалось бы, можно простым путем
получить нужный радиус гиба. Но, как показали наблюдения,
такой гиб происходит не только в зоне упругих деформаций, а вы-
выходит и за ее пределы. Даже если нужен большой радиус гиба
и в изгибаемом участке металл находится в упругой стадии, необ-
90

Таблица 6
Унифицированные радиусы гиба магистральных трубопроводов
Диаметр
трубы
в мм
219—377
426
529—630
720—820
1020
Унифици-
Унифицированный
радиус
гиба в мм
15
20
25
35
40
Унифицированный
угол поворота
в град
3; 6; 9; 12; 15; 18
21; 24; 27; 30; 33
36; 39; 42; 45
48; 51; 54; 57; 60;
63; 66; 69; 72
75; 78; 81; 84; 87; 90
Типоразмер отвода
и колена (по углу гиба
в град)
3; 6; 9; 12; 15; 18;
21; 24
3; 6; 9; 12; 15; 18;
21; 24; 27; 30
3; 6; 9; 12; 15; 18;
21; 24; 27; 30
3; 6; 9; 12; 15; 18;
21; 24
3; 6; 9; 15; 12; 18
Таблица 7
Размеры труб и механические свойства сталей,
применяемых при строительстве магистральных трубопроводов
3
ю
>,
а
ё*
5- я
я
5 I
1020
гали
й о
14ХГС
16ГН
17ГС
О
Ж
еск
ц
а* 3
ЧМТУ/Укр.
нити
573—64
СТУ-62/01
169—64
СГУ-62/01
170—64
га
ОЛЩИ1
генки
мм
Нош
11,2
14,0
11,2
12,0
14,0
11,2
12,0
14,0
Основные характеристики
сталей и труб
!
о
о
не менее
50
50
50
35
35
35
О)
0
ТНОСН'
длине
О >-о
20
18
20
о
и и
к л п
|||
"*" «
30;
-60°
2,5;
—40°
25;
—40°
о
О с
3 з
ц
5»
67
70
67
70
81
67
70
84
X
я
римеч
¦-
Рекомен-
Рекомендуется
для
Крайнего
Севера

Продолжение табл. 7
Диаметр трубы
Пн в мм
820
720
529
Марка
стали
17ГС
14ХГС
—
17ГС
09Г2С (М)
10Г2С1
(МК)
17ГС
16ГН
14ХГС
Технические
условия
ЧМТУ/Укр.
НИТИ
524—63
ЧМТУ/Укр.
НИТИ
573—64
ЧМТУ
5697—56
ЧМТУ/Укр.
НИТИ
524-63
ЧМТУ/Укр.
НИТИ
537—64
ЧМТУ
587—64
ЧМТУ/Укр.
НИТИ
524—63
ЧМТУ/Укр.
НИТИ
182—60
Толщина стенки
в мм
8,5
9,0
10,0
11,0
8,0
9,0
10,0
9,0
10,0
7,5
8,0
9,0
10,0
11,0
7
9
6
7
8
9
8
8
Основные характеристики
сталей и труб
а-
$
03
о
!
ш
о
не менее
52
50
50
52
50
50
50
50
35
35
35
35
35
36
35
35
Относительное
удлинение
20
20
18
20
20
20
20
—
" а
к л с
а н „
я Я *
&3 2
53!
3,0;
—40°
3,0;
—60°
3,0;
—20°
3,0;
—40°
3,5;
—70°
4,0;
-20°
3,0;
-40°
3,0;
—20°
§ I
{5*
1"
X ч
62
64
72
81
65
75
85
75
85
62
64
74
83
92
75
85
70
80
85
85
88
80
Примечание
Рекомен-
Рекомендуется
ДЛЯ
Крайнего
Севера
Характе-
Характеристика
относится
к сварным
швам
Рекомен-
Рекомендуется
Для
Крайнего
Севера
Примечание. Ударная вязкость факультативна (браковочным призна-
признаком не является). Она определяется на образцах 10X10X55 мм при толщине
стенки трубы 10 мм и выше, а на образцах 5X10X55 мм при толщине стенки
трубы менее 10 мм.
92

ходимо следить, чтобы радиус гиба не уменьшался до потери устой-
устойчивости внутренней части гиба трубы. В противном случае может
произойти ее излом.
Потеря устойчивости внутренней части гиба (складка, напра-
направленная внутрь трубы) происходит под действием и в направлении
сил сплющивания, приложенных в продольной сжатой области
трубы.
Расчетный радиус гиба труб в упругой стадии определен канд.
техн. наук Я. 3. Скоморовским [33].
Свободный изгиб трубопровода, сваренного в нитку или плеть,
производится под большим радиусом, величина которого опреде-
определена проектом. Осуществляется это с помощью кранов-трубоуклад-
кранов-трубоукладчиков или других подъемных механизмов путем укладки трубы
в траншею. При этом в трубах не должно появиться вмятин и из-
изломов. Свободное упругое гнутье труб рекомендуется производить
по радиусу, указанному в табл. 8.
Таблица 8
Рекомендуемые радиусы упругого
Диаметр трубопровода
в мм
Радиусы упругого изгиба
в мм
1020
900
820
750
изгиба трубопроводов
720
650
529
500
426
400
325
300
219
250
Примечание. Допускается отклонение величины упругого изгиба на
±10%.
Очевидно, что криволинейные очертания трубопровода, радиус
которых меньше радиуса свободного упругого изгиба, необходимо
производить на станках способом неупругого принудительного
гнутья, когда металл изгибаемого участка переходит в пластиче-
пластическое состояние.
Иногда на строительстве магистральных трубопроводов при-
принудительное гнутье осуществляют только на малых радиусах гиба.
Например, трубу диаметром 720 мм начинают гнуть только при
радиусе гиба 50 м и меньше. Поэтому не обеспечивается необхо-
необходимое прилегание трубы к основанию, что приводит к авариям.
Следующий способ — гнутье чистым изгибом, основан на свойстве
изгибаемых элементов постоянного сечения деформироваться в зоне
так называемого чистого изгиба по дуге круга.
При гнутье радиус гиба изменяется от оо в начальный момент
до конечной величины. По мере изменения кривизны изменяется
положение нейтральной оси. Произведенные автором замеры от-
отклонения нейтральной оси трубы при чистом изгибе труб диаметром
95 мм с толщиной стенки 1 мм показал^, что в упругой стадии по
93

мере изменения кривизны нейтральная ось смещается в сторону
растянутых волокон. Сжатие распространяется на большую часть
трубы. Такое перемещение нейтральной оси увеличивает деформа-
деформацию сжимаемых волокон и тем самым создаются условия для обра-
образования гофр и потери устойчивости стенки трубы. Наряду с этим
уменьшается утонение стенки на внешней части гиба.
В отличие от существующих способов для холодного гнутья
труб способ чистого изгиба удобен тем, что п"ри гнутье не тре-
требуется специальных лекал и корсетов для каждого радиуса гиба.
Поэтому станки имеют малый вес. Удобство состоит также в том,
что наиболее опасная в отношении образования гофр и вмятин
вогнутая часть гиба доступна для наблюдения. Это позволяет
остановить процесс гнутья при малейшей потере устойчивости
трубы.
Известны приспособления для холодного гнутья труб диаметром
до 375 мм по способу чистого изгиба. Конструкция таких приспо-
приспособлений проста и они могут быть изготовлены в любой мастер-
мастерской. Приспособление можно применять при отсутствии станков
для гнутья труб и когда требуется небольшое количество гибов.
Теперь рассмотрим способ гнутья с односторонним стеснением
в гибе. По мере увеличения диаметра и уменьшения величины от-
отношения толщины стенки трубы к диаметру процесс гнутья услож-
усложняется. Овализация трубы в гибе увеличивается и происходит
потеря устойчивости стенок.
При одностороннем стеснении в гибе уменьшение овальности
и предохранение стенки трубы от потери устойчивости достигается
тем, что внутренняя часть гиба покоится в башмаке или корсетах,
которые охватывают трубу полукругом.
Одностороннее стеснение в гибе осуществляется на приспособ-
приспособлениях для гнутья, которые монтируют на трубоукладчике, авто-
автомобиле или на специальных станках ТГС. Подобные приспособле-
приспособления рациональны лишь при малом числе гибов труб диаметром
до 400 мм.
Такие трубы можно гнуть на специальном гибочном башмаке,
укрепленном на кране-трубоукладчике или автомобиле. Гибочный
башмак служит опорой изгибаемого места трубы. Лебедкой крана-
трубоукладчика натягивают трос, намотанный на трубе, чем и
создают усилие, достаточное для гнутья трубы.
Кран-трубоукладчик, оборудованный приспособлением, пере-
передвигаясь вдоль трассы, по которой разложены трубы вблизи вы-
выкопанной траншеи, подъезжает к трубе, подлежащей гнутью. До
начала работы размечают мелом место гнутья; трубу подводят
этим местом под гибочный башмак и, включив лебедку, производят
гнутье. Гнуть трубы таким способом можно по месту, т. е. по фак-
фактическому уклону или повороту траншеи.
На рис. 54 показано приспособление ТГП-2 для гнутья труб
диаметром 89, 114, 152, 1$1 219, 278 и 325 мм при помощи крана-
94

трубоукладчика Т01224. Оно разработано СКБ «Газостройма-
шина» и выпускается Львовским механическим заводом Мин-
газпрома СССР.
Приспособление состоит из гибочного шаблона 1, рамы 2,
стрелы 3, петлевого захвата 4 и поддерживающего троса 5.
110.] !¦ ¦¦ 1170——3 \
--2200-
Рис. 54. Приспособление ТГП-2 к крану-трубоукладчику ТО-1224 для гнутья
труб диаметром до 325 мм
Гибочный шаблон предусмотрен в двух вариантах: для гнутья
труб диаметром 273—325 мм с подвижными звеньями (рис. 55, а),
жесткий для диаметров 168—219 мм (рис. 55, б). Гибочный шаблон
для труб диаметром 273—325 мм состоит из корсета 1, лекала 2
и кронштейна 3. Жесткий гибочный шаблон устанавливают на
кронштейне без лекала.
Рама коробчатого сечения сварена из уголков и приваривается
к раме крана-трубоукладчика.
Для установки приспособления на кран-трубоукладчик необ-
необходимо поставить специальную стрелу, которая отличается отсу-
95

шествующих стрел машины ТО1224 новой конструкцией оголовка
и наличием поворотного блока, что позволяет прикладывать уси-
усилие, потребное для гнутья под углом к вертикальной оси стрелы.
Рис. 55. Гибочный шаблон:
а — с подвижными звеньями; б — жесткий
Для гнутья трубу охватывают канатами и включают лебедку
крана-трубоукладчика. При этом грузовой барабан лебедки, вра-
вращаясь, подтягивает крюк и петлевой захват 4, создавая изгибаю-
изгибающее усилие в трубе. Под действием этого усилия труба гнется
вокруг шаблона /, опираясь о звенья корсета и огибая лекало.
Для повторного гиба стрелу опускают, освобождают ее и, пере-
перемещая кран-трубоукладчик в новое положение относительно трубы,
повторяют процесс гнутья.
96

В литературе [531 есть указание о том, что А-образная стрела
ненадежна в данных условиях, так как при полной нагрузке она
может разрушиться от продольного изгиба и скручивания.
При холодном гнутье труб на автомобиле гибочный шаблон
устанавливают на переднем бампере, а изгибающее усилие пере-
передается от лебедки тросами. Лебедку устанавливают в кузове авто-
автомашины.
Вследствие больших усилий, потребных для гнутья, в гибоч-
гибочном башмаке возникают значительные по величине реакции, по-
поэтому опоры для них должны быть массивными.
Рис. 56. Схема гнутья труб на станке УГТ
Для строительства магистральных трубопроводов большой про-
протяженности наиболее эффективным является холодное гнутье труб
на специальных станках. Так как существующие способы холод-
холодного гнутья не обеспечивали создания гиба для труб с отношением
толщины стенки к диаметру -^ = -~г, то необходимо было искать
новый способ. Как видно из предыдущих описаний машин, сущест-
существующие способы холодного гнутья труб больших диаметров осно-
основаны на принципе создания изгибающего момента в месте гиба
путем приложения к концу трубы изгибающего усилия. При этом
в случае чистого изгиба труба в гибе ничем не фиксируется, а при
одностороннем стеснении в том месте, где создается гиб, стенка
трубы поддерживается во внутренней части гиба корсетами. Оба
эти способа непригодны для труб с -^- < -^д" •
В результате исследований автором было предложено в месте
гиба создавать двустороннее стеснение, охватывая трубу двумя
полукольцами, причем место трубы, охваченное этими полуколь-
полукольцами, в начале процесса гнутья сжимается силой ф (рис. 56),
7 А. И. Гальперин 1017 97

в результате чего в гибе возникают кольцевые напряжения. После
того как материал небольшого по длине участка трубы будет на-
напряжен, к трубе прикладывается усилие для создания изгибаю-
изгибающего момента. При такой технологической последовательности со-
создания гиба исключено появление эллиптичности (эллиптичность
будет только в пределах зазора между трубой и размерами обоих
жестких полуколец) и уменьшается возможность появления гофр.
Кроме того, сокращается величина усилия, необходимого для
создания изгибающего момента, так как материал трубы уже под-
подготовлен и находится в состоянии, близком к пластической стадии.
Для проверки эффективности нового способа гнутья с дву-
двусторонним стеснением были проведены экспериментальные иссле-
исследования. Эксперименты по гнутью труб в натуральную величину
очень сложны и дорого стоят. Поэтому прежде чем приступить
к таким испытаниям, была поставлена серия экспериментов
на моделях. Цель экспериментов на моделях — выявить возмож-
возможность гнутья труб при двустороннем стеснении без потери устой-
устойчивости стенок. Одновременно ставилась задача сравнить на мо-
моделях получающийся гиб при гнутье как способом двустороннего
стеснения, так и способом чистого изгиба.
Разработанное вначале приспособление было предназначено
для гнутья моделей диаметром 72 X 1 мм, что составляет 1 : 10
натуральной величины труб, затем, при переходе на трубы боль-
большого диаметра, размер модели был увеличен до диаметра 100 мм.
Модели труб были изготовлены из стали толщиной 1 мм с про-
продольным швом, выполненным ацетилено-кислородной сваркой.
Приспособление представляет собой опорное устройство для
моделей, позволяющее воспроизводить гнутье как по методу дву-
двустороннего стеснения, так и по методу чистого изгиба на 30-тонной
гидравлической испытательной машине ЦДМ-30000.
Опыты, произведенные автором, показали, что при двусторон-
двустороннем стеснении в гибе можно гнуть модели на 3° за каждый гиб без
потери устойчивости и появления гофр. На основе этих исследо-
исследований создана целая серия станков УГТ. Первым из отечественных
станков для холодного гнутья был выпущен станок УГТ-1 для
труб диаметром 720 мм. В процессе его эксплуатации в целях улуч-
улучшения конструктивных и эксплуатационных показателей отдель-
отдельные узлы и агрегаты были модернизированы. В результате воз-
возникли станки УГТ-2 и УГТ-3. Для гнутья труб диаметром 820
и 920 мм на базе станка УГТ-3 был создан станок УГТ-4. Станки
УГТ-3 и УГТ-4 в дальнейшем были модернизированы в мо-
модель УГТ-5.
В результате исследований созданы станки для гнутья семи»
размеров труб диаметром 219—529 мм и станок УГТ-8 для гнутья
труб диаметром 1020 мм. Все эти станки работают по предложен-
предложенному автором принципу двустороннего стеснения труб в гибе.
Станки позволяют гнуть тонкостенные трубы большого диаметра
98

без нагрева с получением сравнительно гладкой поверхности на
внутренней части изгибаемого участка трубы.
Применение станков позволило отказаться от сварки колен на
строительстве магистральных трубопроводов, что привело к уде-
удешевлению строительства и ускорению процесса монтажа. В на-
настоящее время разработаны две дополнительные модели станков:
одна на гусеничном ходу, а вторая на пневмоколесном ходу, для
увеличения их транспортабельности.
Все станки УГТ гнут трубы в вертикальной плоскости на баш-
башмаке, рабочий профиль которого имеет седлообразную форму и
охватывает трубу сверху в зоне изгиба до половины ее диаметра.
С противоположной башмаку стороны (снизу) трубу охватывают
ложементом, рабочий профиль которого представляет собой полу-
полуцилиндр. Трубу кладут одним концом на упор, и она в месте изгиба
сжимается между башмаком и ложементом усилием ф (см. сече-
сечение А А, рис. 56) до напряжений, близких к пластическому со-
состоянию, а затем к трубе прикладывается усилие Р для создания
изгибающего момента.
При такой схеме участок трубы в месте изгиба стеснен с двух
сторон, что позволяет избежать гофрообразования и повысить ка-
качество гнутья труб. Ложемент в процессе изгиба трубы обкаты-
обкатывается вокруг гибочного башмака и тем самым создает двусторон-
двустороннее стеснение на участке А Б гибочного башмака.
Гнутье трубы происходит путем последовательного изгибания
прямолинейных коротких участков. При первом гибе производится
гнутье участка ав. Затем прекращается действие сил Р и ф, ложе-
ложемент опускается вместе с трубой и труба передвигается для по-
повторения гиба. При этом конец изогнутого участка трубы поме-
помещается в точке а и процесс гнутья повторяется.
Вертикальное положение плоскости изгиба значительно облег-
облегчает установку трубы при переходе с одного гиба на другой.
Все трубогибочные станки УГТ отличаются друг от друга как
размерами элементов конструкций, так и рядом устройств. Это
вызвано тем, что каждая марка станка предназначена для гнутья
труб определенного наибольшего диаметра. Изменение размеров
труб вызывает изменение величины усилий, потребных для созда-
создания изгибающего момента, при котором в трубе возникают остаточ-
остаточные упруго-пластические деформации. Это, в свою очередь, опре-
определяет конструктивные размеры элементов станка. Различие ряда
элементов в станках вызвано и тем, что по мере выпуска они со-
совершенствовались .
По внешнему виду станки УГТ-5, УГТ-7 и УГТ-8М мало от-
отличаются друг от друга. На рис. 57 показан внешний вид стан-
станка УГТ-8.9
Передвижные станки УГТ-5Г (рис. 58), УГТ-7П (рис. 59) от-
отличаются соответственно от станков УГТ-5 и УГТ-7 наличием хо-
ходового оборудования: двух гусеничных (УГТ-5Г) или колесных
7* 99

Рис. 57. Внешний вид станка УГТ-8 для гнутья труб диаметром
1020 мм
- -•*
Рис. 58. Передвижной станок УГТ-7П для гнутья труб диаметром
до 529 мм
100

(УГТ-7П) балансирных тележек и четырех откидных опор, на
которые устанавливают станок при его работе. В гусеничных те-
тележках станка УГТ-5Г использованы узлы и детали трактора
Т-100. Технические характеристики станков приведены в табл. 9.
Станок УГТ-5 (рис. 60) состоит из рамы, рабочего оборудова-
оборудования, силовой установки, гидропривода, контрольно-измеритель-
контрольно-измерительного и вспомогательного оборудования. Рама 27 выполнена в виде
пространственной сварной фермы, несущей все узлы станка, и
Рис. 59. Передвижной станок УГТ-5Г для гнутья труб диаметром
до 820 мм
сконструирована так, что усилия, действующие на гибочный баш-
башмак 15, воспринимаются вертикальными стойками рамы и растя-
растягивают их.
Для перемещения станка по строительной площадке рама снаб-
снабжена двумя полозьями, состоящими из швеллеров с загнутыми
концами и проушин, которые болтами соединены с дышлом 18.
Дышло можно переставлять с одной стороны станка на другую.
Нижняя обвязка, раскосы и поперечные рамы имеют коробчатое
сечение (два угольника сварены между собой в коробку). Все
балки рамы соединены между собой косынками. В верхней части
каждой боковой фермы рамы шарнирно установлены траверсы 8,
которые служат для крепления башмака и передачи усилия, воз-
возникающего при гнутье на башмаке и передающегося на раскосы
рамы.
Рабочее оборудование станка состоит из гибочного башмака 15,
гибочного ложемента //, ложемента упора 3 и сменных вклады-
вкладышей. Башмак крепится к траверсам болтами.
101

Техническая характеристика
Параметры
Диаметр изгибаемых
труб в мм . . .
Толщина стенки тру-
трубы в мм
Средний радиус гиба
трубы в м
Угол гиба за один цикл
в град
Длина участка трубы,
изогнутого за один гиб,
в мм
Машинное время, за-
затрачиваемое на один
Двигатель:
мощность в л. с.
число оборотов
в минуту . . .
Насос Н-401:
производитель-
производительность в л/мин
число оборотов
эксцентрикового
вала в минуту
максимальное дав-
давление в кгс/см2
Гидросистема:
емкость в л ...
рабочее давление
в кг/см2 ....
Тип ходового оборудо-
Колея подвесок в мм
УГТ-7
УГТ-7П
219—529
7—12*
6—11 *
10—3,30'
1—0,6*
3—4
8
3000
18
1500
300
70
125
—
8
3000
18
1500
300
70
125
Подвеска
балан-
сирная,
безрес-
безрессорная,
колеса на
гусматиках
2132
станков
Станк!
УГТ-5
Таб
УГТ
1
УГТ-5Г
529—820
3—11 *
20—30 *
0,6
6
16
1600
19,2
1600
300
70
150
2—1,10'
0,6
6
16
1600
19,2
1600
300
70
150
Подвеска
балан-
сирная,
безрес-
безрессорная,
тележки
гусеничные,
по типу
трактора
Т-100
1954
лица 9
УГТ-8М
1020
12—12,7
40
1,15'-
1,30'
0,85—1,0
5
16
1600
19,2
1600
300
100
150
—
102

