异径管应力分析
异径管在受压管道系统中是常见的重要部件,但对异径管问题的研究基本还是空白。通过理论分析对内压以及面内弯矩、扭矩作用下同心异径管、偏心异径管、异径弯管的应力进行了研究,通过有限元数值分析和实验进行了验证。
主要工作有:
1、推导了内压作用下异径弯管的环向应力公式和经向应力公式。在相应的结构参数条件下,异径弯管的环向应力公式可以转化为同心异径管、偏心异径管、或等径弯管的环向应力公式。在此基础上推导了异径管的极限压力式。异径管的极限内压由其大端截面控制。
2、推导了异径管的极限弯矩公式,异径管的极限弯矩由其小端截面控制。同心异径管、偏心异径管极限弯矩均相当于与小端口截面尺寸相同的直管的极限弯矩。异径弯管极限弯矩由与小端面尺寸相同的同心异径管、偏心异径管的极限弯矩作为基础项,再乘以弯矩系数。根据异径弯管弯曲系数的大小分为四个区间,弯矩系数分别按相应区间的回归式计算。
3、推导了异径管的极限扭限公式,异径管的极限扭矩均由其小端截面控制,相当于与小端口截面尺寸相同的直管的极限扭矩公式作为基础项,再乘以系数。同心异径管极限扭矩相对要比偏心异径管的极限扭矩略大一点,异径弯管大端面截面承受扭矩时的极限扭矩相对要比小端面截面承受扭矩时的极限扭矩小。在异径弯管承受端面扭矩作用上,还提出了一端的扭矩无法完全传递到另一端的概念,扭矩在传递中会逐渐转化为弯矩。90°弯管一个端面的弯矩既可由另一个端面的扭矩转化而来。
4、提出了同心异径管、偏心异径管和异径弯管的有限元模型建模法.
总结出应力分布或变形的特征:
(1)内压作用下同心异径管大小端的面积压力差产生的弯矩引起大端相对张开、小端相对收缩的现象;
(2)内压作用下偏心异径管偏心侧大端内表面及偏心侧中部外表面的环向应力。
5上述理论成果经过了有限元数值分析和实验验证。实验还表明,内压作用下环壳的弯曲半径和管截面半径均增大,而管壁厚变化很小。
徑管制作方法
異徑管的圓度不應大于相應端外徑的1%，且允許偏差為±3mm。
異徑管(大小)是用于管道徑的一種管件。通常采用的成形工藝為縮徑壓制、擴徑壓制或縮徑加擴徑壓制，對某些規格的異徑管也可采用沖壓成形。
縮徑/擴徑成形
異徑管的縮徑成形工藝是將與異徑管大端直徑相等的管坯放入成形模中，通過沿管坯軸向方向的壓制，使金屬沿模腔運動并收縮成形。根據異徑管徑的大小，分為一次壓制成形或多次壓制成形。
擴徑成形是采用小于異徑管大端直徑的管坯，用內沖模沿管坯內徑擴徑成形。擴徑工藝主要解決徑偏大的異徑管不易通過縮徑成形的情況，有時根據材料和產品成形需要，將擴徑與縮徑的方法合并使用。
在縮徑或擴徑形壓制過程中，根據不同材料和徑情況，確定采用冷壓或壓。通常情況下，盡量采用冷壓，但對多次徑而引起嚴重的加工硬化的情況、壁厚偏厚的情況或合金的材料宜采用壓。
沖壓成形
除使用管為原料生產異徑管外，對部分規格的異徑管還可用板采用沖壓成形工藝進行生產。拉伸所使用的沖模形狀參照異徑管內表面尺寸設計，用沖模將下料后的板沖壓拉伸成形。
耐磨弯头的应用：
1、煤炭行业中水煤浆、洗煤泥、矿山充填料、矿煤粉管道、金属矿山中精矿和尾矿的管道输送。
2、钢铁厂的钢铁高炉喷煤、输渣等管道，炼钢的输送铁合金、炉外精炼等优选的管道。
3、水泥厂旋窑湿法生产线的生料浆输送、煤粉输送、提升机的下料、混凝土输送管道。
耐磨弯头的内衬陶瓷层中Al2O3含量大于95％，显微硬度HV1000－1500，因而具有极高的耐磨性，其耐磨性比淬火后的中碳钢高十余倍，优于钨钻硬质合金。
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