多头螺旋管成型技术研究

发布时间：2017-10-18 04:00

  本文关键词：多头螺旋管成型技术研究

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【摘要】：多头螺旋盘管具有结构紧凑、换热系数高的特点,在石油、化工、核电、溶剂冷却器等领域得到了广泛的应用。但多头螺旋管在滚弯成型过程中会出现半径回弹、起始段死弯、各头管坯弯曲半径不一致等问题。这些问题将严重影响多头螺旋管的产品质量和应用领域,如何解决这些问题显得尤其重要。本课题利用理论推导、数值模拟、实验研究等方法,针对多头超长螺旋管成型机实际加工过程中遇到的管坯半径回弹、起始段死弯、各头弯曲半径不一致问题进行了深入研究,以期提高多头螺旋管一次成型产品质量。得到了如下结论:1)利用ABAQUS软件对管坯滚弯过程进行了有限元模拟,分析了弯曲角度大于10°时任意角度的弯曲半径与回弹半径的相互变化关系。理论推导出了回弹公式。对该回弹公式进行了实验验证,验证结果表明:理论计算值与实验结果基本相同。2)重新定义了多头超长螺旋管成型机加工过程中摆动辊轴与管坯的相对运动关系,理论推导出了死弯修正公式,对死弯修正公式进行了有限元验证,验证结果表明:通过该方法修正后基本避免了滚弯起始位置出现的死弯现象。3)通过数值模拟计算出了多头螺旋管滚弯过程中成型辊轴的挠度,理论推导出了管坯弯曲半径一致时,下成型辊轴各辊槽的理论修正位移。采用对下成型辊轴中间位置施加位移的方式获得辊槽的修正位移的方法,通过数值模拟计算出了中间管坯对应的辊槽修正位移等于理论推导出的修正位移时各辊槽对应螺旋管的弯曲半径。分析修正结果,证明该方法能在很大程度上修正管坯弯曲半径不一致的问题。通过上述研究,本课题保证了多根管坯通过一次滚弯便能得到回弹半径满足要求、没有死弯和管坯弯曲半径基本一致的多头螺旋管产品。
【关键词】：多头螺旋管 数值模拟 滚弯 回弹
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 管坯弯曲成型技术简介11-15
• 1.2.1 压弯11-12
• 1.2.2 绕弯12-13
• 1.2.3 推弯13-14
• 1.2.4 滚弯14-15
• 1.3 国内外研究现状15-19
• 1.3.1 国外研究现状16-17
• 1.3.2 国内研究现状17-19
• 1.4 本课题研究的目的和意义19-20
• 1.5 本课题的主要研究内容20-21
• 第2章 多头超长螺旋管成型机结构及问题阐述21-26
• 2.1 多头超长螺旋管成型机的研发背景21
• 2.2 多头超长螺旋管成型机的基本结构及传动方式21-24
• 2.2.1 送料机构22-23
• 2.2.2 卷管机构23-24
• 2.2.3 扶持机构24
• 2.3 多头超长螺旋管成型机加工过程中的主要问题24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 管坯塑性弯曲变形理论的研究26-32
• 3.1 管坯弯曲过程受力分析26-27
• 3.2 管坯减薄率的计算27-29
• 3.3 管坯最小弯曲半径的确定29-30
• 3.4 管坯椭圆度理论分析30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 管坯滚弯回弹的有限元模拟及实验研究32-49
• 4.1 管坯回弹的有限元模拟32-39
• 4.1.1 滚弯回弹几何模型的建立34-35
• 4.1.2 管坯材料及参数35-37
• 4.1.3 边界条件的设定37
• 4.1.4 网格划分37-39
• 4.2 滚弯回弹模拟结果分析39-42
• 4.2.1 椭圆度分析39-40
• 4.2.2 回弹公式的计算40-42
• 4.3 摆动辊轴摆动角度与回弹半径关系42-44
• 4.4 滚弯实验验证44-47
• 4.4.1 实验方案的制定44-45
• 4.4.2 实验材料及设备选取45
• 4.4.3 管坯滚弯过程设计45-47
• 4.4.4 回弹半径测量47
• 4.5 实验结果与模拟结果对比分析47
• 4.6 本章小结47-49
• 第5章 管坯起始段死弯修正的理论分析及有限元研究49-56
• 5.1 管坯起始段死弯产生的原因49-50
• 5.2 管坯起始段死弯修正的理论研究50-52
• 5.3 管坯起始段死弯修正的有限元验证52-55
• 5.3.1 管坯起始段死弯修正模型的建立52-53
• 5.3.2 管坯起始段死弯修正的模拟结果分析53-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 成型辊轴挠度修正的理论分析及有限元计算56-72
• 6.1 成型辊轴产生挠度的原因56-64
• 6.1.1 成型辊轴挠度模型的建立57-58
• 6.1.2 零件材料选取58-59
• 6.1.3 载荷加载方式的设定59-60
• 6.1.4 边界条件的设定60
• 6.1.5 各部件网格划分60-61
• 6.1.6 成型辊轴挠度模拟结果分析61-64
• 6.2 下成型辊轴挠度修正的理论计算64-68
• 6.3 下成型辊轴挠度修正的有限元计算68-71
• 6.3.1 成型辊轴挠度修正有限元模型的建立69
• 6.3.2 下成型辊轴挠度修正模拟结果分析69-71
• 6.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

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6 肖峰;王秋雷;叶玲丽;;中空消音螺旋管挤出模设计[J];模具工业;2011年07期

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8 冯凯;钟建华;唐治立;;多头螺旋管换热过程的三维数值模拟[J];有色金属科学与工程;2012年03期

9 哈桑;;特殊结构螺旋管风口的设计[J];重型机械;1980年01期

10 王秀丽,朱彦鹏,王振武,汪玉兰;大型塑料螺旋管的研究、开发与应用[J];甘肃科技;1998年02期

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1 周维;张国鸿;阎小康;;离心式螺旋管构件热交换器流体力学分析报告[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年

2 郑之初;吴应湘;李清平;郭军;张军;唐驰;龚道童;;复合式分离器研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

3 王克亮;崔海清;吴辅兵;郑晓松;;螺旋管道内幂律流体流动压力梯度的计算[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集（上册）[C];2005年

4 ;带螺旋管的各点等温SDC311/5015量热仪[A];湖北省电机工程学会电厂化学专委会2007年学术年会论文集[C];2007年

5 周永;郑之初;张军;郭军;唐驰;;带孔螺旋管的油水分离实验研究[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年

6 张军;郭军;唐驰;龚道童;郑之初;;螺旋管和T型管的模拟试验[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

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