Продолжение табл. 9
Параметры
Габаритные размеры
в мм:
длина (с поднятым
дышлом) . . .
ширина
высота
Клиренс в мм ....
Вес в кг:
полный
без сменного обо-
оборудования . . .
УГТ-7
4750
1300
2650
—
6466
4521
УГТ-7П
4970
2540
2950
300
9255
7720
Станки
УГТ-5
8000
1554
2700
—
13 878
10 800
УГТ-5Г
8000
2454
3060
565
15 737
13 831
УГТ-8М
9820
1175
2900
—
17 260
Примечание. Последовательность величин соответствует приведенной
последовательности изгибаемых труб.
Так как гибочный башмак испытывает большие нагрузки при
гнутье, то его изготовляют из высококачественного стального
литья (для станка УГТ-7 — из высококачественного чугуна).
На образование и число гофр на внутренней части гиба большое
влияние оказывает чистота обработки тора башмака. Все башмаки
подвергаются механической обработке.
Гибочный ложемент является основанием для укладки трубы.
Он обеспечивает охват и двустороннее стеснение трубы при
гнутье ее вокруг башмака. Одновременно ложемент передает из-
изгибающие силы на трубу и удерживает ее от деформации при
изгибе.
Конструкция ложемента выполнена в виде круглой обечайки
с продольными и поперечными ребрами жесткости.
Чтобы избежать нежелательных деформаций стенки трубы при
изгибе, образующие внутреннего тора ложемента должны быть
прямолинейными. Допускается отступление от прямолинейности
не более чем на 5 мм по всей длине ложемента.
Ложемент укреплен шарнирно на двух парах гидравлических
домкратов 20 и 23, которые перемещают его в вертикальной плос-
плоскости. Под ложементом имеется скользящая опора, которая вместе
с рамой установки не дает ему поворачиваться относительно про-
продольной оси. Ложемент упора 3 представляет собой полуцилиндри-
полуцилиндрическое ложе, шарнирно укрепленное на гидравлических домкра-
домкратах, служащих для подъема и опускания. При первом гибе ось
полуцилиндра находится в горизонтальной плоскости, а при
103

8
I
8
о
а
104

последующих гибах ложемент поворачивается, так как на нем ле-
лежит изогнутая часть трубы.
Во время гнутья растягивающиеся волокна внешней части гиба
увлекают за собой ложемент упора. Для возврата ложемента
в исходное положение при повторении гиба гидравлические дом-
домкраты соединены при помощи хомутов с ограничителями упора 5
пружинного типа. При гнутье труб с диаметром меньше 820 мм
G20, 529, 508 мм) в гибочный башмак, ложемент упора и гибочный
ложемент вставляются сменные вкладыши (рис. 61).
Двигатель 26 (рис. 60) ДВ-16 приводит во вращение маслонасос
гидросистемы, с которым он соединен муфтой. Аккумулятор марки
6-СТ-68-ЗМ напряжением 12 в служит для питания стартера дви-
двигателя электроэнергией.
Гидропривод (рис. 62) состоит из масляного бака / с запорным
краном 16 на всасывающей линии и фильтром 9 на сливной линии;
насоса 2; гидрораспределителя 3; двух гидравлических домкратов
4 упора; двух передних 5 и двух задних 6 гидравлических домкра-
домкратов; гидравлического цилиндра 8; двух пружинных компенса-
компенсаторов 13 и трубопроводов, на которых установлены предохрани-
предохранительный клапан //, два автоматических клапана 10, напорный зо-
золотник 12, манометр 14 и запорный кран 15. Гидравлические
домкраты снабжены спусковыми клапанами 17.
Не рекомендуется поступление масла одновременно в двух
направлениях, поэтому следует наблюдать за тем, чтобы при одном
поднятом или опущенном рычаге распределителя два других были
в нейтральном, горизонтальном положении.
Гидравлический домкрат упора представляет собой цилиндр,
в котором перемещается поршень со штоком. Сверху цилиндр
закрыт стальной крышкой, а снизу имеет проушину для крепле-
крепления к раме. К проушинам ложемента упора шток крепится паль-
пальцем. Для перемещения поршня вверх и вниз подается масло
в нижнюю или верхнюю полость цилиндра.
Необходимое уплотнение между поршнем и стенками цилиндра,
а также между штоками и крышкой цилиндра обеспечивается рези-
резиновыми кольцами. Кольца поджимают втулкой при помощи гайки.
Узел уплотнения штока в крышке цилиндра является весьма
ответственным элементом. Уплотнение обеспечивает герметичность ¦
при движении поршня вниз, когда масло подается в верхнюю по-
полость, и воспринимает боковые (касательные) нагрузки, возни-
возникающие в процессе гнутья. Появление их объясняется рядом при-
причин и прежде всего деформацией (растяжением) трубы и наклон-
наклонным положением башмака при гнутье. Усилия настолько значи-
значительны, что вызывают ослабление болтов крепления домкрата
к раме. Для выпуска воздуха из нижней полости цилиндра на нем
установлен выпускной клапан 17. Гидравлический распредели-
распределитель 22 (рис. 60) служит для управления гидроцилиндрами упоров,
домкратов, гидролебедки и механизма охвата трубы. Как видно
105

1С6

77 Ч>
14
15'
10-
11 ¦
2
1 9 13
Гидравлическая
аема распределителя
Рабочий ход
_-Й_. В бак
Рис. 62. Гидравлическая схема станка УГТ-5

из схемы на рис. 62, распределитель имеет четыре скалки, каждая
из которых может перемещаться вверх и вниз, занимая среднее
(нейтральное) или одно из двух крайних положений (верхнее или
нижнее). Из масляного бака / масло самотеком поступает в на-
насос 2 или подается в распределитель, с помощью которого можно
по желанию направить поток масла в цилиндры домкратов 4, 5 я 6,
а также в цилиндр лебедки 7. Одна крайняя секция распредели-
распределителя соединена с насосом, а другая — с масляным баком. Кон-
Конструкция распределителя обеспечивает сток масла в масляный
бак из нерабочих полостей цилиндров при их работе. Передние
и задние гидравлические домкраты не отличаются конструктивно
от домкратов упора; однако у них иная длина хода штока, т. е.
иная длина цилиндра и штока.
Для перемещения трубы служит гидравлическая лебедка, со-
соединенная с ручной лебедкой 12 (рис. 60) канатом, проходящим
через ролики 9 и 10. Трубу по гибочному ложементу и упору для
повторения гиба передвигают канатом, на конце которого укреп-
укреплен крюк. Канат проходит через блоки и закрепляется на барабане
ручной лебедки. Чтобы передвинуть трубу, накидывают крюк на
край трубы, полностью выдвигают шток, выбирают ручной лебед-
лебедкой слабину каната, стопорят собачкой барабан лебедки и нагне-
нагнетают масло в гидравлический цилиндр для рабочего хода штока.
На станке имеется механизм охвата трубы 13 (рис. 60). В про-
процессе передвижки трубы по ложементу для последующего гиба
охват удерживает трубу, предохраняя ее от проворачивания.
Кроме того, при последних гибах, когда центр тяжести трубы пере-
перемещается в сторону упора, охват удерживает конец трубы, нахо-
находящейся на ложементе, препятствуя опрокидыванию трубы в верти-
вертикальной плоскости.
Механизм охвата (рис. 63) состоит из скобы 3 коробчатого се-
сечения, на котором шарнирно установлены два рычага 2. Нижние
концы рычагов шарнирно соединены с гидравлическим цилинд-
цилиндром 4, а верхние концы имеют каждый по переставному ролику /.
На кронштейне скобы, кроме того, установлен ролик 5.
При перемещении штока гидроцилиндра поворачиваются ры-
рычаги 2 и ролики обжимают трубу. При этом труба может передви-
передвигаться вдоль своей оси. Для различных диаметров труб ролики 1
и 5 переставляют. Для предохранения скобы 3 от проворачивания
относительно гибочного ложемента к ней приварены ползуны, ко-
которые могут перемещаться по вертикали. Во избежание сминания
трубы роликами механизма охвата к гидроцилиндру присоединены
два пружинных компенсатора, при помощи которых поддержи-
поддерживается постоянное давление в гидроцилиндре.
Гидравлическая система станка 21 (рис. 60) предохранена от
перегрузок (которые могут иметь место, когда какой-либо поршень
упрется в крышку или днище гидроцилиндра) предохранительным
клапаном /) (рис. 62), отрегулированным на давление 150 кГ1смг.
108

Исходя из допускаемых напряжений между роликами механизма
охвата и трубой, гидравлическая система механизма охвата отре-
отрегулирована на давление 20 кг/см2. Это давление постоянко обеспе-
обеспечивается напорным золотником 12. Регулируют золотник винтом.
На станке имеется щиток для приборов 24 (рис. 60) для измере-
измерения давления в гидравлической системе (три манометра для из-
измерения давления после насоса в сети гидравлических домкратов,
Рис. 63. Механизм охвата трубы станка УГТ-5
упора 14 и механизма охвата трубы), а также приборы дизеля
(манометр, термометр и амперметр). Кроме того, величину выдви-
выдвижения штоков домкратов упора и задних домкратов определяют
при помощи указателей подъема 2 и 14, установленных на одном
из домкратов упора и на заднем домкрате. Конструктивно указа-
указатель подъема гидравлических домкратов выполнен в виде круглой
рейки, которая пе^кмещается по трубке. Рейка при помощи кольца
крепится к штоку, а трубка при помощи хомута крепится двумя
109

винтами к цилиндру. На рейке нанесены риски. При выдвижении
штока по количеству рисок определяют величину его подъема.
Следует отметить, что данная конструкция указателя не совсем
удачна, так как оператору очень трудно, стоя у управления станка,
определить величину подъема штока по рискам. Поэтому, чтобы
следить за процессом подъема, ему приходится наносить мелом
метки на рейках указателей.
Манометр общего давления подключен к сети через предохра-
предохранительный клапан 11 (рис. 62). Включают манометр для определе-
определения давления вентилем 15.
Для поддержания трубы во время ее передвижения преду-
предусмотрен задний конический опорный ролик 19 (рис. 60) и передвиж-
передвижной опорный ролик 7. Маслобак 16 и бензобак 6 крепят к раме
станка. На нижнюю часть рамы станка устанавливают ящик 25
для инструмента и ящик 17 для обтирочного материала.
Для предохранения переднего конца трубы от овализации при
первых гибах предусмотрена распорка 4. Отличительной особен-
особенностью конструкции станка УГТ-7 является то, что для упора,
поджима и изгиба трубы применяют по одному домкрату вместо
двух и полностью изменена конструкция лебедки.
Станок (рис. 64) состоит из сварной рамы / гибочного баш-
башмака 2, гибочного ложемента 3, упора 4, гидравлического домкрата
упора 5, переднего гидравлического домкрата 6, заднего гидравли-
гидравлического домкрата 7, привода 8, гидравлической лебедки 9 и гидра-
гидравлической системы 10 и 11.
При гнутье труб диаметром меньше 529 мм в упор, баш-
башмак и гибочный ложемент вставляют дополнительные вкладыши
с внутренним тором, размер которого соответствует диаметру
трубы.
Ввиду больших нагрузок на башмак в процессе гнутья особое
внимание уделено качеству литья. Допуски на отклонение раз-
размеров отливки выполнены по 3-му классу точности. На поверх-
поверхности отливки допускаются раковины размером не свыше 50 мм2,
глубиной до 5 мм в количестве не более трех на 1 дм2. Поверхности
площадок башмака, которые упираются в раму станка, находятся
в одной плоскости, и допустимое отклонение не должно превы-
превышать 5 мм. На внутреннем торе башмака Р допускаются литейные
раковины размером не свыше 25 мм2, глубиной до 5 мм, не более
пяти на 1 дм2.
На станке предусмотрены сменные вкладыши упора, гибочного
башмака и гибочного ложемента для гнутья труб диаметром 509,
426, 377, 325, 273, 219 мм. Вкладыши представляют собой полу-
полуцилиндры с поперечными ребрами жесткости.
Гидравлическая система станка УГТ-7 принципиально не от-
отличается от остальных станков, только вместо парных на нем уста-
установлены одинарные домкраты, а также изменей конструкция ле-
лебедки.
ПО

Рис. 64. Общий вид станка УГТ-7 для гнутья труб диаметром 529 мм

Рис. 65. Схема гидравлической ле-
лебедки станка УГТ-7
Гидравлическая лебедка (рис. 65) служит для перемещения
трубы при повторении гиба. В чугунном корпусе / на двух валах 2
и 8 установлены цилиндрические шестерни. К корпусу прикреплен
гидромотор 10 типа НПА-64, передающий через зубчатую пере-
передачу (шестерни 9, 7, 6 я 5) вращение на барабан 3.
При вращении барабана на него наматывается трос 4 длиной
10 м, к концу которого прикреплен крюк 12 (рис. 64) для захвата
трубы. Расчетный диаметр барабана 200 мм. Общее передаточное
число от гидромотора к барабану 27,5. Давление жидкости в гидро-
гидромоторе 80 кг/см2. Максимально возможное число оборотов гидро-
гидромотора 1500 в минуту. Расход жидкости за один оборот гидромо-
гидромотора 64 см3. Скорость выбирания
каната при максимальном числе
оборотов гидромотора 24 м1мин.
Долговечность работы гидро-
гидромотора во многом зависит от чи-
чистоты масла. Малейшее загрязне-
загрязнение масла механическими приме-
примесями или влагой вызывает обра-
образование задиров на зеркале блока
цилиндров в распределителе и вы-
выводит гидромотор из строя. Поэ-
Поэтому желательно смену масла в
гидросистеме произвести первый
раз после 10 н работы с начала
эксплуатации гидросистемы, второй раз — после 100 ч, а в даль-
дальнейшем через 500 ч работы, но не реже одного раза в год. При
попадании воды и механических примесей масло необходимо ме-
менять. После 500 ч непрерывной работы на гидромоторе нужно
заменить манжетное уплотнение.
Режим работы на станке УГТ-7 аналогичен режиму работы на
других станках марки УГТ и отличается лишь тем, что на нем
за один гиб трубу можно согнуть на большой угол, так как трубы
малого диаметра гнуть легче без появления потери устойчивости
стенки трубы.
Трубы диаметром 520 мм рекомендуется сваривать в плети
из двух труб. Передвигать плеть следует так, чтобы поперечный
сварной шов не попадал в зону изгиба. После передвижки гидра-
гидравлические домкраты поднимают на величину, указанную для пер-
первого гиба.
Одной из главных отличительных особенностей станка УГТ-8
является изменение радиуса тора гибочного башмака [37], что
позволило гнуть трубы по всей длине рабочей части башмака. Этим
увеличивается поверхность контакта трубы с башмаком и соот-
соответственно улучшается двустороннее стеснение в гибе. Увеличение
радиуса башмака способствует сокращению случаев гофрообразо-
вания и изломов труб. Станок (см. рис. 57) состоит из рамы; при-
112

вода; упора, установленного на двух гидравлических домкратах;
гибочного башмака; гибочного ложемента, установленного на че-
четырех гидравлических домкратах; гидравлической системы; топ-
топливной системы; направляющих роликов; упора и заднего напра-
направляющего ролика.
Для уменьшения веса компоновка машины выполнена таким
образом, чтобы усилия на домкратах не создавали дополнительных
изгибающих моментов. Для этого все домкраты размещены в плос-
плоскости боковых ферм рамы станка, а гибочный башмак установлен
на двух траверсах, которые являются одновременно звеньями
верхних поясов.
Для гнутья на станке необходим следующий порядок операций
по подготовке установки. Вначале заливают масло в бак (прове-
(проверяют наполнение по указателю уровня) и бензин в бензиновый
бак двигателя. Установив рукоятки золотниковых распредели-
распределителей в среднее положение, запускают двигатель и после этого
заполняют маслом верхние полости цилиндров гидравлических
домкратов упора. Для этого отвертывают накидные гайки с верх-
верхних штуцеров обоих цилиндров, ставят рукоятку среднего золот-
золотника в нижнее положение и дают упору подняться до верхнего
положения. Затем навертывают накидные гайки на штуцера и
переводят рукоятку золотника в верхнее положение, опуская
этим упор. После этого переводят рукоятку золотника в нейтраль-
нейтральное положение.
Аналогично заполняют маслом цилиндры передних и задних
гидравлических домкратов лебедки с той лишь разницей, что для
выпуска воздуха следует вывертывать не накидные гайки, а
пробки, находящиеся с противоположной стороны цилиндра.
После заполнения всех цилиндров следует долить масло в бак.
Трубу укладывают краном-трубоукладчиком на гибочный ло-
ложемент и проталкивают до тех пор, пока конец ее не ляжет на
упор приблизительно заподлицо с наружной кромкой упора. После
этого, начиная от края гибочного ложемента, размечают мелом
свисающую с гибочного ложемента часть трубы на участки длиной
в соответствии с потребным количеством гибов. Затем проводят
на трубе, вдоль кромки гибочного ложемента, горизонтальную
черту, которая позволяет следить за тем, чтобы труба не вывер-
вывернулась при передвижке для повторения гиба.
Для гнутья вначале запускают двигатель, устанавливают ру-
рукоятку среднего золотника в нижнее положение, а рукоятки пра-
правого и левого золотников — в среднее (нейтральное) положение.
Дают упору подняться до тех пор, пока труба не подожмется к ги-
гибочному башмаку, после чего переводят рукоятку среднего золот-
золотника в среднее положение.
Во избежание потери устойчивости трубы необходимо помнить,
что упором трубы гнуть нельзя. Гнутье труб происходит только
при помощи задних гидравлических домкратов.
8 А. И. Гальперин 1017 ИЗ

После поджима трубы рукоятку правого золотника устанавли-
устанавливают в нижнее положение, гидравлические домкраты поднимаются
до заданного предела, благодаря чему происходит гиб трубы.
Затем переводят рукоятку правого золотника в верхнее поло-
положение и после опускания гидравлических домкратов устанавли-
устанавливают ее в нейтральное положение. Рукоятку среднего золотника
поднимают, опуская тем самым гидравлический упор, затем ее
переводят в нейтральное положение. После опускания упора и
ложемента трубу передвигают с помощью гидравлической лебедки,
опуская рукоятку левого золотника для перемещения штока гид-
гидравлического цилиндра лебедки. Трос оттягивают назад и обхва-
обхватывают им трубу. Затем крюком цепляют за трос и отодвигают
петлю к концу трубы, так чтобы трос не провисал.
Рукоятку левого золотника поднимают (при этом шток с порш-
поршнем перемещаются влево) и тянут трубу с помощью троса. Для
движения трубы при повторении гиба рукоятку левого золотника
переводят в нейтральное положение и повторяют все операции
по гнутью. По мере последующего продвижения трубы необходимо
следить за тем, чтобы ее изогнутый конец находился в верхнем
положении. Если изогнутый конец имеет большой вылет, то от
проворачивания его удерживают краном-трубоукладчиком.
Трубу можно гнуть только до тех пор, пока задний торец трубы
не подойдет к заднему краю гибочного ложемента. Если задний
конец трубы короче ложемента, то гнутье может вызвать поломку
гибочного ложемента.
Количество гибов зависит от величины передвижки, длины
трубы и размеров прямых участков трубы. Если суммарный по-
потребный угол невелик, то лучше гнуть на меньший угол за каждую
установку трубы, а не сокращать число гибов.
Режим работы станка, при котором труба может быть согнута
без появления гофр большой глубины, зависит от отношения тол-
толщины стенки трубы к диаметру, от металла трубы, высоты подъема
упора, высоты подъема задних гидравлических домкратов и длины
участка, на которую передвигается труба для повторения гиба.
В настоящее время еще не установлено, как влияют гофры
на прочность, устойчивость и долговечность работы трубопровода.
Глубина плавных гофр не должна превышать толщину стенки
трубы.
Гофры нежелательны, потому что они увеличивают сопротивле-
сопротивление при перекачивании продукта, являются местами засорения,
очагами коррозии и вызывают ряд других отрицательных явлений.
Излом трубы, имеющей гофры, при продольном сжатии происходит
при величине усилия, значительно меньшей, чем в случае, когда
нет гофров. Исходя из этого, при гнутье труб на станках УГТ
следует не превышать допускаемые отклонения по глубине гофр.
Выявилось, что при холодном гнутье труб для арочных пере-
переходов гофры в процессе эксплуатации трубопровода концентри-
114

