Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Теплообменные оребренные трубы используются в конструкциях ракетно-космической техники и в установках сжижения воздуха при производстве жидкого кислорода в качестве окислителя ЖРД.
Теплообменные трубы изготавливают из меди, медных и алюминиевых сплавов, титана, углеродистой и коррозионностойкой стали и др. материалов. Как правило теплообменные трубы являются продуктом массового производства и их выпуск измеряется в тоннах. Повышенную тепловую эффективность имеют трубы с развитой наружной поверхностью в виде оребрения [1, 2].
Существует различные способы формирования оребрения на поверхности теплообменных труб. Одним из наиболее производительных методов, позволяющих получать развитые поверхности с высокими коэффициентами теплоотдачи, является метод деформирующего резания (ДР) [3, 4] Метод реализуется за счет использования режуще-деформирующего инструмента, аналогичного токарному резцу, у которого одна кромка — режущая, а вторая — деформирующая. Режущая кромка подрезает поверхностный слой обрабатываемой заготовки, который деформируется передней поверхностью инструмента и деформирующей кромкой. На поверхности обработанной заготовки образуется рельеф, представляющий собой частично отделенную от заготовки стружку. Для поверхностей теплообмена используют оребрение, высота которого кратно превышает шаг ребер.
Разработано несколько принципиальных кинематических схем для получения теплообменных труб методом деформирующего резания. Для производительной обработки длинномерных труб наиболее рациональной является кинематическая схема, при которой главное движение резания совершает инструмент, вращающийся вокруг трубы, а заготовка — труба совершает поступательное движение подачи. При этом процесс деформирующего резания может быть произведен одним резцом или несколькими, например, тремя резцами, расположенными по окружности с угловым шагом 120°. Применение трех резцов вместо одного позволяет увеличить производительность, в три раза за счет формирования трехзаходного оребрения, каждое из которых формируется своим инструментом.
На кафедре инструментальной техники и технологий МГТУ им. Н.Э. Баумана разработана установка для получения теплообменных труб, реализующая описанную схему обработки [5]. Установка построена на базе токарно-винторезного станка и включает следующие модернизированные и вновь разработанные узлы: инструментальный блок, блок подачи трубной заготовки, пневматическую систему, электронную систему управления блоком подачи.
Инструментальный блок изготовлен на базе трехкулачкового автоматического патрона. Инструменты для ДР устанавливают в резцедержатели на кулачках патрона. Патрон приводится в действие пневматическим приводом. На холостом ходу кулачки патрона с инструментом для ДР разведены. В начале обработки кулачки сдвигаются и инструмент врезается в поверхность обработанной трубы.
Блок подачи подает трубную заготовку в зону обработки с помощью двух роликов. Один из роликов приводит в движение привод, состоящий из асинхронного двигателя и редуктора, а другой ролик прижимает трубу к ведущему ролику с помощью пневмокамеры. Шаг оребрения регулируется скоростью подачи. Для обеспечения равномерности шага оребрения поступательное движение подачи заготовки согласуется с вращением инструментального блока с помощью электронной системы управления блоком подачи, включающей частотный регулятор. При возникновении рассогласования движений станка по сигналам энкодеров, установленных на приводе подачи трубы и шпинделе станка, преобразователь частоты корректирует частоту вращения двигателя привода блока подачи.
Работоспособность конструкции проверена оребрением 4-метровых медных труб диаметром 20 мм с управлением шага оребрения в диапазоне от 0,4 до 1,2 мм.