руют деформации на участке небольшой протяженности. Это при-
приводит к резкому снижению несущей способности арок при их про-
продольном сжатии и к образованию гофр больших размеров. Поэтому
для сооружения арочных переходов не следует применять гнутые
элементы даже с небольшими гофрами, которые допускаются при
подземной прокладке трубопроводов.
Как видно из опыта работы, если трубы запраймированы или
смазаны соляровым маслом, то при гнутье они значительно легче
перемещаются в станке и гораздо меньше явлений потери устой-
устойчивости стенки и образования.гофр.
Режим гнутья, при котором обеспечивается наибольший угол
гиба за каждую установку трубы, и соответственно заданный ра-
радиус гиба определяется следующими величинами: длиной пере-
передвижки трубы за каждую установку; высотой подъема упора;
высотой подъема заднего конца гибочного ложемента, которая
контролируется высотой подъема штоков задних гидравлических
домкратов. Все эти взаимозависимые величины определяются пара-
параметрами трубы и конструкций станков УГТ. Существует строгая
зависимость между высотой подъема упора и высотой подъема
задних домкратов. Изменение этой зависимости приводит к излому
трубы.
Высота подъема упора определяет начало контакта трубы с ги-
гибочным башмаком. Увеличение высоты подъема упора приводит
к тому, что начало контакта трубы с башмаком перемещается ближе
к упору, а при уменьшении высоты подъема упора место контакта
перемещается к задним домкратам и тем самым уменьшается угол
гиба трубы. Перемещение места контакта к упору, хотя и при-
приводит к увеличению угла гиба трубы, нежелательно, так как при
этом начало изгиба трубы происходит вне контакта гибочного
ложемента с трубой, в зоне наибольшего изгибающего момента.
При гнутье с высоко поднятым упором достаточно незначительно
превысить подъем задних гидравлических домкратов (на 10—
20 мм), и труба будет изломана. Даже незначительный подъем
задних домкратов на величину выше установленной приводит
к образованию глубоких волн в сжатой зоне.
При подъеме упора на высоту меньше 100 мм место начала
гиба перемещается к задним домкратам, что приводит к неполному
использованию станка для получения наибольшего угла гиба за
одну установку трубы.
Чем меньше отношение толщины стенки трубы к диаметру, тем
более тщательно нужно следить за строгим выполнением режима
работы станка. Если трубы диаметром до 426 мм при толщине
стенки 7—12 мм можно гнуть на станке УГТ-7 по указанным в пас-
паспорте наименьшим радиусам без опасения, что у них появятся
гофры на внутренней части гиба, то при гнутье труб диаметром
720 и 820 мм с толщиной стенки 9 мм незначительное нарушение
указанного в паспорте режима подъема упора, длины передвижки
8* 115

трубы для повторения гиба или подъема задних гидравлических
домкратов приводит к образованию гофр.
Как было указано ранее, толщины стенок труб бывают разные
поэтому для гнутья целесообразно отбирать из данной партии
трубы с более толстыми стенками. Из-за колебаний наружного
диаметра трубы в пределах допуска зазор между башмаком и
трубой в начале гиба неодинаков, поэтому лучше гнуть трубы сот-
клонениями диаметра в сторону большего размера.
Для повышения производительности станка целесообразно до-
достигнуть наибольшей величины угла гиба за один гиб.
В процессе первого гиба передний конец трубы (при диаметре
720 и 820 мм), лежащий на упоре, испытывает значительные упруго-
пластические деформации. Трубу с такой формой торца нельзя
потом сварить в плеть.
Овальность сечения в местах гиба не должна превышать 8%.
Овальность прямых концов изогнутых труб не должна превышать:
2 мм для отводов из труб Ду 200 мм
3 » » » » » Ду 300 »
4 » » » » » Ду 350—400 мм
5 » » » » » Ду 500—700 »
6 » » » » » Ду 800—1000 »
Во избежание деформации конца трубы следует при первом и
втором гибе вставлять в трубу распорную заглушку (вкладыш),
которая не дает ей сплющиваться по вертикальной оси или уста-
установить трубу при первом гибе так, чтобы конец ее отстоял на 1 м
от края упора. Однако в последнем случае общий возможный угол
гиба уменьшается.
Целесообразно также перед упорами станка положить какой-
нибудь амортизирующий материал, тогда при выемке трубы из
станка конец ее не будет смят.
Труба изгибается на угол, больший, чем остаточный. Величина
упругой отдачи после снятия нагрузки тем больше, чем меньше
диаметр трубы и предел текучести металла, из которого изготов-
изготовлена труба.
При гнутье звена из двух труб и более не допускается гнутье
в месте кольцевого шва. Поэтому кольцевой шов следует передви-
передвинуть и вывести его из зоны изгиба.
Проведенные автором исследования прочности сварного шва
у трубы, согнутой так, чтобы получился излом, в несколько раз
больший, чем это может быть достигнуто на станке, показывают,
что в сварном шве не образуются трещины.
Трубы Харцизского завода длиной 5,5—6 м для гнутья свари-
свариваются в звенья из двух или трех труб. Трубы этого завода, посту-
поступающие на строительство газопроводов, в результате калибровки
имеют на концах длиной 250—300 мм диаметр на 10 мм больше
основного диаметра трубы. Исследования показали, что при гнутье
116

труб, имеющих такие раструбы в месте перехода от одного диаметра
к другому, образуются волны, которые приводят к излому трубы.
При гнутье плети из двух труб длиной по 5,5—6 м каждая
после первого гиба трубы, участок а (см. рис. 56) от упора до ги-
гибочного башмака остается почти прямым, а остальная часть первой
трубы может быть согнута, за исключением участка длиной 250—
300 мм от второго ее конца, где изменяется диаметр, вследствие
дополнительной калибровки наличия кольцевого шва. Вторая же
труба может быть согнута на участке длиной, равной длине сви-
свисающего за ложемент конца, исключая расстояние 250—300 мм
от кольцевого шва.
Экспандированные трубы диаметром 820 и 720 мм со стенкой
толщиной 9 мм лучше всего за каждую установку гнуть на 1° 10'—
1° 30' по длине 0,7—0,9 м, а трубы диаметром 720 мм с толщиной
стенки 8 мм — на 1° по длине 0,4—0,5 м. При этом наиболее ра-
рационально гнуть плети длиной 24 м.
В зависимости от зазора между трубой, гибочным ложементом
и башмаком труба принимает овальную форму на величину этого
зазора. Однако, как было сказано раньше, появляющаяся при
гнутье овальность уменьшается, когда труба подвергается вну-
внутреннему давлению. Поэтому если наименьший радиус, согнутый
на станине трубы, равен 20—21 м, то с учетом выпрямления трубы
наименьший радиус укладки может составлять 25 м для труб из
стали марки Ст. 3 и 14ХГС.
В настоящее время автором проводятся исследования по хо-
холодному гнутью спирально-сварных труб, которые все в большем
количестве будут выпускаться отечественной промышленностью.
Трудность решения этой задачи состоит в наличии спирально-
сварного шва и уменьшенной стенки.
В США фирмой Сгозе-РеггаиН Е^шртеп^
Дорн для предохранения разработано специальное приспособление,
потери устойчивости представляющее собой устанавливаемый
тонкостенныТтруб внутрь дорн (оправку). От давления, созда-
большого диаметра ваемого гидравлическим насосом, дорн рас-
расширяется и давит изнутри на стенки трубы.
Трубы с оправкой внутри изгибают в трубогибочной машине
типа «Хинч»^ Создаваемое дорном давление сводит до минимума
кольцевые деформации трубы при гнутье и предохраняет ее от
появления гофр и овальности.
Дорн устроен следующим образом. На сердечнике длиной
1400 мм, сделанном из трубы диаметром 406 мм, смонтировано
12 клиновидных резиновых сегментов, в каждый из которых встав-
вставлен уплотнитель. Сегменты и уплотнители выполнены из твердой
жесткой резины.
В уплотнители нагнетается масло, сегменты расширяются и
давят на станину трубы. Полосы из пружинной стали, заделанные
снаружи сегментов, служат для распределения давления.
117

Дорн такого типа можно использовать при гнутье труб диа-
диаметром 508—1067 мм. В зависимости от диаметра изгибаемых труб
изменяют диаметр, длину сердечника дорна и количество сегмен-
сегментов. Для гнутья труб диаметром 914 мм диаметр дорна равен
838 мм, длина 1829 мм, вес 1110 кг.
При гнутье труб с дорном изгибали трубу диаметром 914 мм
с толщиной стенки 6,4 мм, сваренную из двух коротких отрезков.
Гнутье осуществляли по сварному кольцевому шву за 14 циклов
(давление — освобождение — давление и т. д.). Вначале после
первых циклов казалось, что на трубе остается небольшая складка.
Однако в последующем никаких складок не осталось, гибы были
совершенно гладкими.
За каждый цикл трубу изгибали в среднем на 1°. После первых
семи циклов труба была изогнута на 5° 45', за последние семь
циклов — еще на 8° 15', а всего на 14°. Никаких задиров или
острых углов в гибе не было. Давление дорна на стенки трубы
колебалось от 35 до 42 кГс/см2, в результате в трубе возникли на-
напряжения, превышающие предел текучести металла. Практически
достаточно было иметь давление в дорне до 28 кГс/см*.
В связи со строительством трубопроводов диаметром 1020 мм
с толщиной стенки менее 10 мм гнутье таких труб на станках УГТ
будет возможно.
В США разработан станок для холодного гнутья труб диаметром
1210 мм с толщиной стенки 15,75 мм из стали с пределом текучести
6328 кГ/см2. На этой машине была согнута труба диаметром 1067 мм
с толщиной стенки 11,9 мм. На участке этой трубы длиной 5,5 м
было сделано 12 гибов с передвижкой по длине, равной 457 мм.
чем был достигнут общий угол гиба 12°. Гнутье производилось
со вставным разжимным пневматическим дорном длиной 1060 мм.
В связи с тем что выпуск и применение свар-
О расположении ных Прямошовных труб в нашей стране уве-
сварного шва " "¦' , *
при гнутье труб личивается, вопросы их обработки заслу-
заслуживают внимания. Так как большое число
труб гнут, то важно выяснить, накладывает ли шов какие-либо
ограничения при гнутье. В литературе рекомендуется при гнутье
труб располагать шов под углом 45—50° к плоскости изгиба [21 ].
В строительстве применяют трубы различных размеров, изго-
изготовленные разными способами. Так, например, трубы малого диа-
диаметра, изготовленные с применением печной сварки, могут иметь
шов, прочность которого значительно ниже прочности основного
металла трубы. В то же время все прямошовные трубы диаметром
426 мм и выше, изготовленные с применением не только двусторон-
двусторонней, но и односторонней электродуговой сварки, имеют сварное
соединение, которое не уступает либо незначительно уступает
(при односторонней сварке) прочности основного металла.
Поэтому вопрос о положении сварного шва при гнутье должен
решаться в зависимости от способа изготовления обрабатываемых
118

труб, а также от способа гнутья. Как было ранее сказано, при
холодном гнутье без дорна в изгибаемом участке происходит ова-
лизация (сплющивание) поперечного сечения трубы. При этом
большая ось овала и наибольшее изменение кривизны стенки имеют
место в нейтральной области изгиба (на границе между внутрен-
внутренней и наружной частями гиба).
Поэтому при таком способе гнутья расположение шва в ней-
нейтральной области изгиба сварных труб малого диаметра может
привести к нарушению целостности трубы. На ее наружной по-
поверхности сплющивание вызывает кольцевые напряжения растя-
растяжения, которые зачастую приводят к раскрытию трещин по шву.
При холодном гнутье сварных труб малого диаметра на станках
без дорна наиболее целесообразно располагать шов в тех местах,
где стенка не претерпевает поперечных деформаций изгиба. Эти
места находятся под углом около 45° к плоскости гиба.
При гнутье с дорном, когда трубы не сплющиваются, место
расположения шва не ограничивается. Сварные стальные трубы
диаметром 426 мм и выше в нашей стране производятся с приме-
применением электросварки под слоем флюса. Сварка может быть одно-
односторонней (только с наружной стороны) и двусторонней. При одно-
односторонней сварке качество сварного соединения может оказаться
низким; нередко имеет место непровар по корню шва.
Как было сказано, наибольшая деформация стенки трубы, на-
наблюдается в ее нейтральной области. Поэтому корень продольного
шва сжимается при овализации, при гнутье шов можно помещать
и в этом месте. На внутренней и внешней частях гиба происходит
наибольшее изменение кривизны стенки трубы, и при располо-
расположении шва в этих местах возникают изгибные поперечные дефор-
деформации и соответственно напряжения растяжения по корню шва.
При гнутье с односторонним стеснением в гибе особенно велики
деформации на внешней стороне гиба (они достигают величины 1 %).
Исследования пробы на загиб сварных соединений, проведен-
проведенные во ВНИИСТе, выявили их высокие пластические свойства.
Даже при наличии непровара по корню шва испытания на загиб
образцов со снятым усилением, когда корень шва расположен
на растянутой стороне, показали, что трещины образуются при
удлинениях наплавленного металла, превышающих 10%.
Таким образом, во время гнутья сварных труб (с одним про-
продольным швом) большого диаметра, изготовленных как с двусторон-
двусторонней, так и с односторонней сваркой, когда деформации незначи-
незначительны, нет ограничений в расположении продольного свар-
сварного шва.
При гнутье труб с продольным швом на станках УГТ нейтраль-
нейтральный слой располагают по нейтральной оси, так как при этом труба
не заклинивается в гибочном башмаке и ложементе.
Особые трудности возникают при гнутье сварных труб при низ-
низких температурах. Этот вопрос в настоящее время исследуется.
119

Станки для гнутья
прямоугольных
труб
Одной из сложнейших технологических задач
является изготовление точных криволиней-
криволинейных каналов прямоугольной формы для вол-
волноводов и других изделий.
Приспособления и станки для гнутья труб прямоугольного
сечения по данным отечественного опыта описаны в работе [30].
Мы же кратко рассмотрим зарубежный опыт.
При изгибе трубы с прямоугольным поперечным сечением рас-
распределение деформации происходит так же, как и у круглой трубы.
Рис. 66. Гнутье прямоугольной трубы наматыванием:
а—сечение прямоугольной трубы в гибе; б — образование гофр на внут-
внутренней части гиба; в—гнутье с уступами на гибочном шаблоне и башмаке
На внешней части гиба волокна растягиваются, а на внутренней
сжимаются (рис. 66, а). Изменение толщины стенки (утолщение
на внешней и внутренней частях гиба) происходит не только в гибе,
но и на прямолинейных участках А и Б, примыкающих к началу
и концу гиба. Это изменение будет наименьшим в начале участка В
и наибольшим в конце участка А. Наличие таких переходных
участков, где имеет место текучесть металла при изгибе, надо
учитывать, разрабатывая трубогибочную оснастку, путем создания
ограничителей потери устойчивости.
Прямоугольные трубы можно гнуть на станках, работающих
по способу наматывания, применяя при этом составные дорны.
На рис. 67 показан станок для гнутья прямоугольных труб,
у которого для наглядности снята верхняя планка гибочного
шаблона и срезана верхняя стенка изгибаемой детали.
Во избежание образования гофр (рис. 66, б) гибочный шаблон
и упорный башмак имеют уступ глубиной I (рис. 66, в), что при-
приводит к увеличению толщины стенки на внутренней части гиба.
Такие же уступы должны быть на нижней и верхней стенках тора
гибочного шаблона, в местах расположения внутренней части гиба.
Для уменьшения трения и износа гибочной оснастки все поверх-
поверхности, соприкасающиеся с обрабатываемой деталью, закаливают,
шлифуют и полируют.
В литературе указывается, что при гнутье прямоугольных
труб с малым радиусом гиба во избежание утолщения стенки на
120

внешней части гиба производят продольное сжатие трубы; при
этом нейтральная ось смещается от оси гиба и утолщение стенки
уменьшается.
При гнутье прямоугольных труб на ребре (узкая часть трубы)
гибочный шаблон и упорный башмак должны быть выполнены "наи-
"наиболее тщательно, а при гнутье на плоскость (широкая часть трубы)
следует качественно изготовить верхнюю и нижнюю плиты, обра-
образующие стеснение трубы в гибе.
Рис. 67. Станок для гнутья прямоугольных труб
При гнутье применяют три типа составных дорнов или пластин-
пластинчатый дорн. Для гнутья на ребро применяются составной дорн
(рис. 68, а—е), звенья которого уменьшаются по направлению
к переднему концу. Для гнутья на плоскость звенья соединяются
между собой попарно так, чтобы они самоустанавливались вместе.
Расстояние между звеньями выбирается равным У 2 диаметра
шарнира.
Когда дорн применяется для гнутья на ребро крупногабарит-
крупногабаритных полых деталей, шарнир, смежный со стержнем дорна, имеет
в задней части искривленный выступ для предотвращения образо-
образования гофр. Когда шарнир находится в рабочем положении, этот
выступ заполняет промежуток, который обычно имеется только
перед дорном. Дорн с таким шарниром может быть использован
только для гнутья трубы с одним радиусом гиба.
Если же прямые участки между гибами слишком коротки, чтобы
их можно было закрепить на станке, то гнуть трубу трудно.
Длина прямого участка должна превышать размер широкой части
121

трубы не менее чем в 3 раза. Чем меньше расстояние между ги-
бами, тем труднее гнуть деталь. Трудность заключается в уста-
установке и закреплении детали. В тех случаях, когда гибы располо-
расположены близко друг от друга, шарниры дорна должны поворачи-
поворачиваться по направлению гиба, поэтому звенья дорна соединяются
между собой гибкой связью.
В дорне для' гнутья на плоскость делают не больше четырех
шарниров, а совместно с устройством для дополнительного сжатия
трубы достаточно двух шарниров.
Рис. 68. Дорны для гнутья прямоугольных труб
Пластинчатый дорн (рис. 68, г) представляет собой набор пла-
пластин клинообразной формы, склепанных между собой в плоской
их части. Перед началом гнутья трубы конические зубья находятся
в сомкнутом состоянии. Если такой сердечник тщательно сма-
смазать, то его части после изгиба трубы без труда извлекаются с раз-
разных ее концов. Пластинчатые дорны очень удобны, так как каждая
тонкая прокладка гнется отдельно. Таким образом, вся связка
прокладок дает незначительное сопротивление при гнутье.
При выходе во время гнутья плотно сидящего дорна из детали
возникает большое трение. Для уменьшения этого трения большое
значение имеет смазка. Для смазки при гнутье шарнирными дор-
нами можно применять касторовое масло. Однако оно применяется
только при несложном гнутье и удобно тем, что готовая деталь
легко очищается. При гнутье средней сложности применяется воск,
а при сложном гнутье — свинцовые белила, которые особенно при-
пригодны для алюминиевых деталей.
Большое значение имеет также правильный отжиг полой де-
детали перед гнутьем и последующая ее промывка.
Иногда затруднения возникают при гнутье труб с несколькими
гибами. Когда гибы расположены на достаточно большом расстоя-
расстоянии друг от друга, то их можно рассматривать как отдельные
простые гибы и гнуть без особых затруднений.

МАШИНЫ ДЛЯ ГНУТЬЯ ТРУБ С НАГРЕВОМ ЗАГОТОВОК
Изготовление криволинейных участков трубопровода с нагре-
нагревом трубы-заготовки позволяет повысить пластичность металла,
уменьшить потребное усилие для гнутья и облегчает формообразо-
формообразование гиба. Способы горячего гнутья труб показаны на рис. 69.
Горячее гнутье труб на плитах менее производительно и менее
экономично, чем гнутье труб на станках. Поэтому оно должно
иметь место в тех случаях, когда нет станков для гнутья труб,
а также при гнутье труб на малые радиусы, т. е. когда в холодном
состоянии трубу нельзя согнуть по этим малым радиусам.
Способ гнутья труб на малый радиус с нагревом одной стороны
цилиндрической поверхности трубы и последующим изгибанием
в сторону этой нагретой части применим для толстостенных труб.
После изгиба в одном направлении трубу изгибают в противопо-
противоположном направлении и придают ей окончательный радиус гиба.
При гнутье труб по малому радиусу (например, Ц = О) для
уменьшения утонения внешней части гиба известен также способ,
при котором трубу в процессе гнутья подвергают осевому сжатию
или нагреву со стороны внутренней части гиба. Опыты показали,
что гнутье по 7? = 1,130 со сжатием и подогревом позволяет
получить даже утолщение наружной части гиба.
Выбор способа гнутья с нагревом зависит от объема производ-
производства, параметров трубы и от того, как влияет подогрев на ка-
качество изогнутой трубы в процессе эксплуатации. Если потребное
количество угольников и двойников велико, то протяжка на роге
экономичнее. Гнутье труб производится в этом случае в специаль-
специальных трубогибочных цехах.
Все перечисленные способы существенно отличаются друг от
друга по самому процессу гнутья. Так, например, при горячей
штамповке диаметр трубы заготовки на 5—10% больше диаметра
отвода, а при горячей протяжке, наоборот, диаметр трубы заго-
заготовки меньше диаметра отвода на 25—35%. У каждого способа
разные возможности по гнутью труб с различным отношением тол-
толщины стенки трубы-заготовки к ее диаметру.
Бесшовные трубы по радиусу гиба 7? = 3-^-40 гнут преиму-
преимущественно на трубогибочных станках.
123

Существует два способа горячего гнутья труб: гладкое, когда
в гибе нет гофр, и складчатое, когда на внутренней части гиба
образуются по определенной закономерности складки — гофры.
Рис. 69. Способы горячего гнутья труб:
а — гнутье на плитах с опорными роликами и лебедкой; б — с предварительным изгибом;
в — с местным нагревом внутренней части гиба; г — с местным нагревом внешней части
гиба; 3 — индукционный нагрев с отклоняющим роликом; е — с изгибающим водилом;
ж — с продольным усилием подачи и изгибающим водилом; и — с устройством для умень-
уменьшения утонения стенки; к — штамповка с калибрующими пробками; л — с подсадкой;
м — с растяжением; н — с местным нагревом; п — протяжка через рогообразный сердеч-
сердечник; р — проталкивание через криволинейную фильеру
124

Горячее гнутье на плитах и станках обладает тем преимущест-
преимуществом, что требуется сравнительно недорогое оборудование, которое
может быть изготовлено собственными средствами. Недостатками
способа являются: малая производительность, возможное изме-
изменение физико-механических свойств металла при нагреве, необхо-
необходимость больших производственных площадей, затрата труда ра-
рабочих высокой квалификации, значительные расходы на вспомо-
вспомогательные материалы (песок, топливо и пр.), что приводит к вы-
высокой стоимости работ.
Минимальные величины радиуса гиба для гнутья труб наруж-
наружным диаметром до 426 мм и отводов с наружным диаметром до
820 мм, а также ряд нормальных радиусов гиба приведены
в ГОСТе 9842—61.
Госгортехнадзор СССР х рекомендует минимальный радиус гиба
при горячем гнутье с набивкой /? = 3,5О.
Трубу при гнутье можно нагревать как по наружной поверх-
поверхности, так и внутри. В отечественной практике применяется гнутье
с нагревом наружной поверхности.
Нагрев труб газовыми, нефтяными горелками
Станки для гнутья или в ГОрНах не может быть равномерным и
с индукционным г г I-
нагревом устойчивым и отнимает много времени.
К. п. д. нагревательных установок очень
низок, а печи для нагрева труб занимают большие площади. Чтобы
избежать этих недостатков, ведутся поиски новых методов нагрева
труб.
Последнее время большее
значение приобрел способ гнутья
труб с индукционным нагревом
т. в. ч., предложенный инжене-
инженерами И. Ф. Богачевым и Б. М.
Калявкиным 2.
Сущность этого способа зак-
заключается в непрерывно-последо- „ ~. „ ^^
л I -7п\ Р"с- /0- <-хема гнутья с нагревом
вательном изгибе (рис. 70) уз- т в ч ¦
кого, нагретого действием интен- , _ зона охлаждения в'дой из спреаера;
СИВНОГО ЭЛеКТрОМаГНИТНОГО ПО- 2 — нагретая зона; 3 — направляющие ро-
ЛЯ, СОЗДаННОГО Т. В. Ч., учаСТКа спрейером; 5 — отклоняющий ролик (нап-
б 800
у рр щ р
ру ДО Температуры 800 равление движения ролика показано стрел-
1200° С (в зависимости от хими-
химического состава стали). При этой температуре предел текучести
снижается примерно в 5—7 раз по сравнению с холодной сталью
и процесс гнутья облегчается. Зона, расположенная за изгибаемым
участком, охлаждается водой, поступающей из кольцевого устрой-
1 Государственный комитет по надзору за безопасным ведением работ в про-
промышленности и горному надзору пци Совете Министров СССР.
2 Авторские свидетельства 106938, 119774, 119775.
125

ства (спрейера), совмещенного с индуктором. Охлаждение — при-
примерно до 400—600° С, что вполне достаточно для получения очень
высокой жесткости граничной зоны (дальнейшее переохлаждение
может привести к появлению трещин и росту зерна, что весьма
нежелательно).
Гнутье с нагревом т. в. ч. по сравнению с другими методами
горячего гнутья труб имеет следующие преимущества:
можно гнуть трубы по малому радиусу без наполнителей и
внутренних поддержек; после гнутья в металле трубы отсутствуют
остаточные напряжения;
можно гнуть трубы из легированных сталей;
высокая скорость нагрева и можно регулировать температуру
нагрева в широких пределах при надлежащем выборе мощности
нагревательной установки; обеспечивается стабильность режимов,
что положительно сказывается на качестве гиба и создает возмож-
возможность автоматизировать процесс нагрева металла в соответствии
со скоростью изгиба трубы;
санитарно-гигиенические условия лучше, чем при работе с дру-
другими методами, так как в рабочем помещении отсутствует дым,
жара и копоть, что облегчает условия труда;
исключена возможность образования наклепа, а изгиб узкого
нагретого кольца, поддерживаемого с торцов холодными участ-
участками, приводит к уменьшению овализации в гибе; уменьшается
также упругая отдача трубы.
В табл. 10 приведены результаты механических испытаний об-
образцов, вырезанных из труб до и после гнутья, из которой видно,
что механические свойства практически не изменяются [15].
Таблица 10
Механические свойства металла труб до и после гнутья с нагревом т. в. ч.
Характеристика образца
Образцы из трубы
диаметром 127x19
Исходный металл
После гнутья:
растянутая зона
сжатая зона
нейтральная зона
Образцы из трубы
диаметром180Х 28
Исходный металл
После гнутья:
растянутая зона
сжатая зона
После термообра-
термообработки:
растянутая зона
сжатая зона
Предел
прочности
в кгс/мм2
45,0—46,0
50,0—67,0
47,0—50,0
48,5—49,0
51,5—52,0
55,5—57,5
54,0—57,0
51,5—52,5
51,5—52,5
Предел
текучести
в кгс/мм1
25,0—28,5
32,5—35,0
28,5—30,5
30,5
26,5—28,5
35,5—39,5
34,0—35,5
27,5—28,5
24,5—27,0
Удлинение
в %
22,5—24,5
22,0—23,0
23,5—26,5
26,0—28,0
27,5—28,0
21,5—29,5
25,5—28,5
27,5—28,5
29,5—31,5
Относитель-
Относительное сужение
64,5
53,3—54,0
62,0—64,0
64,0
57,5
66,0
66,0
58,0
64,0—68,0
126

Гнутье труб с нагревом т. в. ч. позволяет механизировать про-
процесс, исключив нагрев труб в нагревательных печах, что снижает
капитальные затраты и уменьшает производственные площади.
Не требуется применение дорогостоящей сменной оснастки (ги-
(гибочные шаблоны, прижимные планки, дорны), имеющейся на стан-
станках для холодного гнутья труб (сменная оснастка, кроме того,
занимает много места). В ряде случаев стоимость гнутья ниже,
чем при применении других методов.
Снижается время переналадки станка с одного диаметра на
другой, так как требуется только сменить индуктор, и, при гнутье
тонкостенных труб, ролики, на что затрачивается 15 мин. Изме-
Изменение радиуса гиба и плоскости гиба производится без предвари-
предварительной переналадки. С применением индукционного нагрева зна-
значительно возрастает эффективность гнутья по сравнению с гнутьем
на плите с предварительным нагревом трубы в коксовом горне,
механизированной засыпкой и уплотнением песка. Так, по данным
ВПТИ Энергомаша, для труб диаметром 89—219 мм время на со-
создание гиба 90° составляет на плите (с применением лебедок)
54 мин, а на станке с нагревом токами повышенной частоты
12,5 мин.
Если в среднем за смену на плите можно выполнить семь-во-
семь гибов по радиусу не менее 3,5—АО, то на станке можно полу-
получить свыше 33 гибов с радиусом гиба 1,5—2,00.
На имеющихся станках можно на одной и той же трубе созда-
создавать 5-образные гибы и гибы в разных плоскостях.
Однако этот способ в силу своей сложности требует, чтобы об-
обслуживающий персонал имел более высокую квалификацию.
В настоящее время разработан ряд трубогибочных станков
с нагревом т. в. ч., краткие характеристики которых приведены
в табл. 11.
Станки для гнутья с нагревом т. в. ч. по способу приложения
нагрузки для создания изгибающего момента делятся на станки
с отклоняющим роликом и станки с изгибающим водилом.
К первой группе относится ряд станков ВПТИ Энергомаша (мо-
(модели 52-012, 52-013 и др.) и станки конструкции «Гипростроммеха-
низация».
На рис. 71 для примера показан станок конструкции «Гипро-
строммеханизация» модели ТГС-530 с отклоняющим роликом.
Конструкция станка представляет собой сварную, коробчатого
типа станину, на которой расположены следующие основные ра-
рабочие механизмы станка.
1. Каретка зажима и подачи, в которой устанавливается и
закрепляется изгибаемая труба. Каретка перемещается вдоль ста-
станины ходовым винтом механизма продольной подачи, приводимым
в движение коробкой скоростей, обеспечивающей регулированием
электродвигателя потребную скорость продольной подачи. На
каретке расположены удлинители для передачи усилий рабочей
127

Таблица 11
Основные технические характеристики трубвгибочных станков с нагревом токами высокой частоты
Тип станка
Габариты
станка
в мм
Вес
станка
в кг
Способ
приложения
изгибающего
усилия
Диаметр
изгибае-
изгибаемых труб
й в мм
Наибольшая
толщина
стенки
в мм
Наи-
мень-
меньший
радиус
гибки
по
сред-
средней
линии
в мм
Наиболь-
Наибольший
радиус
гнутья
в мм
Диапазон скоро-
скоростей подачи в
мм/сек
продоль-
продольной
попереч-
поперечной
Установка
т. в. ч. к
станку:
тип; мощ-
мощность; частота
Конструкция
ВПТИ:
52-012А (сред-
(средняя модель)
52-013 боль-
большая модель
Конструкция
института
«Гипростром-
механизация»:
мод. 3700
мод. ТГС-530
Конструкция
треста «Союз-
проммонтаж»
4900 XI500 X
XI100
(без удли-
удлинителя)
75Х273Х
Х1680
5200 X 1525Х
Х1050
4
12
4
18
570
000
897
000
Зажимным
роликом
То же
»
Сектором
с водилом
95—299
127—426
95—299
219—530
До 299
10
(для трубы
О = 299)
25
(для трубы
О = 426)
10
(для трубы
О = 299)
20
(для трубы
Г> - 529)
12
1,51)
1,50
Не ог-
ограничен
То же
0,5—4,0
0,3—3,0
0,3—3,0
5,0—0
2,0—0
4,0—0
2,6—0
1,4—0
2,0—0
МГЗ-102;
100 кет;
2500 гц
ВГО-250-2500;
250 кет;
2500 гц
МГЗ-102;
100 кет;
2500 гц
300 кет;
2500 гц
МГЗ-102;
100 кет;
2500 гц

Продолжение табл. 11
Тип станка
Модернизи-
Модернизированная
конструкция
треста «Союз-
проммонтаж»
Конструкция
треста «Сан-
техдеталь»,
мод. СТД-1008
Гнутье
с подсадкой
конструкции
ВПТИ,
мод. 52-021
Конструкция
ЦНИИТМАШа
Конструкция
«Гипростром-
механизация»,
мод. 3717
Габариты
станка
в мм
Вес
станка
в кг
4 500
Способ
приложения
изгибающего
усилия
Сектором
с водилом
Водило
Водило
с демпфе-
демпфером
Поворот-
Поворотный
суппорт
Водило
с демпфе-
демпфером
Диаметр
изгибае-
изгибаемых труб
В в мм
До 426
» 299
» 42
» 42
» 325
Наибольшая
толщина
стенки
в мм
12
(для трубы
О = 426)
10
(для труб
О = 299)
До 6,5
» 6,5
10
(для труб
О = 325)
Наи-
мень-
меньший
радиус
гибки
по
сред-
средней
линии
в мм
зо
1,5О
1Д
Ш
1,50
Наиболь-
Наибольший
радиус
гиба
в мм
50
го
Диапазон скоро-
скоростей подачи в
мм/сек
продоль-
продольной
II II
попереч-
поперечной
II II
Установка
т. в. ч. к
станку: тип;
мощность,
частота
МГЗ-102;
2Х 100 кет;
2500 гц
МГЗ-102;
100 кет;
2500 гц
МГЗ-102;
100 кет;
2500 гц

подачи от ходового винта на трубу. Положение трубы фиксируется
зажимными тисками, привод которых снабжен муфтой предель-
предельного момента, для предохранения стенки трубы от повреждений
и смятия.
2. Каретка направляющих роликов для фиксирования поло-
положения трубы относительно индуктора. На каретке установлен вы-
высокочастотный трансформатор с нагревательным индуктором и
устройство для регулирования положения индуктора относительно
оси трубы. Каретка перемещается вдоль станины специальным
устройством, ходовые винты которого расположены на боковинах
Рис. 71. Станок для гнутья с нагревом т. в. ч. модели ТГС-530:
/—станина; 2 — каретка направляющих роликов; 3—каретка зажима и подачи;
4 — каретка отклоняющего ролика; 5—привод продольной подачи; 6 — индуктор
станины. Продольное перемещение обеспечивает наиболее опти-
оптимальное расстояние между отклоняющим роликом и индуктором.
3. Каретка отклоняющего ролика; перемещается вдоль на-
направляющей плиты, установленной на торцовой части станины.
Перемещение осуществляется ходовым винтом механизма попереч-
поперечной подачи, приводимым от специального привода, снабженного
системой регулирования скорости.
Питание станка т. в. ч. для нагрева трубы состоит из двух
основных составных частей: выходного трансформатора с индук-
индуктором и конденсаторной батареей и мотор-генераторной установки
с системой управления.
Мерный индуктор крепится держателем, который служит для
подвода т. в. ч. от трансформатора. Индуктор имеет два канала,
по которым вода охлаждает трубу и индуктор. Индукторы приме-
применяются сменные. Вода для охлаждения проходит через отверстия,
расположенные под углом к плоскости индуктора. Опыты пока-
показали, что,при гнутье небольших партий труб, диаметры которых
мало отличаются друг от друга, один индуктор может быть исполь-
использован для труб двух-трех размеров. Однако зазор между индукто-
130

ром и трубой не должен превышать 12—15 мм, так как дальнейшее
увеличение зазора приведет к резкому понижению к. п. д. нагрева-
нагревательной установки.
Для предохранения трубы от перегрева и выравнивания темпе-
температуры нагрева применяют индукторы с газовой защитой зоны
нагрева. На рис. 72 показана конструкция индуктора, предложен-
предложенная канд. техн. наук. М. Я. Заславским.
Система охлаждения станка служит для охлаждения трубы за
зоной нагрева, для охлаждения высокочастотного трансформатора,
индуктора и шин, идущих от
трансформатора к индуктору.
Процесс гнутья следующий
(см. рис. 71). Трубу устанавли-
устанавливают в зажиме 3, который опре-
определяет ее положение относитель-
относительно станка. Включением про-
продольной ускоренной подачи тру-
труба проводится через индуктор
с таким расчетом, чтобы конец
ее расположился за плоскостью,
в которой перемещается откло-
отклоняющий ролик 4. Подводится
направляющий ролик, и губки
зажима освобождают трубу,
оставляя ее лежать на промежу-
промежуточных опорах. Затем подво-
подводится торцовый упор удлините-
удлинителей, после чего труба снова за-
зажимается и начинается процесс
гнутья. Усилие рабочей подачи должно передаваться только попе-
поперечным упором удлинителей, так как при передаче этого усилия
силой трения между трубой и губками зажима может произойти
смятие трубы. По окончании гнутья каретка продольной подачи
трубы и нажимной ролик отводятся в исходное положение для
начала нового цикла.
Основное преимущество станков с отклоняющим роликом в том,
что они могут гнуть трубы с гибами различной кривизны, в раз-
разных плоскостях, без дополнительной оснастки и переналадки.
Станки, в которых гнутье осуществляется рычагом (водилом),
с жестко закрепленным свободным концом трубы применяют как
для гнутья труб, так и для изготовления крутоизогнутых отводов-
угольников из заранее нарезанных заготовок. К этой группе от-
относятся станки трестов «Союзпроммонтаж» и «Сантехдеталь» и
станки для гнутья труб и отводов с подсадкой ВПТИ Энергомаша,
ЦНИИТМАШа и «Гипростроммеханизации».
На рис. 73 изображена принципиальная схема установки треста
«Союзпроммонтаж». Изгибание трубы 8 осуществляется водилом,
9* 131
Рис. 72. Индуктор:
/ — обычный; 2 — с газовой защитой

укрепленным на секторе 7, который поворачивается вокруг оси
лебедкой 10. Направление трубы и ее положение в индукторе обус-
обусловливается двумя направляющими роликами 9, жестко закреп-
закрепленными на раме. От высокочастотного генератора /, через кон-
контактор 2, конденсатор 3, дроссель 4 ток поступает в трансформа-
трансформатор 5 с индуктором 6, которые расположены на специальной
стойке под трубой.
Основное преимущество станков этого типа по сравнению со
станками с отклоняющим роликом в том, что можно получать
Рис. 73. Принципиальная схема
установки для гнутья труб тре-
треста «Союзпроммонтаж»
одинаковый радиус кривизны на всем гибе без каких-либо допол-
дополнительных следящих устройств.
Станок очень прост в изготовлении и эксплуатации, однако
возможности его ограничены: угол гиба не более 90° и радиус
неизменяем. Применяется он в основном для гнутья отводов, осо-
особенно из толстостенных труб, с толщиной стенки до 30 мм.
Станок треста «Сантехдеталь» представляет собой реконструк-
реконструкцию станка ВПТИ (мод. 52-12), где механизм поперечной подачи
заменен водильным приспособлением, в котором закрепляется
свободный конец трубы. Под действием усилия продольной подачи
водильное приспособление вместе с закрепленным в нем концом
трубы поворачивается вокруг оси и изгибает трубу.
По получении угла гиба 90° водило нажимает на конечный вы-
выключатель и останавливает станок. После освобождения изогну-
изогнутого конца труба подается вперед и готовый отвод отрезают газо-
газовой резкой; труба возвращается в исходное положение для гнутья
следующего отвода и цикл повторяется.
132

Недостатком конструкции станка является снижение произво-
производительности, так как увеличивается вспомогательное время (время
отрезки отвода).
Опыт работы на станках показал, что утонение внешней части
гиба при радиусах 7? = A,5-н2,5)О достигает величины 25—15%.
Проведенные во ВНИИСТе исследования дают возможность
рекомендовать для магистральных газонефтепроводов утонение
10—12% при -=г- = 2 и больше. Изменить соотношение толщин
наружной и внутренней стенок гиба можно путем дополнительного
нагружения трубы сжимающими напряжениями.
М
Рис. 74. Эпюра деформации при гнутье с подсадкой
На рис. 74 представлена эпюра деформации для случая подоб-
подобного нагружения трубы сложением сил, образованных изгибаю-
изгибающим моментом М и дополнительной силой Ро. Такое нагружение
и приводит к уменьшению утонения наружной стенки и к неко-
некоторому утолщению внутренней стенки гиба.
Поэтому в последнее время было предпринято несколько по-
попыток создать установки для гнутья труб с подсадкой металла
стенки трубы при изгибе. В ЦНИИТМАШе под руководством
д-ра техн. наук. Е. Н. Мошнина была создана установка для гнутья
с подсадкой. Подобная установка была разработана и в ВПТИ
Энергомаша инж. Б. М. Калявкиным. Эти установки были рас-
рассчитаны на трубы малого диаметра, применяемые в котлострое-
нии. Для труб большого диаметра, широко применяемых при
строительстве химических и нефтеперерабатывающих предприя-
предприятий, в 1964 г. были изготовлены опытные образцы станков для
гнутья отводов диаметром до 325 мм (рис. 75). Они разработаны
инж. И. Н. Альбовым в институте «Гипростроммеханизация».
В отличие от прочих станков они снабжены специальным
устройством, которое за счет создания противодавления может
изменять толщину стенок.
133

На рис. 76 дана схема гнутья трубы с подсадкой на станке
института «Гипростроммеханизация». Как видно из схемы станка,
труба подается телескопическим гидроцйлиндром /, перемещаю-
перемещающим траверсу 3 вдоль направляющих 2. Труба 4" закреплена на
специальном патроне траверсы. Изгибается труба води лом 5,
укрепленным на валу 6, в которое упирается свободный конец
трубы. Усилие, необходимое для осадки, создается демпфирующим
гидроцилиндром 8, связанным с нижним сектором 7 вала водила.
Рис. 75. Станок для гнутья отводов с подсадкой
В результате взаимодействия моментов Ми и Мо, вызванных уси-
усилиями гидроцилиндров подачи Рп и демпфера Ро, напряжения и
деформации в стенке трубы распределяются так, как это показано
на рис. 74. Регулируя соотношения давлений в цилиндрах 1 и 8,
можно изменять величину деформации стенки, что дает возмож-
возможность получить отводы с равнопрочной стенкой.
Все операции, кроме укладки заготовки на опорные ролики
и съема готового отвода, полностью автоматизированы, установка
работает в следующей последовательности. Трубу устанавливают
на опорных роликах станка и, нажимая на конечный выключа-
выключатель, укрепленный на стойке одного из роликов, включают соот-
соответствующий золотник. Масло от насоса низкого давления начи-
начинает поступать во внутреннюю полость цилиндра подачи, двигает
заготовку через индуктор до упора в водило и заводит в нее за-
зажим. После того как труба зажата, переключают золотники ра-
рабочей подачи цилиндра. Масло от насоса высокого давления начи-
начинает поступать в рабочие полости подачи и демпфера. Одновре-
Одновременно включается индуктор и производится гнутье трубы.
Схема гнутья с подсадкой на станке ВПТИ Энергомаша ана-
аналогична вышеописанной. На станке ЦНИИТМАШа осадка осу-
134

ществляется за счет разности скоростей подачи трубы и поворота
суппорта. Усилие осадки создается и регулируется дросселем.
После достижения заданного угла гиба конечный выключатель
ограничения хода отключает индуктор и золотники. Откреплен-
Открепленный отвод ложится на опорный стол. После снятия готового отвода
конечный выключатель обратного хода переключает золотники
и механизмы возвращаются в исходное положение.
Установку испытывали на трубах диаметром 219 мм с толщи-
толщиной стенки 8 мм. Нагревательный индуктор питался от генера-
8
Рис. 76. Схема станка для гнутья труб с под-
подсадкой
тора мощностью 100 кет с частотой 2500 пер/сек. Гнутье труб про-
производилось с радиусом кривой 2О. У полученных в процессе испы-
испытания отводов эллипсность не превышала 4 %. В начале гиба на
некоторых отводах имелась незначительная складка, вызванная
неравномерностью температурного режима.
Для устранения подобных недостатков необходим тщательный
контроль температурного режима. Для определения толщины
стенки в гибе отвод разрезали на скорлупы. Замеры показали, что
при гнутье с давлением подсадки, равном до 20% давления по-
подачи, толщина наружной стенки трубы составляла примерно
6,5—7 мм, т. е. имеет место утонение, не превышающее 18%. Тол-
Толщина стенки трубы на внутренней части гиба достигла 10 мм,
т. е. утолщение составляет 20—25%. При давлении подсадки,
примерно равном 60% давления подачи, толщина наружной стенки
стала 7,5 мм, т. е. утонение примерно 9% — толщина внутренней
стенки 11 мм или утолщение 33%. Рабочая поверхность цилиндра
подачи установки больше, чем цилиндра демпфера, на площадь
штока, поэтому усилия не соответствовали давлениям. При
135

одинаковых давлениях в обоих цилиндрах усилие демпфера
составляет 75% усилия цилиндра подачи.
Таким образом, усилие осадки в приведенных примерах со-
составляло соответственно 15 и 45% усилия подачи.
При гнутье отвода с противодавлением 60% давления подачи
получалось некоторое смещение изгиба за счет сдвига. Заметное
смещение появилось, когда угол гиба превысил 45°. Чтобы из-
избавиться от этого искажения формы, следует в конструкцию уста-
установки ввести дополнительный подпорный ролик.
Испытания показали, что установка позволяет гнуть отводы
из трубных заготовок диаметром до 325 мм со стенкой, имеющей
равную прочность от внутрен-
внутреннего давления по всему пери-
периметру поперечного сечения изо-
изогнутого участка. Подобную схе-
схему можно применять и для труб
больших диаметров.
Аналогичные результаты бы-
были получены при испытаниях
установок для гнутья труб ма-
малого диаметра конструкции
ВПТИ Энергомаша и ЦНИИТ-
МАШа.
На станках с нагревом т. в. ч.
можно гнуть как цельноката-
цельнокатаные, так и электросварные тру-
трубы с прямым и спиральным
швом.
Рис. 77. Перемещение ролика при
гнутье на станках с нагревом т. в. ч.
К основным технологическим параметрам трубогибочных стан-
станков относятся усилия и скорости рабочих подач, мощность и тем-
температура нагрева. На рис. 77 показана схема сил, действующих
на трубу в процессе гнутья. Изгибающий момент, необходимый
для гнутья трубы, может быть определен из приведенной выше
формулы B7).
Проведенные исследования показали, что для углеродистых
и низколегированных сталей предел текучести при температуре
900—1100° С равен ат = 300-^400 кгс/см2.
Усилие продольной подачи может быть с достаточной точностью
определено из условия
При определении положения отклоняющего ролика и усилия
поперечной подачи необходимо учитывать, что приближение от-
отклоняющего ролика к индуктору приводит к резкому увеличению
напряжений сдвига от перерезывающих сил, вызывающих увели-
увеличение эллипсности.
136

Автором совместно с аспирантом И. Н. Альбовым проведены
исследования по определению сдвига в зависимости от плеча от-
отклоняющего ролика (рис. 78). Относительная величина сдвига
определялась как отношение диагоналей координатной сетки в ней-
нейтральной зоне. На графике по оси абсцисс отложено отношение
расстояния между индуктором и отклоняющим роликом Ь к ра-
радиусу гиба /?.
Проведенные эксперименты и анализ работы станков позво-
позволили сделать вывод, что для обеспечения наиболее оптимального
соотношения усилия поперечной подачи и положения отклоняю-
отклоняющего ролика расстояние Ь (рис. 77) от индуктора до отклоняющего
ролика должно быть равно
4-+^) 0,707, I
где йрол — диаметр отклоняющего Ш
ролика. ,05
Усилие подачи отклоняющего
ролика '•"*
М 1,03
р _^_
мп~~ ^ •
юг
\
—
\
ч
¦мм
0,5
0,7 0,9 1,1 1/К
Рис. 78. График деформации сдвига
при гнутье с отклоняющим роликом
Скорость подачи отклоняющего
ролика переменна и изменяется от
максимума в момент начала гнутья
до нуля при выходе ролика на кри-
криволинейный участок. Скорость отклоняющего ролика может быть
определена как производная по времени от расстояния Н, прой-
пройденного роликом:
Ш
где
Величина пройденного расстояния
и = нх + к
Нх = К' A —соз а) — стрелка изогнутого участка;
Л2 = {I — Я' 5Ш а) 1§ а — расстояние от хорды изогнутого
участка до ролика.
Таким образом, получим
I
/О
сов а -
з1п а
сое а
Угол поворота а зависит от времени подачи и равняется
где к =
137

Подставляя значение а в формулу Н и дифференцируя по вре-
времени, получим
_ Иг—Я'к 5Ш/г*
Подставляя значение к и приравнивая I = О, получим началь-
начальную скорость гиба:
где/?'=^+4; /. = ^0—ТП
Таким образом, в начальный момент гиба окончательно получим
гч •
Скорость гнутья определяется скоростью продольной подачи
трубы, которая зависит от времени нагрева и определяется мощ-
мощностью нагревательной установки. В табл. 12 даны режимы гнутья
для труб из легированных и конструкционных сталей.
По данным Г. Я- Маргулиса, гнутье труб диаметром 57—219мм
из нержавеющих сталей 1Х18Н9Т, Х18Н10Т, Х17Н13М2Т и
Х18Н12М2Т на станках с нагревом т. в. ч. имеет одну особен-
особенность. Она заключается в том, что охлаждение зоны изгиба произ-
производится воздухом, который подается через отверстия в специаль-
специальном индукторе. Это сокращает время пребывания изгибаемой
трубы при температуре 500—700° С и тем самым предотвращает
появление трещин.
Зависимость между мощностью нагревательной установки и
скоростью продольной подачи определяется формулой
р _ упрРЬ
1,356 т) '
где Vпр — скорость продольной подачи трубы;
т) — к. п. д. нагревательной системы.
К- п. д. системы нагрева определяется потерями энергии
в устройствах питания индуктора и потерями в индукторе, которые
по рекомендациям, приведенным в работе [40], могут быть опре-
определены для полого цилиндра по формуле
где ех и р2 — удельные сопротивления индуктора и трубы;
М — функция сопротивления, зависящая от толщины
стенки, глубины проникновения тока и радиуса
гиба.
138

Таблица 12
Рекомендуемые режимы гнутья труб на станках с нагревом т. в. ч.
Марка стали
Наружный
диаметр и
толщина
стенки трубы
в мм
Высоколегированные
Х18Н10Т
Х17Н13М2Т
0Х17Н16МЗТ
189X4,5
108X5,5
114X7,0
133X6,0
159X6,0
219X12,0
219X17,0
273X17,0
83X3,5—4,0
108X4,0
152X6,0
68X13,0
102X17,0
89X3
108X5
159X6
102X16
Расходуемая
мощность
в кет
Скорость
продольной
подачи
в мм/сек
нержавеющие трубы
30—40
30—40
50—60
40—50
50—60
70—80
100—110
110—120
30—40
30—40
60,0—70
70—80
80—90
30
40—45
60—70
80—90
1,8—2,0
1,2—1,4
0,2
1,0—1,2
0,8—1,0
0,5-0,7
0,5—0,6
0,5—0,6
1,7—1,8
1,6—1,7
0,8—0,9
1,2—1,4
0,6—0,8
1,6
1,3
0,8—0,9
0,25—0,3
Стальные крекинговые трубы
Х5М; Х5ВФ
219X7,0
219X9,0
219X14
273X12
273X14
60—700
70—80
90—100
120—130
120—130
1,10—1,25
0,9—1,0
0,7—0,8
0,6—0,7
0,5—0,6
Толстостенные трубы
Ст. 20
15ХМ; ЗОХМА
83X14
102X16
102X22
127X19
127X28
159X28
180X28
89X17
60—70
70—75
70—75
70—75
75—80
80—90
90—100
50—60
1,0—1,2
0,9—1,1
0,8—1,0
0,8—1,0
0,6—0,7
0,5—0,6
0,4—0,5
0,8—0,9
Температура
нагрева
в °С
1100—1150
1100—1150
1100—1150
1100—1150
1100—1150
1100—1150
1050—1150
1050—1150
1120—1170
1120-1170
1120—1170
1130—1180
1130—1180
1130—1180
1150—1200
1150—1200
1150—1200
950—900
900—950
900—950
900—950
900—950
900—950
900—950
900—950
900—950
950—1000
930—960
139

Зависимость этих факторов и полного к. п. д. индукционного
нагревательного устройства от отношения диаметра заготовки
к глубине проникновения тока характеризуется кривыми, при-
приведенными в работе [40]. Очень важно правильно выбрать при
нагреве частоту тока нагревательного устройства. Надо учиты-
учитывать, что глубина проникновения тока при повышении частоты
уменьшается и, следовательно, уменьшается толщина слоя, в ко-
котором генерируется тепло. Глубинные же слои прогреваются
только в результате конвективной теплопередачи, что приводит
к снижению к. п. д., к увеличению времени, необходимого для
нагрева. Таким образом, для
получения наиболее высокого
к. п. д. нагревательного устрой-
устройства необходимо, чтобы размеры
трубы (диаметр, толщина стен-
стенки) и частота тока были согла-
согласованы.
Частота тока для труб может
быть определена из формулы
12 5 10 20 50100200 5001000 Л мм
Рис. 79. Оптимальные частоты
для нагрева полуцилиндров
4,4-
(!¦«-в) в'
где EГ — удельное сопротивле-
сопротивление материала трубы.
Формула применима при соблюдении следующих условий:
б «А;
«1,
где А — глубина проникновения тока.
На рис. 79 даны графики для выбора оптимальных частот при
нагреве труб в зависимости от диаметра и толщины их стенки.
Глубина проникновения тока в металл определяется по формуле
А = 5030
М
см,
где \х, — магнитная проницаемость.
У стали, нагретой до температуры 800—1200° С (необходимей
для получения пластического состояния), глубина проникновения
А =
50-^60
-=- см.
VI
У станков для гнутья труб диаметром до 529 мм при толщине
стенки до 15—25 мм наиболее оптимальным являются частоты
1000—2500 пер/сек. Оборудование, работающее на этих частотах,
серийно выпускается промышленностью.
140

Качество гнутья зависит от ширины рабочей шины индуктора
и зазора между индуктором и трубой. Зазор выбирают не более
5—15 мм по диаметру.
Для получения гибов высокого качества ширина нагретой до
пластического состояния зоны не должна превышать (для радиу-
радиусов гиба порядка 2—ЗО) 1,5 толщины стенки трубы. Увеличение
ширины нагретой зоны приводит к снижению устойчивости стенки
и образованию гофр.
Для получения гибов постоянной кривизны необходимо, как
указывалось выше, чтобы скорость поперечной подачи изменялась
равномерно. Контроль радиуса и угла гиба производится при
помощи радиусоугломера.
Практически на станках средней модели для гнутья труб диа-
диаметром до 300 мм регулирование производится вручную, при по-
помощи реостата в цепи возбуждения электродвигателя поперечной
подачи.
Ведутся разработки автоматических действующих следящих
систем для контроля за радиусом гиба. Одна из таких систем
предложена автором совместно с инж. И. Н. Альбовым и В. А. Кра-
совицким.
Устройство для управления процессом изгибания труб на
трубогибочном станке преимущественно гю большому радиусу
гиба имеет целью автоматизировать управление подачей нажим-
нажимного ролика. По своему конструктивному исполнению это устрой-
устройство вписывается в габариты станка; оно просто в настройке
и управлении.
Устройство (рис. 80) состоит из рычажно-кулачковой системы,
смонтированной между приводом продольной подачи трубы и ка-
кареткой нажимного ролика 12. Рычажно-кулачковая система вклю-
включает в себя качающийся на опоре 3 двуплечий рычаг 4. Одно
плечо этого рычага шарнирно связано со стержнем 5, имеющим
вертикальное перемещение в направляющей 6. На конце стержня
имеется ролик 7, взаимодействующий с качающимся кулачком 8,
задающим постоянство кривой изгиба, и сочлененным приводом /
с продольной подачей трубы. Другое плечо рычага 4, несущее
на конце кулису 9, шарнирно сочленено с контрольным стерж-
стержнем 10, имеющим вертикальное перемещение в направляющей 11.
Этот стержень связан с кареткой нажимного ролика 12 при
посредстве огибающего блок 13 на стержне 10 гибкого элемента 14,
соединенного с командным органом 15, управляющим механизмом
поперечной подачи. Для гнутья с любым радиусом опора 3 двупле-
двуплечего рычага 4 выполнена переставной по прорези этого рычага,
что позволяет изменять длину его плеч.
Конструктивное решение предлагаемого устройства принято
на следующем обосновании.
Как известно, процесс изгибания трубы до того момента,
когда нажимной ролик выходит на криволинейный ее участок,
141

отличается тем, что для обеспечения заданного радиуса гиба
ролик должен иметь переменную скорость V — / (/)¦ Часть трубы,
прошедшая через индуктор, вращается вокруг точки, находя-
находящейся на линии пересечения плоскости гиба и плоскости индуктора
на расстоянии, равном радиусу гиба от оси трубы, причем угловая
скорость этого вращения
где у„ — скорость продольной подачи.
Рис. 80. Следящая система для контроля радиуса гиба
Таким образом, если кулачок 8 системы, в которой размеры А
и Г (Г — расстояние от оси кулачка 8 до стержня 5), кратные
соответственно расстоянию от оси нажимного ролика до индуктора
и радиуса гиба внешней образующей, вращается с угловой ско-
скоростью, кратной скорости продольной подачи трубы, то осевая
скорость стержня 5 в любой момент времени будет кратна ско-
скорости подачи нажимного ролика, обеспечивающей постоянный
радиус гиба под индуктором.
Габариты устройства могут быть подобраны таким образом,
что контрольный стержень 10 будет иметь в любой момент времени
скорость • в 2 раза меньшую, чем скорость подачи каретки 12
нажимного ролика 2, которая обеспечивает постоянный радиус
гиба.
В системе гибкий элемент 14, соединенный с командным ор-
органом 15, остается неподвижным тогда, когда скорость каретки 12
нажимного ролика равна удвоенной скорости контрольного
стержня 10. Он смещается вверх, когда скорость каретки меньше
этого значения, и вниз, когда превышает его. Таким образом,
142

командный орган в любой момент обеспечивает скорость каретки
нажимного ролика, в 2 раза большую, чем скорость контроль-
контрольного стержня, что обеспечивает постоянный радиус гиба.
Для изменения радиуса гиба опору 3 рычага 4 переставляют
вдоль его оси, изменяя при этом скорость контрольного стержня 10,
а следовательно, и скорость подачи каретки нажимного ролика.
Скорость вращения кулачка изменяется при помощи передачи
от привода /.
Кратность размеров изгибаемой трубы и кулачка, а также
угловых скоростей и вращения кулачка приводит к тому, что
нажимной ролик выходит на криволинейную поверхность трубы;
одновременно с тем, стержень 5 останавливается, останавливая
каретку нажимного ролика. С этого момента начинается стационар-
стационарный период обработки трубы.
В настоящее время ВПТИ Энергомаш совместно с ВНИИСТом
разработали проект станка для гнутья труб с нагревом т. в. ч.
диаметром 630—1020 мм, с толщиной стенки до 20 мм для
максимального диаметра труб.
В результате развития индустриальных ме-
Прессы для гнутья тодов строительства и прогресса в элек-
горячей>Спротяжки тросварке при монтаже трубопроводов со-
сокращено до минимума применение фланце-
фланцевых соединений труб. Возросло количество трубопроводов, из-
изготовленных из набора прямых труб и отводов, с разными углами
гиба. Монтаж трубопровода, таким образом, сводится к сварке
прямых и криволинейных участков труб. При таком способе
монтажа изготовление криволинейных участков труб переносится
со стройки на завод, где можно механизировать процесс гнутья.
Одним из рациональных способов массового изготовления
крутоизогнутых отводов диаметром 152—630 мм, с отношением
-р- = 0,016 является гнутье способом горячей протяжки. Отводы
изготовляют из стальных горячекатаных труб по ГОСТу 8732—58,
качество и механические свойства которых соответствуют ГОСТу
8731—58. Кроме того, НИИ Монтажспецстроя на Люберецком
заводе монтажных заготовок были произведены исследования ио
гнутью электросварных труб по ГОСТам 1753—53 и 1415—61
горячей протяжкой. Установлено, что электросварные трубы
могут быть согнуты по /? = \,ЪДУ при расположении сварного
шва только на внешней части гиба, т. е. в зоне наименьших
окружных деформаций растяжения.
В настоящее время отводы изготовляются главным образом
из углеродистой стали. На этом же заводе были согнуты трубы
диаметром 133, 159 и 168 мм из сталей Х5М и 1Х18Н9Т.
Отрезок трубы надевают на штангу, соединенную с рогообраз-
ньш сердечником (рис. 81), после чего, начиная с конца, распо-
расположенного ближе к сердечнику, заготовка подвергается нагреву
143

и одновременно, под действием приложенной силы, наталкивается
на сердечник. Сердечник имеет форму согнутого конуса с эксцен-
эксцентрично увеличивающимся диаметром, поэтому по мере прибли-
приближения к концу труба, проходя под действием перемещающей ее
силы по сердечнику, гнется и одновременно калибруется по необ-
необходимому диаметру. При этом наиболее удаленная от оси образу-
Рис. 81. Схема гнутья труб способом горячей протяжки;
/ — труба-заготовка; 2 — рогообразный сердечник; 3 — положение заготовок до начала
гнутья; 4 — процесс гнутья на сердечнике; 5 — окончание гнутья двойника; 6 — двой-
двойник; 7 — угольник
ющая внешней части гиба не изменяет своей первоначальной
длины и претерпевает только изгиб, а наиболее удаленная обра-
образующая на внутренней части гиба, получая продольное сжатие
и поперечное растяжение, изгибается и увеличивается по диа-
диаметру. В зависимости от радиуса гиба диаметры отводов на 30—
50% превышают диаметры труб.
В отечественной практике освоено
изготовление отводов этим спо-
способом из бесшовных горячеката-
горячекатаных и холоднотянутых труб по
ГОСТам 8732—58 и 8734—58 диа-
диаметром до бООД^.
Особенностью процесса изго-
изготовления отводов протяжкой яв-
является то, что в очаге деформа-
деформации происходят одновременно экс-
эксцентричная раздача трубы-заго-
трубы-заготовки и изгиб, в результате кото-
которых толщина стенки трубы остается
неизменной, равной толщине стен-
стенки исходной заготовки.
Как видно по сетке (рис. 82), нанесенной на наружной поверх-
поверхности заготовки, деформации сжатия и растяжения на внешней
части гиба (при а = 0) практически отсутствуют; по мере увели-
увеличения угла а. деформации увеличиваются до максимального зна-
значения при а = 180°.
144
Рис. 82. Деформация волокон при
горячей протяжке через рог

Поперечные прямые линии, параллельные до гнутья, остаются
прямыми и после гнутья, но они поворачиваются относительно
друг друга и не совпадают с центром кривизны отвода на угол
сдвига |3. Замеры показывают, что для отводов с Я = Ду угол
Р = 9-И0°, а при /? = \,5ДУ угол р = 6,5. В результате сдвига
в передней и задней частях отвода после гнутья появляются
отрезки размерами ахи а2,которые являются отходами. Чем меньше
радиус гиба, тем больше величина отходов. Так, при Я = Ду
отходы достигают 8—12%, а при # = \,ЪДУ от 3 до 5%.
В зависимости от длины трубы заготовки можно получить
двойник (угол гиба 180°) и угольник (угол гиба 90°), радиус
гиба и диаметр которых зависят от диаметра заготовки и размеров
сердечника.
Данный способ обладает следующими преимуществами: пред-
представляется возможным гнуть трубы с малыми радиусами гиба
# = A -^ 1,5) Ду; сокращается трудоемкость изготовления криво-
криволинейных участков.
По сравнению со сварными коленами при Д = 100 мм в 2
раза, а при Д = 300 мм в 4 раза. По сравнению с гнутьем в горя-
горячем состоянии при набивке песком при Д = 100 мм в 3,4 раза,
а при Д = 300 мм в 5,2 раза.
В пределах допуска обеспечивается получение одинаковой
толщины стенки по длине сечения вне зависимости от радиуса
гиба, если не требуется одинаковая толщина стенки, применение
двойников и угольников, полученных протяжкой, приводит к пере-
перерасходу металла.
Отличие способа заключается в том, что изогнутая труба
не имеет прямолинейных участков.
Весь цикл изготовления угольников состоит из следующих
операций: резка труб на заготовки, горячая протяжка на прессе;
резка двойников на угольники и обработка торцов; правка торцов.
Так как гнутье осуществляется в условиях цеха, то можно
обеспечить наибольшую точность при торцовке и снятии фасок
под свар*ку и, таким образом, улучшается качество сварного
соединения криволинейного участка с прямолинейным.
Постоянство геометрических параметров угольников зависит
как от постоянного температурного режима нагрева заготовки
и скорости, так и от колебаний механических свойств и химиче-
химического состава металла заготовки, разностенности и отклонения
по диаметру заготовки.
Перегрев вызывает складкообразование, излишняя скорость
перемещения заготовки — овальность двойника, большие усилия
протяжки — быстрый износ и искривление сердечника. Опыт
показывает также, что с увеличением толщины стенки трубы
возможность образования гофр уменьшается.
Технологический процесс не оказывает существенного влия-
влияния на изменение механических свойств металла.
Ю А. И. Гальперин 1017 145

А. Г. Камерштейн и В. М. Орлов исследовали влияние горя-
горячей протяжки на изменение предела текучести, предела прочности,
относительного удлинения и ударной вязкости металла трубы.
Из труб-заготовок и согнутых колен были вырезаны и испытаны
в лабораторных условиях образцы Гагарина и нестандартные
образцы Менаже. Анализами химического состава металла труб-
трубных заготовок и готовых изделий было установлено, что микро-
микроструктура и химический состав металла труб и изделий из Ст. 20
также не изменяются.
При испытании колен, изготовленных из паропроводных труб
диаметром 219—325 мм, установлено, что они разрушаются лишь
„л при давлениях соответственно
280—240 кг/см%. Это указывает
на их высокую прочность.
Одним из важных показате-
показателей, характеризующих проч-
прочность колен, является степень
отклонения толщины их стенок
от номинального размера (раз-
|
1
о
I
I
20
/
V
г
©
е
ч
\
\
/
л
/-
->-
д рр (р
0т*лонение толщины сшнкикален ностенность); поэтому было про-
от номинального значения
Рис. 83. График отклонения толщины
стенок колен от номинальных величин
изведено исследование разно-
стенности колен и влияния тех-
технологического процесса их изго-
изготовления на изменение толщи-
толщины стенок изгибаемых труб. Установлено, что разностенность при
гнутье способом горячей протяжки незначительна.
Замерами выявлено, что имеются-отклонения от первоначаль-
первоначальной толщины стенки. Среднее изменение толщины стенки на вогну-
вогнутой и выпуклой сторонах примерно одинаково. Толщина стенки
по оси гиба колена зачастую значительно больше, чем с вогнутой
и выпуклой сторон. На рис. 83 приведен график отклонений
толщин стенок колен от номинальной величины.
Колено разрезали в продольном направлении на четыре части;
при этом линии разреза проходили по наружной образующей,
внутренней образующей и на разных расстояниях между ними.
Была произведена разметка отвода в десяти поперечных сечениях,
и в этих точках были сделаны замеры толщин.
Как видно из графика, толщина стенки большинства колен
выше (•+) или ниже (—) номинального значения на 4—5%. От-
Отклонения 12—13% наблюдаются редко.
Точность получаемых размеров после гнутья зависит от кон-
конфигурации рогообразного сердечника и режима нагрева трубной
заготовки. При протяжке трубы по сердечнику в местах пере-
перегрева стенки труб происходит чрезмерное утонение и в результате
получается разностенность, по толщине превышающая допуск.
При перегреве заготовки, находящейся на рогообразном сер-
сердечнике в зоне небольших деформаций, и по боковым образующим
146

сердечника в зависимости от степени нагрева образуются гофры
либо начинается разрыв заготовки. Перегрев заготовки на наруж-
наружной части гиба приводит к утонению стенки.
При перегреве заготовки в конце, который расположен в на-
начале изгиба сердечника, обычно происходит выпучивание с по-
последующим образованием гофр. Величина радиуса гиба на ко-
колене в зависимости от режима нагрева заготовки колеблется
на 10%, а иногда и более. В последнее время на Люберецком заводе
Рис. 84. Схема деформаций при гнутье труб способом горячей
протяжки
монтажных заготовок инж. А. С. Витенбергом и В. Е. Леонто-
вичем внедрены новые рогообразные сердечники, которые поз-
позволили получать отводы со стабильным радиусом гиба. Максималь-
Максимальное отклонение до 5%.
Наружный диаметр трубы-заготовки подсчитывается, как пред-
предложено акад. Н. А. Доллежалем, исходя из того, что у согнутой
трубы толщина стенки равна исходной толщине заготовки и длина
наиболее удаленной от оси образующей внешней части гиба равна
длине заготовки (рис. 84):
Дзаг = Ддв
0,5
Р
где р =
Дде
Дзаг — наружный диаметр трубы-заготовки в мм;
Да« — наружный диаметр двойника в мм.
Исходя из требуемого наружного двойника Ддв и радиуса
гиба /?, определяют по формуле Дзае, а затем согласно ГОСТу
выбирают ближайший меньший диаметр трубы-заготовки.
Из уравнения видно, что диаметр трубы-заготовки меньше
диаметра угольника.
10+ 147

Формула, предложенная акад. Н. А. Доллежалем, не учиты-
учитывает толщины стенки, что приводит к неточным результатам
при выборе трубы-заготовки для толстостенных отводов. Исходя
из условия, что в процессе протяжки деформации по толщине
стенки и срединной поверхности на внешней части гиба практи-
практически отсутствуют, д-ром техн. наук В. Д. Тараном и канд. техн.
наук Р. И. Тавастшерном [35] предложена уточненная формула:
п -
где б — толщина стенки отвода.
Средний коэффициент относительного кольцевого растяжения
по диаметру зависит от радиуса гиба:
что
ерасч =Ту
изаг
Подставив значение Оэаг из предыдущей формулы, получим,
О/
ерасч = ~р~ /о •
Подсчитывая этот коэффициент для различных радиусов гиба,
получим следующие значения: К = И — грасч = 50%, К =
= \,Ю — грасн = 33% и # = 2,5Д, — ерасч = 22%, причем
максимальное значение относительного кольцевого растяжения
будет на внутренней образующей и составит двукратное при-
приведенное значение.
Расчетная длина трубы-заготовки определяется исходя из
условия неизменяемости объема металла трубы до и после гнутья;
при этом изменением плотности металла в процессе гнутья пре-
пренебрегают:
, я(Р-б)
Для обработки торцов после гнутья расчетную длину заготовки
увеличивают на 10—12%.
Максимальное значение коэффициента продольного сжатия,
которое находится на внутренней образующей, составит
_ 1*н — 1-в о/
где Ьн = л (Я + 0,5Одв) — длина образующей на внешней части
гиба, наиболее удаленной от оси;
К — п (К — 0.5О<?«) — длина образующей на внутренней
части гиба, наиболее удаленной от
оси.
148

Подставив эти значения, получим
-100%,
еж ^ _|_ 0,5О,
заменив через относительный радиус изгиба Яш получим окон-
окончательно
При радиусе гиба, равном О, 1,50 и 2,5О, коэффициент макси-
максимального относительного продольного сжатия соответственно
равен 67, 50 и 33,3%.
Температурный режим при протяжке труб дан в табл. 13.
Таблица 13
Температурный режим процесса протяжки труб
Марка стали
Ст. 3; 10; 20
40
Температура начала
протяжки в "С
1050—1100
1000—1050
Температура протяжки в °С
не выше
830—850
850—870
не ниже
760—780
730—750
Исходя из картины деформаций трубы в процессе гнутья
на сердечнике целесообразно наибольший нагрев заготовки про-
производить на внутренней части гиба, где имеют место наибольшие
V3 - остальные
5)
Рис. 85. Рогообразные сердечники для отводов:
а — для Я = \,5пу; б — для /? = Ру
продольные деформации сжатия. При этом температура нагрева
должна меняться в зависимости от радиуса гиба.
Размеры труб-заготовок для изготовления угольников при-
приведены в табл. 14.
Размеры сердечника зависят от диаметра и материала изги-
изгибаемой трубы радиуса гиба, а конструкции их различны. На
рис. 85 показаны конструкции сердечников Люберецкого завода
149

Таблица 14
Размеры труб-заготовок для изготовления угольников
способом горячей протяжки
Размеры угольников в мм
Наружный диаметр
и толщина стенки
133X5
136X6
159X6
159X8
159X11
168X6
168X8
219X7
219X9
219X11
219X14
273X9
273X12
325X9
325X11
325X14
377X10
377X12
426Х 10
426X14
529Х 10
529X14
Радиус гиба
190
190
225
225
225
225
225
300
300
300
300
375
375
300
300
300
350
350
400
400
500
500
Размеры заготовки в мм
Наружный диаметр
и толщина стенки
95X5
95X6
114X6
121X8
121X11
121X6
121X8
168X7
168X9
168X11
168X11
194X9
194X12
219X9
219X11
219X14
245X10
245X12
273X10
273X10
351X10
351X14
Длина трубы
на один двойник
950
950
ИЗО
1050
1050
1150
ИЗО
1465
1465
1465
1465
1840
1800
1760
1760
1760
2000
2000
2400
2400
2800
3940
монтажных заготовок для угольников диаметром до 600 мм при
наиболее оптимальном радиусе гиба /? = Ю и /? = 1,51); в
табл. 15 даны размеры сердечников этого же завода.
Любой сердечник имеет хвостовик такой длины, чтобы он
выходил за нагревательную печь.
Сердечники изготовляются из жаропрочной и жаростойкой
стали ЭИ316, имеющей следующий химический состав: до 0,4% С;
0,5—1,5% 81; 0,3—0,8% Мп; 22—26% Сг; 11—13% №;доО,03%5;
до 0,03% Р, или из стали ЭИ319 и ЭИ69 путем отливки по деревян-
деревянным моделям.
После отливки рабочую поверхность сердечника зачищают
шлифовальным кругом электрошлифовальной машинки до чи-
чистоты не ниже 3-го класса. Для этого отливка устанавливается на
стенде, на котором можно поворачивать сердечник вокруг оси
хвостовика и осуществлять перемещение в вертикальной пло-
плоскости .
Контроль формы сердечника производится шаблонами и кали-
калибровочными кольцами. Деревянная модель для отливки сердечника
изготовляется с учетом усадки, зависящей от материала сердеч-
сердечника.
150

Таблица 15
Размеры рогообразных сердечников для изготовления крутоизогнутых отводов
Относитель-
Относительный радиус
кривизны
отводов
У? = 1,50^
Примем
строительных
Размеры от-
отводов в мм
йхЗХК
133X5X190
152X6X225
159X6X225
168X6X225
219X7X300
273X9X375
325X9X300
377X10X350
426X10X400
529X10X500
630X10X600
Размеры труб-
заготовок в мм
4НХЗХ1
95X5X950
114X6X1000
114X6X1130
121X6X1150
159X7X1520
194X9X1840
219X9X1800
245X10X2000
273X10X2400
351X10X2800
377X10X3400
й«
82
99
99
106
142
173
198
225
249
320
350
а в и е. По материалам Люберецкого
работ СССР.
д.
85
102
102
109
145
176
203,5
228
256
333
359
завода
95
112
114
122
150
197
226
256
290
371
415
Л,
107
124
129
137
180
223
261
302
345
428
505
а,
117
134
140
149
197
244
287
332
380
470
560
монтажных
Размеры сердечников в
<<<
—
—
—
—
—
303
352
401
495
595
О
122
140
147
156
205
255
307
356
406
503
608
240
277
286,5
289
382
483
462,6
538,5
613
765
915
—
—
—
—
—
300
350
400
500
600
<
—
—
—
—
—
146,5
172
197
247,5
297
заготовок Министерства
ММ
К.
310
366
373
383
502
630
650
708
806
1120
1210
—
—
—
—
—
453,5
530
603
754,5
905
монтажных
к
19
19
22,5
23,5
30
39,5
—
—
—
—
К,
15
13
16
17
25
31
—
—
—
—
Р
52
51
58
63
86
110
—
—
—
—
и специальных
а"
—
—
—
—
18
18
18
20
20

Восстановление изношенных сердечников производится на-
наплавкой электродами ЭНТУ-3, которая хорошо противостоит
истиранию при высоких температурах.
При мелкосерийном производстве гнутье труб небольшого
диаметра горячей протяжкой можно производить на обычных
протяжных станках, у которых рабочий ход в 1,3—1,5 раза больше
длины трубы-заготовки. На станок вручную устанавливают только
по одной заготовке, требуется много ручного труда; поэтому
наиболее целесообразно гнутье производить на специальных
горизонтально-гидравлических прессах типа СГК-1, К.П-4, П1031.
11 10
'9 6 7
Рис. 86. Схема горизонтально-гидравлического пресса
Отличаясь по конструкции, все эти пресса основаны на схеме
горизонтального пресса, акад. Н. А. Доллежаля.
Как видно из принципиальной схемы гидравлического пресса
(рис. 86), на станине установлены: главный цилиндр 2, куда
входит главный плунжер 3 с трубными захватами 4 на конце и два
цилиндра 8 малого диаметра с плунжерами 9. На этой же станине,
на расстоянии, несколько большем максимальной длины трубы-
заготовки, установлены две пары гидравлических замков —
передние 5 и задние 6. Через пустотелый главный плунжер про-
проходит шток //, к переднему концу которого прикреплен рас-
расширяющийся рогообразный сердечник /; шток неподвижно за-
закрепляется относительно станины пресса замками 5 и 6.
Рабочий ход при протяжке трубы-заготовки 10 на сердечнике
осуществляется парой главный цилиндр 2—плунжер 3. Давле-
Давление рабочей жидкости в цилиндре создается поршневыми насо-
насосами. Обратный холостой ход главного плунжера осуществляется
двумя вспомогательными парами цилиндр 8—плунжер 9 малого
диаметра, которые связаны с главным плунжером траверсой 7.
Процесс протяжки производится в следующей последователь-
последовательности. До загрузки пресса главный плунжер 3 находится в край-
крайнем правом положении, а передние гидравлические замки от-
открыты. Зажигают горелки и нагревают сердечник; одновременно
со стеллажа производится зарядка штока заготовками. Когда
заготовка подвигается на задний конец штока, открываются
152

задние замки 6 и заготовка специальным ключом продвигается
по штоку в направлении сердечника. Закрыв задние замки 6
и открыв передние 5, заготовку проталкивают на свободную
часть штока за передние замки 5, после чего закрывают их. Затем
включают холостой ход главного плунжера и открывают задние
замки для надевания на шток следующей заготовки. Во время
холостого хода упор переднего замка не дает заготовке пере-
передвинуться влево. Таким образом, по всей длине штока — от
переднего замка до сердечника — надевают заготовки, и после
того как сердечник нагреется, включают рабочий ход главного
плунжера. Во время рабочего хода главный плунжер перемещает
все имеющиеся на штоке заготовки, а передняя начинает двигаться
по рогу, где производится ее гнутье. Когда все насаженные на
шток заготовки, за исключением двух-трех последних, пройдут
по сердечнику, включают оба плунжера 9 малого диаметра,
которые возвращают главный плунжер 3 в исходное положение.
После этого производится новая загрузка и цикл повторяется.
Во время движения по сердечнику заготовка нагревается от пла-
пламени форсунок или других источников тепла.
Согнутая на сердечнике труба падает на под печи и через
разгрузочное отверстие извлекается из нее. Для каждого размера
двойника устанавливаются свой шток и сердечник. Обслуживание
пресса производит оператор совместно с помощником.
Для правильного процесса гнутья необходима определенная
зависимость между температурой нагрева трубы-заготовки и ско-
скоростью ее протяжки, а также величиной трения трубы о рог.
Скорости протяжки устанавливаются опытным путём. В случае
недостаточного прогрева той части трубы-заготовки, которая
надвигается на сердечник, происходит потеря устойчивости стенок
и труба гофрится. Измерение температурного режима процесса
протяжки должно производиться приборами, а не по цвету на-
накаливания. Чем меньше трение между заготовкой и сердечником,
тем соответственно уменьшается потребное усилие для протяжки.
Поэтому внутреннюю поверхность заготовки перед установкой ее
на шток смазывают смесью графита с отработанным маслом.
Инж. И. И. Михлин на основе экспериментальных данных
рекомендует усилие пресса для протяжки выбирать по следующей
формуле:
Р = рР,
где Р — требуемое усилие пресса в кг;
р — коэффициент удельного давления, определенный опыт-
опытным путем и равный 10 кгс/мм2 для стали марок 10 и 20;
Р — поверхность торца заготовки в мм2.
Опытные данные потребных усилий и производительность
прессов для протяжки основных размеров двойников по данным
Люберецкого завода монтажных заготовок приведены в табл: 16.
153

Таблица 16
Усилия протяжки двойников и средняя производительность пресса
Тип
пресса
СГК-1
КП-4
&5-
1У
152X6
159X6
159X8
168X6
168X8
219X7
219X9
Требуемое
усилие
пресса в т
31
33
38
35
40
51
62
Средняя про-
изводитель-
изводительность за 7 ч
угольников
в шт.
200
180
120
160
120
130
120
Тип
пресса
КП-4
П-102
42
Л'
<и л «
а >*[
219X11
273X9
325X9
377X10
426X10
529X10
Требуемое
усилие
пресса в т
77
73
90
100
120
165
Средняя про-
изводитель-
изводительность за 7 ч
угольников
в шт.
90
90
75
65
45
35
При этом производительность дана для случая нагрева заготовок
в камерных печах. В настоящее время производятся работы по
переводу печей на газовое отопление.
Д-ром техн. наук В. Д. Тараном и канд. техн. наук В. И. Та-
вастшерна для определения усилия деформирования предложена
упрощенная формула
Р РК
где ов0 — предел прочности материала при начальной темпе-
температуре нагрева; при существующих режимах нагреза
для стали 20 аео = 15,5 и 18,5 кг/мм A55 и 185 Мн1м2)
соответственно для ^ = \,ЪДУ и \ДУ;
Рн — площадь поперечного сечения трубы-заготовки на
входе в очаг деформации в мм2;
К — коэффициент, учитывающий влияние деформирования
трубы-заготовки, равный отношению действительного
напряжения, возникающего при протяжке, к значе-
значению предела прочности при начальной температуре;
с некоторым запасом значение К — 0,8 при Я = \ДУ
и \,ЬДУ.
Получаемые по этой формуле усилия протяжки отличаются
от действительных замерных усилий на величину от 1,5 до 8,6%.
Рассмотрим конструкции прессов.
Пресс СГК-1, разработанный Гипронефтемашем, состоит из
двух спаренных горизонтально протяжных станков Минского
станкозавода им. Кирова (модели 7520) и ряда дополнительных
узлов. На прессе гнут в основном двойники диаметром Ду= 150 мм.
Возможна также одновременная протяжка двойников до 100,
80, 70 мм в два ручья на пресс СГК-1, причем по данным завода,
154

внедрившего эту конструкцию, по сравнению с горячей штам-
штамповкой экономия труб составляет 20—30%, снижение трудозатрат
в 2—2,5 раза.
Для гнутья двойников Ди = 200-^-350 мм служит пресс К.П-4
(работа на прессе КП-4 более затруднительна, чем на прессе
СГК-1), а для двойников Ду = 250-^600 мм — пресс П-102.
Последний является наиболее совершенным, так как на нем ме-
механизирована подача заготовок на рольганг. Прессы снабжены
печами, работающими на жидком топливе или газовом.
Пресс П-102 Одесского завода, горизонтальный, колонный,
состоит (рис. 87) из следующих основных узлов: неподвижной 8
и подвижной 9 траверс с рабочими цилиндрами 6, рабочих плун-
плунжеров 7, плунжеров обратного хода 11, механизма 5 подачи за-
заготовок, стеллажа /, передней стойки 15, механизма 2 загрузки
заготовок, цилиндра отсекателя силовых 12 и несиловых 16
замков, цилиндров 13 силовых замков, цилиндров 17 несиловых
замков, гидропривода 23, рольганга 4, трубных захватов 10, оправ-
оправки 14, рогообразного сердечника 20, опорных роликов 18 и 19,
печи 21 с выдвижным подом 22.
Для перемещения трубы-заготовки 25 масло по трубопроводу А
подается в рабочие цилиндры 6 и толкает через полые плунжеры 7
подвижную траверсу 9. При обратном ходе траверсы 9 масло
по трубопроводу Б поступает через плунжеры обратного хода //
во внутреннюю полость рабочих плунжеров 7 и перетекает
в рабочие цилиндры 6, а масло, находящееся в этих цилиндрах,
по трубопроводу поступает в бак.
Механизм 5 подачи заготовок состоит из каретки, установлен-
установленной на колесах. Привод каретки производится от электродвига-
электродвигателя, от которого через ременную передачу вращаются две звез-
звездочки. При помощи цепной передачи каретка перемещается вперед
для заряда заготовки и затем возвращается в исходное положение.
Ход каретки ограничивается конечными выключателями 1ПВ
и 2ПВ.
Механизм загрузки выполнен в виде сварной рамы с наклон-
наклонными направляющими для укладки заготовок (стеллажа). На
раме установлен цилиндр 3 с поршнем. При подъеме поршень
поворачивает коромысло и спускает передний отсекатель, заго-
заготовка может скатываться по наклонным направляющим на роль-
рольганг. При освобождении первой заготовки поднимается задний
отсекатель коромысла, который удерживает следующую трубу
от скатывания на рольганг.
Загрузка заготовок на рольганг происходит в сочетании с дви-
движением механизма подачи. При подаче кареткой заготовки путе-
путевыми выключателями переключаются золотники, установленные
на гидропанели, и масло поступает в цилиндр 3 для перемещения
поршня вниз. После подачи заготовки каретка механизма подачи
возвращается в исходное положение.
155

В зависимости от диаметра заготовки рольганги могут изменять
свое положение по вертикали. Установка рольгангов по высоте
производится при помощи винта, перемещающего тягу, повора-
поворачивающую коромысла 24. Установка оправки с дорном по оси
производится при помощи опорных роликов 18.
Рабочие цилиндры установлены в неподвижной траверсе 5,
снабженной силовыми замками 12 для крепления оправки 14.
Для того чтобы заготовка могла перейти с рольганга на оправку 14,
необходимо открыть эти замки. В результате подачи масла в ци-
цилиндры 13 по трубопроводу Г поршень перемещается, выдвигая
замки из паза, имеющегося на оправке. Ввиду различной длины
заготовки на оправке 14 имеется несколько пазов. При подаче
масла по трубопроводу В замки закрываются. Так как на прессе
гнут трубы ряда диаметров, штоки силовых замков имеют пере-
переменную длину. Во избежание поворота оправки с сердечником
во время освобождения силовых замков предусмотрены несило-
несиловые замки 16, которые включаются также гидравлическим путем,
посредством перемещения штока в цилиндрах 17. Несиловые замки
установлены на стойке, которая может перемещаться вдоль пресса
в зависимости от длины заготовки. На подвижной траверсе уста-
установлен трубный захват 10, который состоит из корпуса и четырех
передвигающихся в нем губок с пружинами. Длина хода губок
регулируется в зависимости от диаметра заготовки. Величина
хода подвижной траверсы фиксируется путевыми выключате-
выключателями 5ПВ и 6ПВ.
При перемещении заготовки механизмом подачи по оправке
она попадает в механизм захвата, губки которого имеют скосы.
При нажиме на скосы заготовка раздвигает губки и тем самым
имеет возможность перемещаться по штанге. После прохода
заготовки через захват пружины отжимают губки и они начинают
служить упорами. Таким образом, при движении подвижной
траверсы вместе с захватом перемещается заготовка по направ-
направлению к рогообразному сердечнику. Пресс укомплектован захва-
захватами двух размеров.
Настройка пресса производится на каждый типоразмер двой-
двойника. Электрическая схема управления допускает наладочный
и рабочий режим работы.
На прессе установлены четыре электродвигателя: Зм — вра-
вращения насоса (Л1Ф-35), подающего масло для управления работой
пресса, 4м — привод каретки, 1м — привод насоса (НПС-50),
подающего масло в плунжеры для рабочего хода подвижной тра-
траверсы, 2м — привода насоса ЛЗФ-100 для обратного хода по-
подвижной траверсы.
После протяжки на прессе передний конец двойника прини-
принимает форму овала. Искажение формы двойника возможно при нару-
нарушении температурного режима и износа сердечника и др. Поэтому
в холодном состоянии после резки двойника на угольники произ-
156

водится их правка в штампе, устанавливаемом на фрикционном
прессе. Учитывая пружинение, ручей штампа делают несколько
меньше наружного диаметра угольника.
Последнее время начинает применяться способ горячей про-
протяжки угольников на многоручьевых высокопроизводительных
прессах. Одной из таких установок является многоручьевой
гидравлический пресс П-1031, разработанный ЭК.Б НИИ Гос-
монтажспецстроя и Проектнефтеспецмонтажем (рис. 88).
Протяжка отводом может производиться с одним и тремя
сердечниками. Все операции рабочего цикла — загрузка, подача
труб-заготовок, съем отводов с сердечника — производятся меха-
механизированным путем.
Техническая характеристика трехрогого пресса П-1031
Номинальное усилие в/п 120
Ход траверсы в мм 2250
Скорость рабочего хода траверсы в мм/сек:
наибольшая 23
наименьшая 5
Скорость холостого хода траверсы в мм/сек ... 64
Размеры изготовляемых отводов в мм:
наименьший 108X4
наибольший 219X10.
Радиус гиба 1,5Оу
Габаритные размеры в мм 1200X2000X9500
Вес в кг 15 000
В настоящее время производительность такого пресса до-
достигает 300 шт. отводов диаметром 108x4 мм и 72 шт. диамет-
диаметром 210X10 мм в час. Суммарная мощность электродвигателей,
30 кет.
На одном из заводов пресс П-1031 реконструирован для одно-
одновременной протяжки девяти отводов диаметром 57 мм с наимень-
наименьшей толщиной стенки 2,2 мм. При этом удалось достигнуть про-
производительности до 5000 шт. в смену. Рогообразные сердечники
повернуты на 180° так, что изделие падает вниз.
Наряду с горизонтальными прессами известны также прессы
фирмы Тейлер Фордж (США) с вертикальным расположением
гидроцилиндра. Такое расположение позволяет производить
быструю перезарядку пресса. Нагрев трубы-заготовки в этом
случае производят в отдельной печи.
Представляет интерес опыт протяжки не отдельных труб-за-
труб-заготовок, а протяжки трубы длиной, кратной нескольким отводам.
Отрезка каждого угольника производится непосредственно с рога.
Таким путем удается уменьшить отходы трубы при отрезке смятых
концов.
157

Рис. 88. Гидравлический пресс П-1031 с тремя сердечниками

Для изготовления угольников с увеличенной толщиной стенки
на внешней части гиба способом горячей протяжки одной из
фирм США предложен специальный сердечник.
Заслуживает внимания опыт ЧССР, когда шток и сердечник
охлаждаются водой, циркулирующей под давлением 60 кг/см2.
А-А
Й
\
Рис. 89. Вальцовка отвода для
уменьшения радиуса гиба
Регулируя количество охлаждающей воды, получают более кру-
крутой или более пологий гиб. Кроме того, угольники, изготовлен-
изготовленные методом горячей протяжки, подвергаются калибровке.
Калибровку выполняют при помощи калибрующих пробок, ко-
которые проталкиваются внутрь угольника.
Гнутье отводов по малому радиусу можно производить двух-
операционной гибкой: вначале гнут отвод протяжкой через рог,
а затем согнутый отвод пропускают через вальцы (рис. 89). При
этом, наряду с уменьшением радиуса гиба, уменьшается также
наружный диаметр трубы и незначительно увеличивается толщина
стенки трубы; однако толщина стенки по сечению остается без
изменения.

ШТАМПЫ ДЛЯ ГНУТЬЯ ТРУБ
Одним из высокопроизводительных способов изготовления
криволинейных труб из черных и цветных металлов при серийном
производстве является гнутье на штампах.
Существуют следующие виды гнутья на штампах: гнутье от-
отдельных участков трубы в одной или нескольких плоскостях
без нагрева заготовки; гнутье круто изогнутых отводов из на-
нагретых труб — горячая штамповка; штамповка элементов уголь-
угольников с последующей их сваркой; штамповка труб, согнутых
на станке, для уменьшения радиуса гиба. Отличительной осо-
особенностью гнутья труб на штампах является точность и однооб-
однообразие изготовления. В штампах изгибающие плечи малы, по-
поэтому наблюдаются большие сдвиги. При сдвигах утонения пре-
пренебрежительно малы в случаях большого радиуса гиба.
Медные, алюминиевые, латунные и стальные
Штампы для гнутья Трубы малого диаметра могут быть согнуты
отдельных участков г •' „м <-
Тру5 не по всей длине трубы-заготовки на спе-
специальных штампах, изготовленных из стали
или дерева. Гибы могут быть простыми в одной плоскости и слож-
сложными в нескольких плоскостях с прямыми участками или непо-
непосредственно сопрягающимися.
Длина трубы не сказывается на процессе гнутья, т. е. труба
может быть длинной и выступать за штамп. Удобнее всего гнуть
трубы длиной не более 1000 мм.
Штампы устанавливаются на гидравлических, пневматиче-
пневматических, фрикционных и других прессах. В зависимости от объема
производства штампы могут быть деревянные и металлические.
Деревянные штампы делают из березы, а рабочая поверхность
облицовывается металлической пластиной или фиброй.
В зависимости от назначения трубопровода и требований к от-
отсутствию овальности трубы в изогнутом участке труба на штампе
гнется с заполнителем или без него.
Для гнутья труб в одной плоскости пользуются штампом,
показанным на рис. 90. Труба заводится в матрицу, рабочая
поверхность которой имеет в продольном направлении кривизну,
потребную для изгиба трубы, а в поперечном сечении — ручей,
в форме полуокружности.
160

Гнутье осуществляется за один ход пресса. Создание гиба
в двух плоскостях производится в два приема.
Гнутье производится обычно на двух штампах, каждый из
которых служит для гнутья в одной плоскости или на одной и той
же матрице, но с двух ее сторон делаются выемки, имеющие кри-
кривизну по профилю гиба.
Известны также конструкции двух штампов для последова-
последовательного гнутья трубы диаметром 2,5" из сплава цветных метал-
Рис. 90. Деревянный штамп для гнутья
труб в одной плоскости
Рис. 91. Деревянный штамп
для гнутья труб по сложно-
сложному профилю
лов в двух плоскостях за два перехода. Для проверки служат
шаблоны или плитка, имеющая выемку с соответствующей кон-
конфигурацией. На рисунке труба показана без пробок, предохра-
предохраняющих от утечки наполнителя. При гнутье трубы в одной пло-
плоскости по сложному профилю применяют штамп с промежуточной
коробкой (рис. 91). В этом случае изменяется и сам процесс гнутья.
Труба укладывается на матрицу /, затем надевается промежуточ-
промежуточная коробка 2 и опускается пуансон 3, который перемещает трубу
вниз; при этом она плавно скользит по выступам матрицы и из-
изгибается.
Штамп может иметь форму, при которой гнутье производится
на двух опорах в виде роликов, устанавливаемых на сварном
башмаке. Диаметр и форма желоба у роликов соответствует
11 А. И. Гальперин
1017
161

форме и диаметру сечения изгибаемой трубы. Верхняя подушка
с пуансоном крепится к траверсе пресса. Пуансон и ролики смен-
сменные. Ролики могут переставляться в пазах; при этом расстояние
между осями двух роликов зависят от радиуса гиба и диаметра
трубы.
На рис. 92 показан штамп для гнутья труб диаметром до 50 мм,
устанавливаемый на прессе, оборудованном маркетным приспо-
приспособлением [28].
2 /
Рис. 92. Штамп для гнутья труб диаметром до 50 мм
На подушке *1, связанной с маркетом пресса шпильками 2,
установлены с двух сторон копиры 3 и 4. На монтажных плитах 5
и 6 установлены вращающиеся кулачки 7 и 8. На осях 9, вставлен-
вставленных в кулачки, вращаются ролики 10, скользящие по копирам,
кривизна которых подбирается в каждом отдельном случае в за-
зависимости от диаметра трубы и радиуса гиба.
Пуансон 11 при опускании ползуна через трубу нажимает на
кулачки. Копиры и маркетная подушка опускаются, благодаря
чему труба гнется вокруг пуансона. Гнутье трубы производится
до того, как она получит форму незамкнутого круга.
Труба укладывается в сухари 12, имеющие в, сечении форму
полуокружности с радиусом, равным наружному диаметру трубы,
и упирается своим торцом в упор 13.
За первый ход ползуна производится гнутье конца трубы по ра-
радиусу гиба 150 мм на угол ПО—120°. При втором ходе ползуна
производится подобным же образом гнутье второго конца трубы.
162

Предварительно загнутая с двух сторон труба фиксируется
в упоре 14. При третьем ходе ползуна труба получает оконча-
окончательную форму, оставаясь на пуансоне, а затем она легко сни-
снимается. Для правильной и быстрой наладки штампа на прессе
на колонки 15 надеваются стоп-блоки 16.
Регулировка штампа производится до тех пор, пока торцы
направляющих втулок 17 не коснутся стоп-блоков.
Если гнутье на штампах производится с наполнителем, то
необходимо после гнутья тщательно очистить внутреннюю полость
трубы, подобно тому как описано при горячем гнутье труб. При
гнутье на штампе происходит изменение толщины стенки трубы.
При штамповке отводов наименьший радиус гиба можно при-
приближенно выбирать по формуле [31 ]
та 9
Штамповка отводов с малым радиусом кри-
Штампы для круто ВИЗны (круто изогнутых) производится как
изогнутых отводов в горячеМ1 так и в холодном состоянии.
Наибольшее распространение получила горячая штамповка, так
как при ней удается получить отводы с более точными размерами
в виду малых упругих дефор-
деформаций трубы. Круто изогнутые
отводы не имеют прямых участ-
участков, что приводит к увеличе-
увеличению сварочных работ при мон-
монтаже трубопровода. Штамповка
отводов производится на уни-
универсально-штамповочных прес-
прессах— фрикционном (например,
ФА-124 и ФА-127), гидравличе-
гидравлическом, криволинейном и др. Про-
Процесс штамповки угольника по
заданному радиусу состоит из
пластического изгиба трубы-
заготовки с последующей объем-
объемной формовкой, которая дает
возможность получить более
•зо'
I г з
5 $ 7 в 310 11 11 13
1
\
«Г
20
N
«г
\
4
точные размеры, чем при про-
протяжке труб по рогообразному
сердечнику.
Автором поставлен опыт по
выявлению деформации при
гнутье труб на штампе. Для
определения деформации на трубу до гнутья была нанесена коор-
координатная сетка (рис. 93). После штамповки были произведены
камеры сторон и диагоналей каждого прямоугольника сетки.
Рис. 93. Станок для замера деформа-
деформации при штамповке угольника
XV
163

Кроме того, на универсальном измерительном микроскопе были
определены углы наклона кольцевых линий сетки.
На основании произведенных замеров построен график рас-
распределения деформации продольных волокон по окружности
(рис. 94). На рисунке дан график полуокружности, так как вторая
половина симметрична. Построен также график изменения коэф-
коэффициента К, характеризующего деформации сдвига вдоль трубы
(рис. 95).
Коэффициент К задан нами в виде следующей зависимости:
К =
а —в
а -4- в
100%,
где а и в — диагонали прямоугольника (см. рис. 93).
Как видно из графиков и замеров, труба претерпевает сдвиг
и изгиб; при этом деформации сдвига преобладают над деформаци-
деформациями изгиба. Если бы не было
деформации сдвига, то труба сог-
согнулась бы лишь на угол до 25°.
-4
/
в-г
6-й\
<^
а-д
Г 2 ^
'4
\
\
N
¦ 6
%
¦12
¦10
8
6
0
А
-6
-8
-10
19
-14
Номера попецечны
сечении
1 8 9 10 11 Ь
\
V
V
N
ч
\
\
а-д
г-д
в-г
X
? 13
Рис. 94. График распределения дефор-
деформаций при гнутье на штампе
Рис. 96. График изменения коэффи-
коэффициента К вдоль трубы
В связи с тем что диаметр угольника меньше диаметра трубы
заготовки из-за обжатия при штамповке, то, как видно из графика
(рис. 94), происходит сдвиг нейтральной оси к внешней части
гиба.
Из графика изменения коэффициента К вдоль трубы (рис. 96)
видно, что деформации сдвига по длине не симметричны по обоим
концам угольника, что объясняется конструкцией внутренней
поддержки.
Наибольший сдвиг претерпевают волокна (кривая вг) на уча-
участках трубы, лежащих в плоскости направления движения штампа.
[64

Разностенность штампованного отвода и искажение попереч-
поперечного сечения не выходит за пределы ГОСТа 8732—58 на стальные
бесшовные трубы.
Штамповка отводов производится на двухручьевых штампах
(один ручей гибочный, второй формовочный), устанавливаемых на
штамповочных прессах (табл. 17). Исходной заготовкой для штам-
Таблица 17
Производительность штамповки
Количество
отводов в час .
57X5
130
60X6
130
76X6
100
89X6
80
108X6
70
133X6
40
повки служит отрезок трубы с двусторонними косыми срезами.
наружный диаметр которого на 6—8% больше диаметра изогну-
той трубы для горячей штамповки, на §—11% —для холодной.
Заготовку трубы под штамповку можно производить рубкой
в штампе, резкой на дисковой пиле или приводной ножовкой.
Наиболее прогрессивным способом изготовления является рубка
трубы под углом на эксцентриковом прессе в штампе.
Перед горячей штамповкой заготовка подвергается нагреву
в печи до ковочной температуры соответственно марке стали.
Нагретая заготовка вкладывается в полость первого ручья штампа
(рис. 96). При сомкнутых половинах штампа этот ручей имеет
в поперечном сечении форму овала, который приобретает труба
при изгибе без внутреннего ограничителя овализации. При этом
степень овализации зависит от отношения толщины стенок трубы
к ее диаметру. Овализация трубы в гибе уменьшает величину
утонения стенки на наружной части гиба. Для формования со-
согнутую в первом ручье заготовку поворачивают на 90° относитель-
относительно ее продольной оси и вкладывают во второй ручей.
При формовке заготовка обжимается с уменьшением ее перво-
первоначального диаметра и овальное сечение в гибе приобретает
круглую форму; кроме того, происходит выравнивание толщины
стенок и тем самым уменьшается разностенность.
Штампованные отводы имеют стенки с утонением 2—4%
и утолщением 8—10%.
В зависимости от радиуса гиба и отношения толщины стенки
трубы к наружному диаметру угольника -= могут применяться
четыре различных технологических варианта штамповки уголь-
угольников (рис. 96 и 97).
И А. И. Гальперин 101? 163
V

Как видно из табл. 18, толстостенные трубы можно гнуть
на штампах без внутренней поддержки, не опасаясь появления
овальности сечений трубы.
1
1
К
1 6
1
)
б)
Рис. 96. Схема горячей штамповки угольников без внутренней
поддержки:
а — гибочный ручей сомкнут; б — формовочный ручей
Таблица 18
Способы штамповки отводов
Способ штамповки
угольников
Без подкладных оправок
С подкладными торцо-
торцовыми оправками
С внутренними сердеч-
С последующей правкой
внешней части гиба . . .
б
О
0,17
0,09—0,17
0,08—0,09
: 0,065—0,08
0,05—0,65
0,07
Я
1,3+1,6/)
1,3—1.6О
1,25—1,5
1,7—1,8
1,3—1,5
0,85—1,0
Конструктивное
выполнение
Рис. 96
» 97, а
» 97,6
» 97, в
166

По мере уменьшения отношения -~- возникает необходимость
при гнутье в первом ручье вставлять в заготовку торцовые оправки
в виде пробок, которые не позволяют концам труб сплющиваться.
При дальнейшем уменьшении отношения -^ гнутье производят
пуансонами. Один конец каждого пуансона предохраняет- край
А-А
6-6
ш
ш
ш
в-В
щ
ж
ш
т
Рис. 97. Штамп:
а — с вкладными торцовыми оправками; 6 — с внутренним пуансоном; в — для правки
заготовки
трубы от сплющивания, а второй конец по мере хода ползуна
вниз способствует гнутью внешней части гиба без образования
овальности^
~ Для наиболее тонкостенных труб штамповка угольников про-
производится за четыре перехода: гнутье, предварительная формовка
без обжима заготовки, правка формы внешней части гиба и чисто-
чистовая формовка. Гнутье производится в штампах с применением
торцовых оправок. Предварительное формование производится
на штампе, конструкция которого аналогична предыдущим, но
с увеличенными размерами ручья. Правка внешней части гиба
осуществляется в специальном штампе, отличительной особен-
особенностью которого является наличие откищого^д^горбразного моста,
обеспечивающего свободное формование" и загрузку заготовки*.
В рабочем положении мост жестко фиксируется на неподвижной
опоре.
Размеры гибочного ручья штампа для всех четырех вариантов
выбираются следующие:
167

высота ручья равна наружному диаметру штампуемого уголь-
угольника;
ширина ручья
я
В =
где Он — наружный диаметр угольника в мм;
а — угол скоса торца заготовки в град;
п — осадка трубы по диаметру, равная разности между
диаметром заготовки и диаметром угольника (п =
= Озаг — А, ММ);
1,1 — коэффициент увеличения сечения ручья, учитывающий
неточность установки заготовки в штампе и пр.; чаще
всего а = 30°, тогда ширина ручья В — 1,26Оя + га;
меньшая ось овала в формовочном ручье равна диаметру
угольника.
Выбор пресса для гнутья производится по ходу ползуна,
размеру стола и по усилию Р, потребному для формования за-
заготовки в формовочном ручье, которое должно превосходить
потребное усилие для гнутья:
Р «к 1,7Ров,
где Р — площадь осевого сечения стенок угольника в мм1;
ов — предел прочности металла при температуре штамповки
(для стали марок 15 и 20 при температуре 900—950° С
величина ов не превышает 8 кг/мм2);
1,7 — коэффициент, получаемый опытным путем.
Для штамповки угольников 108x6 и 114x6 с радиусом гиба
/? = 1,5О на Люберецком заводе монтажных заготовок внедрен
составной шарнирный сердечник, что дало возможность гнуть
„ , ,п угольники за две операции
Таблица 19 ¦; , м л Щ\
(гнутье и формовка; табл. 1У).
В заготовку с одной стороны
вставляется сердечник (рис.
98), который состоит из тор-
торцовой оправки 4, фигурного
сердечника /, стяжки 5, двух
осей 2 и двух пар распор-
распорных втулок 3 и 6, а с дру-
другой — торцовая оправка 7.
После гнутья сердечник
зажимается заготовкой, поэ-
поэтому формовку ведут вместе
с сердечником, который за-
затем легко извлекается из
угольника. В этом штампе
168
Размеры штампованных угольников
и заготовок для них
Размеры угольников
в мм
Наружный диа-
диаметр и толщина
стенки
57X4
57X5
57X6
60X5
60X6
76X6
89X6
108X6
Ра-
Радиус
гиба
100
100
100
100
100
105
160
150
Размеры
трубы-заготовки
в мм
63,5X4
63,5X5
63,5X6
63,5X5
63,5X5
83X6
95X6
114X6

размеры ручья гибочного пуансона и матрицы несколько умень-
уменьшаются.
В. Н. Фролов [39] на основе экспериментальных данных
вывел параметры для определения диаметра исходной заготовки
в зависимости от диаметра угольника, толщины стенки и радиуса
гиба при штамповке угольников за два перехода без образования
ш *Л
овальности в поперечных сече-
сечениях угольников.
Для высокопроизводитель-
высокопроизводительной штамповки круто изогну-
изогнутых угольников (кп = 1 -*¦ 2Оь.г)
с тонкой стенкой E = 0,0650^)
удобны двухручьевые гибочно-
обжимные штампы, предложен-
предложенные В. Н. Фроловым, без
применения оправок. У этих
штампов в первом ручье (рис.
99) производится предваритель-
предварительное гнутье заготовки (в попе-
поперечном сечении труба прини-
принимает форму овала). Во втором
ручье поперечному сечению
придается круглая форма. Осо-
Особенностью конструкции являет-
является то, что в первом ручье пуан-
пуансон / входит внутрь полости
матрицы 2, образуя ручей полу-
полузакрытого типа. Лучше всего,
когда ручей имеет пазы в боко-
боковых участках.
Деформирование заготовки
в гибочном ручье штампа про-
происходит в следующей последовательности: вначале заготовка
опирается своими краями в тор матрицы (рис. 100, а), затем
под действием приложенной в середине силе подгибаются
концы заготовки (рис. 100, б) и происходит объемный ее
изгиб.
В обжимном ручье заготовка поступает, имея форму попереч-
поперечного сечения, показанную на рис. 100, г, затем сечение принимает
форму овала (рис. 100, д) и круга (рис. 100, е), которые меньше,
чем у заготовки. При горячей штамповке диаметр заготовки
выбирается на 8—10% большим, чем у готового изделия, а при
холодной штамповке эта величина увеличивается еще на 3—5%.
В результате упругих деформаций при холодной штамповке
происходит заклинивание трубы в гибочном ручье штампа, по-
поэтому применяют выталкиватели или выбрасыватели 3 (рис. 99)
в виде крючка, укрепленного к верхней плите штампа. Чтобы
169
Рис. 98. Схема штамповки угольника
с составным шарнирным сердечником:
а — исходное положение заготовки и сер-
сердечника в гибочном ручье; б — гибочный
ручей в сомкнутом положении

Заготовка
Рис. 99. Гибочный обжимной штамп для штамповки круто-
крутоизогнутых угольников без применения оправок:
/ — пуансон; 2 — матрица; 3 — выбрасыватель
А-А
Рис. 100. Схема формоизменения поперечного сечения:
— заготовки в гибочном ручье штампа; 2 — в обжимном ручье штампа
170

легче было удалить угольник из штампа, заготовка надевается
на выбрасыватель.
Следует учесть, что, наряду с высокой производительностью
и возможностью гнуть трубы из легированных сталей (марок
1Х18Н9Т, Х5М и др.). каждый типоразмер угольника требует
штамп для рубки заготовок, для гибки и формовки угольника,
а также поворотное приспособление для подрезки торцов к снятию
фасок под сварку. Штампы изготовляются из легированных сталей
5ХНВ, 5ХНМ, 7X3 и 8X3 с последующей термообработкой.
Процесс горячей штамповки связан с газовыделением, поэтому
нужны дымоходы и приточно-вытяжная вентиляция. При наличии
овальности в поперечном сечении торца угольника получаются
неравномерные фаски под электросварку при токарной обработке
торцов, так как угольники не имеют прямого участка.
При торцовке отводов значительное количество металла
(до 11%) тратится на отходы. При штамповке следует следить
за тем, чтобы не образовались гофры. Гофры при штамповке
образуются, если диаметр трубы больше нормального, длина
заготовки больше предусмотренной чертежом, или неправильна
укладка заготовки в ручей штампа и установка заглушек по кон-
концам заготовки.
При штамповке круто изогнутых угольников
Штампо-сварные из труб с п = 150 мм по технологическим
отводы Гщ7 " ..
причинам требуется увеличение толщины
стенки, что приводит к перерасходу металла. При отсутствии
прессов для изготовления отводов горячей протяжкой отводы
сО= 159-^720 мм можно изготовлять путем штамповки из листо-
листовой стали со сваркой сопрягаемых мест одним или двумя продоль-
продольными швами. Отводы больших диаметров целесообразно изго-
изготовлять с двумя швами. Штампо-сварные отводы можно изготов-
изготовлять из листовой нержавеющей, жаропрочной и других видов
стали, цветных металлов и сплавов. В табл. 20 приведены раз-
размеры штампо-сварных отводов из нержавеющей стали 1Х18Н9Т
и Х18Н12М2Т с толщиной стенки 3—6 мм [38].
Таблица 20
Штампо-сварные отводы
Проход условный
в мм
80
100
125
150
200
Наружный диаметр
в мм
89
108
133
159
219
Средний радиус гиба
в мм
120
150
200
225
300
Допускаемые откло-
отклонения по наружному
диаметру в мм
+ 1,5
+2,0
+2,0
+2,0
+2,5
171

На рис. 101 показаны технологические переходы горячей
штамповки угольников с одним швом при наиболее экономиче-
экономическом раскрое материала. Вначале на гильотинных ножницах из
листа вырезается заготовка /, ко-
которая затем подогревается и на
штампах 2 вытягивается, обрезает-
обрезается по контуру 3, отгибается по
концам 4, скругляется по кон-
концам 5, сваривается (позиция 6) и
калибруется.
Двухшовные штампо-сварные
отводы изготовляются путем свар-
сварки двух отштампованных из листа
половинок. Полуотводы штампуют
в одноручьевом штампе, в кото-
котором одновременно выполняют вы-
вытяжку, отбортовку и обрубку кро-
кромок с толщиной стенки до 3 мм
(рис. 102).
На рис. 103 показан более про-
простой в изготовлении и надежный
Рис. 101. Штампо-сварное колено
из листовой стали
Рис. 102. Штамп для вытяжки полу-
полуотводов
Рис. 103. Комбинированный штамп
для вытяжки, отбортовки и вырубки
полуотводов:
/ — плита; 2 — вставки; 3 — прижим;
4 — пуансон; 5 — матрица
в эксплуатации штамп для вытяжки полуотводов с толщиной
стенки свыше 3 мм. После штамповки кромки изделия обрубают
в штампах с пневмозажимом. При конструировании ручьев штам-
172

пов необходимо учитывать упругие деформации материала. Рас-
Расчетные радиусы пуансона штампа для изготовления отводов
следующие:
Размеры отводов О в мм 80X5 108X5 133X5 159X5 219X5
Расчетный радиус пуансона
штампа в мм 38,3 47,8 60,2 73,0 102,8
Штамповка труб,
согнутых на станке,
для уменьшения ра-
радиуса гиба
Сваривают полуотводы на специальных установках.
Губы малого радиуса 7? = @,6ч-1,0) В для
экономайзеров, пароперегревателей прямо-
прямоточных котлов и др. производят путем
холодного гнутья по радиусу B-т-2,5) В с по-
последующей сваркой. Недостатком таких ко-
колен является наличие острого угла в гибе и сложность пригонки
труб в стыке вследствие их овальности. Кривые, изготовленные
таким путем, приводят к повышению гидравлических потерь;
увеличивается эрозионный и коррозионный износ соединения
в результате турбулизации жидкости в месте поворота.
Поэтому для гнутья труб диаметром до 70 мм на угол гиба
180°, когда криволинейный участок должен разместиться на малой
площади (например, в целях наи-
наибольшего охлаждения или нагрева),
можно применять двухоперационное
гнутье: сначала на трубогибочном
станке в холодном состоянии, без
наполнителя, трубу гнут по наи-
наименьшему, возможному радиусу гиба,
а затем нагревают и осаживают ее
в штампе.
При осадке в штампе необходимо
следить за тем, чтобы круглая
форма трубы в гибе как можно
меньше искажалась и волокна на-
наружной части гиба растягивались
в допускаемых пределах.
Этим способом можно гнуть трубы с радиусом гиба К = -*-,
т. е. чтобы во внутренней части гиба стенки касались друг друга.
Более рационален штамп для уменьшения радиуса гиба (под-
(подгибки), показанный на рис. 104; он состоит из основания 1,
двух разъемных матриц 2, пуансона 3, прижимного сухаря 5 и
винта 4.
Труба, согнутая на станке (по радиусу гиба, равному двум
диаметрам трубы), для подгибки помещается в матрицы 2 и фикси-
фиксируется сухарем 5 при помощи винта 4. При нажатии пресса пуан-
пуансон 3 подгибает конец трубы. После этого вынутую из штампа
трубу подвергают калибровке в другом штампе.
173
Рис. 104. Штамп для подгибки
труб

После калибровки конец трубы подрезается и подвергается
вторичной калибровке в плоскости, перпендикулярной к пло-
плоскости гиба. Эта операция производится на первом штампе, но
с пуансоном, имеющим калибровочную пробку. Пробка имеет,
профиль конечного радиуса гиба с торцовыми упорами для осадки
согнутого конца трубы. На таких штампах можно согнуть трубы
по радиусу гиба Я = @,6-г-1,0) Э.
1 Ш и р я е в А. Н., Б а р а н о в В. С, О б р а з ц о в Б. М. и др. Способ
гибки труб. Авторское свидетельство № 139546. Класс 49Ь. 17. — «Бюллетень
изобретений», 1961, № 13.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Техническая характеристика станков для холодного гнутья труб, поставляемых Союзглавмашем
Марка или
тип станка
ВМС-23
ГСТМ21А
ТГ38-159
И3428
ИЗОЗЗ
ТГС-2М
Диаметр изгибае-
изгибаемой трубы
наи-
мень-
меньший
V/
25
38
23
108
наиболь-
наибольший
IV/
80
159
63
219
80
Максимальный
угол гиба в град
180
180
с /? гиба до 400
180°
с й гиба свыше 400
90°
210
180
220
Радиус гиба в мм
наимень-
наименьший
49
85
75
—
зд
50
наиболь-
наибольший
114
350
1000
300
1300
300
Мощность
электродви-
электродвигателя
в кет
2,8
4,5
10,4
7+0,6
75+28+10
7
Габариты в мм
Длина
705
2 050
3 900
2 850
14 000
2 000
Ширина
975
1225
2370
1200
5000
880
Высота
1341
1075
1155
1125
3200
1280
Вес
станка
в кг
490
1 674
4 НО
1 710
55 000
2 400

ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев Ю. Н. Вопросы пластического течения материалов.
Изд. Харьковского университета, 1958.
2. Альбов И. Н. Гнутье с индукционным нагревом. — «Кузнечно-
штамповочное производство», 1963, № 4,
3. Богачев И. Ф. и Колявкин Б. М. Новое в конструирова-
конструировании трубогибочных станков с индукционным нагревом. Обмен передовым опытом.
ЦБНТИ. ЦНИИТМАШ, 1959.
4. Богачев И. Ф., Колявкин Б. М. и Пазюк Е. И.
Станки для гибки труб с индукционным нагревом. Обмен передовым опытом.
ЦБНТИ. ЦНИИТМАШ, 93—24, 1958.
5. В е й л И. А., Б р о к Н. Е. и Купер В. Е. Напряжение в трубе
изогнутой по дуге окружности. — «А5МЕ», 1962, № 4.
6. Витенберг А. С. и Летников Ю. С. Изготовление круто-
крутоизогнутых угольников методом горячей протяжки. Сб. «Изготовление и монтаж
трубопроводов». ЦБТИ МС РСФСР, 1960.
7. Выдрин А. И., Рабинович Э. М. и ГамусМ. 3. Трубо-
гибочный станок с приводом от воздушного сервомотора. ЦИТЭИН. Передовой
научно-технический и производственный опыт. Тема 6 № М-59-260/П. 1959.
8. Гальперин А. И. и Крикун В. Я. Станки для гнутья труб
большого диаметра при строительстве трубопроводов. — «Строительные и до-
дорожные машины», 1964, № 4.
9. Горбунов М. Н. Штамповка деталей из трубчатых заготовок,
Машгиз, 1960.
10. Гребенкин В. Г. Влияние радиуса кривизны и овальности попереч-
поперечного сечения на прочность изогнутых труб. Иркутск, 1960.
П.Дмитриев Б. С. Деформации стенки трубы в процессе холодной
гибки. Труды Ленинградского кораблестроительного института. Вып. 17. 1954.
12. Ежов В. Определение размеров секторов для гибки труб диаметром
19,5 X 1,5 мм из стали марки 1Х18Н9Т. ЦБТИ. Мособлсовнархоз. — «Техни-
«Технический листок» 797.
13. 3 а х а р о в А. А., К а ц М. Н. и К о л о д к и н а Т. А. Исследо-
Исследование длительной прочности пароперегревательных и паропроводных труб из
стали ЭИ756. — «Энергетическое машиностроение». НИИНФОРМТЯЖМАШ.
вып. 4 C-65-4). 1965.
14. Заславский М. Я., Россомахо Я. В. и Шапиро Т.М.
Текстолитовые дорны для гнутья труб из нержавеющей стали. — «Монтажные
и специальные работы в строительстве», 1965, № 5, стр. 24.
15. Заславский М. Я., Ряполов А. Ф. и Козлов-
Козловский П. М. Гибка толстостенных труб на станках с нагреЕом токами высокой
частоты — «Монтажные и специальные работы в строительстве», 1962, № 2.
16. К а л а ч е в М. М. Опыт гибки труб большого диаметра из нержавею-
нержавеющей стали. — «Судостроение», 1958, № 1.
17. Камерштейн А. Г. и Ручимский М. Н. Расчет завод-
заводских трубопроводов на прочность. Гостоптехиздат, 1959.
176

18. К о в т у н А. Д. Определение величины опережения дорна при гибке
труб, — «Судостроение», 1962, № 6.
19. К о в т у н А. Д. О величинах пружинения и изменения кривизны
труб при холодной гибке. — «Судостроение», 1962, № 1.
20. К о в т у н А. Д. Определение деформации стенок и изгибающих мо-
моментов при холодной гибке труб. — «Судостроение», 1963.
21. Коврин Е. И. О положении шва при изгибе трубы. «Монтажные
и специализированные работы в строительстве», 1960, № 11.
22. Крутасова Е. И. Влияние предварительной холодной деформа-
деформации на длительную прочность стали 12Х1МФ. — «Электрические станции»,
1963, № 6.
23. Люфталибеков Ф. А. Трубогибочный полуавтомат. АН СССР.
ИТЭИН. Передовой производственно-технический опыт. Серия 18.№Т-56-476/17.
М., 1966.
24. Метелица А. В. Приспособление для гибки латунных трубок.—
«Автомобильная промышленность», 1958, № 8.
25. Моей н Ф. В. Технология изготовления деталей из труб. Машгиз,
1962.
26. Мошнин Е. Н. Расчет параметров гибки труб. АН СССР. ИТЭИН.
№ 710/59. М., 1955.
27. Орлов В. М. Исследование процесса изготовления крутоизогнутых
угольников методом горячей протяжки. Сб. «Изготовление и монтаж трубопро-
трубопроводов». ЦБТИ Минстроительства РСФСР, 1960.
28. Пономарев С. Д. Бидерман В. Л., Ликарев К- К-
и др. Расчет на прочность в машиностроении. Машгиз, 1958.
29. Рапопорт А. А., Гальперин А. И. О выборе параметров
машин для гнутья труб с внутренним гидростатическим давлением. Газпром
СССР. Опыт проектирования и строительства магистральных трубопроводов.
ЦБТИ, 1965.
30. Р о д и н А. И. Гибка труб прямоугольного сечения. ИТЭИН. АН
СССР, 1955.
31. Рохман Д. Е., Федоров В. И. и М ы р з а к Ю. П. Гнутье
труб. — «Стандартизация», 1961, № 3.
32. Рохман Д. Е., Федоров В. И., М ы р з а к Ю. П. и др.
Энергетические и силовые параметры гибки труб на трубогибочных станках.
Производство труб. Металлургиздат, 1962, 6.
33. С коморовский Я. 3. Свободный изгиб труб большого
диаметра на строительстве магистральных трубопроводов. ОНТИ ВНИИСТ,
1960.
34. Скоморовский Я. 3. Расчет тонкостенных труб на устойчи-
устойчивость.—«Строительство трубопроводов», 1961, № 12.
35. Таран В. Д. и Тавастшерна Р. И Исследование техноло-
технологического процесса изготовления отводов горячей протяжкой.— «Монтажные
специализированные работы в строительстве», 1964, № 3.
36. Т е р е х о в Ю. Г. Новый способ гнутья труб. АН СССР. ИТЭН.
ТЭХСО № 1777/73. 1953.
37. Т у р к и н В. С. Деформация металла труб в упруго-пластической
стадии. РИО ВНИИСТ, 1961.
38. Ф и с у н В. М. и Пак Н. В. Изготовление крутоизогнутых штам-
посварных отводов из нержавеющей стали. — «Монтажные и специализирован-
специализированные работы в строительстве», 1963, № 1.
39. Ф р о л о в В. Н. и Летников Ю. С. Заводское изготовление
приварных фитингов. ГОСИНТИ, 1959.
40. Ш а мо в Л. Н. и Б од аш ков В. А. Проектирование и эксплуа-
эксплуатация высокочастотных установок. Машгиз, 1963.
41. Фролов В. Н. Штамповка крутоизогнутых угольников без при-
применения оправок. ЦИТЭИН. Передовой научно-технический опыт. Холодная
обработка металлов давлением. Вып. 9. Тема 7, № М-60-231/9. 1960.
177

42. Прогрессивные методы изготовления деталей трубопроводов. Состави-
Составители А. С, Витенберг, Р. И. Тавастшерна. ЦБТИ Мин. Строи-
Строительства РСФСР, 1959.
43. Детали магистральных трубопроводов из углеродистой и низколегиро-
низколегированной стали. Мингазпром. Ведомственные нормали НВ 10—65-т-НВ 134-65.
44. Государственный комитет по делам строительства СССР. (Госстрой
СССР). Строительные нормы и правила. Часть III. Раздел Д. Глава 10. Маги-
Магистральные трубопроводы. Правила организации строительства, производство
работ и приемки в эксплуатации. СНИП. Ш-Д-10-62.Госстройиздат, 1964.
45. Мин. Судостр. Пром. СССР. ЦНИИ. Инструкция и временные техниче-
технические условия на холодную гибку труб диаметром до 120 мм.СМ. 3614. Л., «Морской
транспорт». 1957.
46. ЦИИ по строительству. Станки для трубозаготовительных работ. М.,
Госиздат по строительству и архитектуре, 1956.
47. Трубогибочный станок для гибки труб диаметром до 159 мм. МТМ СССР.
Оборудование для трубогибочных работ. М. ЦБТИ, 1957.
48. Государственный производственный комитет по монтажным и специаль-
специальным строительным работам СССР. ВНИИГС. Инструкция по гнутью и термиче-
термической обработке труб из высоколегированных нержавеющих сталей на трубоги-
бочнык станках в холодном состоянии и с нагревом токами высокой частоты.
49. Индустриальное изготовление и монтаж трубопроводов в промышленном
строительстве. ЦБТИ, 1963.
50. ВДНХ. Раздел «Строительство», Альбом новой строительной техники,
рекомендуемой к внедрению. Вып. 2. Энергетическое строительство. Госстрой-
издат, 1963.
51. «ТЬе оН апс! ^аз ЛоигпаЬ, 1962.
52. «Ре1го1 Птез», 1959, уо1. 63, N 1602.
53. «ТеспшзсЬе Кипйзспаи». Вегп, 1953, N 40.
54. 5 а п <1 Ь а 1 О. 5. апй В а 1 й и г п М. 51гап§5 оГ Веп1 Соррег ТиЬе. —
«Атепсап 5ос1е1у оГ ТезШб та1епа1з», 1955, V. 55.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 3
Терминология и условные обозначения 5
Сортамент труб 6
Станки для холодного гнутья труб 6
Деформация металла при гнутье труб 7
Положение нейтральной оси при гнутье 12
Изменение толщины стенки при изгибе трубы 13
Овальность и сохранение круглой формы поперечного сечения трубы 18
Выбор наименьшего радиуса гиба и устойчивость труб при гнутье 25
Расчет изгибающего момента для гнутья тонкостенных труб ... 31
Наклеп при гнутье 34
Станки для гнутья обкаткой 34
Станки для гнутья наматыванием . . 41
Станки для гнутья на двух опорах 69
Станки для гнутья вальцовкой (выкаткой) 74
Приспособление для гнутья волочением 76
Приспособление для гнутья труб через фильеру 77
Станок для гнутья с растяжением 79
Способ гнутья с внутренним гидростатическим давлением .... 80
Гнутье труб из термопластических материалов 82
Способ гнутья проталкиванием 82
Подготовка к гнутью и термическая обработка гнутых труб ... 83
Правка изогнутых труб 86
Контроль качества труб после гнутья и термической обработки ... 87
Станки для холодного гнутья труб на строительстве магистраль-
магистральных трубопроводов 87
Дорн для предохранения потери устойчивости при гнутье тонко-
тонкостенных труб большого диаметра 117
О расположении сварного шва при гнутье труб 118
Станки для гнутья прямоугольных труб 120
Машины для гнутья труб с нагревом заготовок 123
Станки для гнутья с индукционным нагревом 125
Прессы для гнутья способом горячей протяжки 143
Штампы для гнутья труб 160
Штампы для гнутья отдельных участков труб 160
Штампы для круто изогнутых отводов 163
Штампо-сварные отводы 171
Штамповка труб, согнутых на станке, для уменьшения радиуса гиба 173
Приложение 175
Литература 176
179

Абрам Исаевич Гальперин
«МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ГНУТЬЯ ТРУБ»
Редактор издательства А. П. Бирюков
Технический редактор Н. В. Тимофеева
Корректор В. А. Воробьева
Переплет художника Л. С. Вендрова
Сдано в производство 25/1У 1966 г.
Подписано к печати 26/1Х 1966 г. Т-12668
Тираж 6 000 экз. Печ. л. 11,63 (в. т. ч. 1 вкл.)
Бум. л. 5,82. Бумага типографская № 2
Уч.-изд. л. 11,5. Темплан 1567 г. № 185
Формат 60X90'/,,. Цена 68 коп. Зак. 1017
Издательство «МАШИНОСТРОЕНИЕ»,
Москва. Б-66, 1-й Басманный пер., 3
Ленинградская типография № Ь
Главполиграфпрома Комитета по печати
при Совете Министров СССР
Ленинград, ул. Моисеенко, 10

10 А. И. Гальперин 1017

17
16
Рве. 87. Схема горизонтально-гидравлического пресса П-102