Диссертация (Расчетно-экспериментальные методы исследования технологических напряжений и деформаций в неразъемных трубных соединениях энергоустановок)

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное учреждениевысшего образования«Московский авиационный институт(национальный исследовательский университет)»На правах рукописиКондратенко Леонид АнатольевичРАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ИДЕФОРМАЦИЙ В НЕРАЗЪЕМНЫХ ТРУБНЫХСОЕДИНЕНИЯХ ЭНЕРГОУСТАНОВОКСпециальность 01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов иаппаратурыДиссертация на соискание ученой степенидоктора технических наукНаучный консультантДмитриев В.Г.доктор технических наук, профессорМосква 20171Кондратенко Леонид АнатольевичРАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ИДЕФОРМАЦИЙ В НЕРАЗЪЕМНЫХ ТРУБНЫХСОЕДИНЕНИЯХ ЭНЕРГОУСТАНОВОКв двух томахТом первый2ОГЛАВЛЕНИЕТом первыйстрВведение…………………………………………………………...…….7Глава 1.

Состояние вопроса. Цель, задачи, методы и методикиисследования………………………………………………………………..211.1. Закрепление теплообменных труб с высоким качеством ипроизводительностью – путь решения задачи по реализации новыхэнергетических установок с улучшенными показателями надежности…. 211.2. Анализ литературных данных……………..………………………271.3. Некоторые конструкции узлов крепления теплообменныхтруб…………..............................................................................................431.4. Детали узлов крепления труб……………………………………..451.5.

Отверстия в трубных досках (коллекторах)……….……………...501.6.Основные методы пластической деформации концов труб призакреплении в отверстиях в АЭУ………………………………………50Глава II. Анализ процессов при создании соединений с натягомтруба- трубная доска (коллектор)….………….………………...2.1. Основные свойства труб в состоянии поставки…………………...55552.2. Характеристики соединения труба- доска трубная(коллектор)………………………………………………………………..572.3. Контакт между роликом и трубой при роликовомвальцевании……….....................................................................................632.4.

Структурные изменения металла трубы в зоне контакта сроликом……………………………………………………………………722.5. Деформация свободной трубы от воздействия роликов…………..762.6. Механизм профилегибочной деформации после первогоустойчивого контакта между трубой и стенкой отверстия…….……….882.7. Особенности гидрораздачи……………………....………………….9632.8. Определение контактного напряжения между трубой и стенкойотверстия после операции гидроразздачи………………………………1012.9.

Напряженное состояние зонда для гидрораздачи………………..102Глава III. Разработка вопросов механики роликовой вальцовки….1063.1. Схемы вальцевания……………….…………………………………1063.2. Макродеформация трубы и перемещение веретена.Первый критерий вальцевания………………..…………………….1083.3. Некоторые особенности кинематики вальцовки..………...............1113.4. Силовые взаимодействия в вальцовке.Второй критерий вальцевания ………………………..……………1143.5. Геометрическое проскальзывание ролика относительнотрубы…………………………………………………….…………….1183.6.

Воздействие ролика на корпус и подшипник……………………...1203.7. Цифровые исследования силовых взаимодействий……………….1223.8. Оценка работоспособности роликов и веретена…………………..1253.9. Основное уравнение роликового вальцевания.Третий критерий вальцевания…………...………………………….131Глава IV. Анализ напряженного состояния трубной доски(решетки).…………………………………………….……………….1404.1. Напряжения и деформации перемычки между отверстиями…….1404.2. Контактное напряжение между трубой и стенкой отверстия послезавершения роликового вальцевания……………………………1464.3. Исследование полей напряжений в перфорированной сеткетрубных досок теплообменных аппаратов……………......................151Глава V. Экспериментальные исследования…………………………1655.1.

Выбор механических свойств материалов труб и досоктрубных..………………………………………………………..……….1655.2. Определение рационального радиального нормального напряженияв зоне контакта поверхностей трубы и отверстия………………………… 1685.3. Изменение свойств теплообменных труб в процессе роликового4вальцевания……………………………………………………………...1705.4. Динамические явления при роликовом вальцевании……………..1725.5. Динамические особенности при вальцевании труб наружнымдиаметром 16 мм из стали ферритного класса…………………………..1735.6. Динамические особенности при вальцевании труб наружнымдиаметром 16 мм из стали аустенитного класса……..……….………1775.7. Динамические особенности при вальцевании труб наружнымдиаметром 16 мм из стали 10Х2М………………………………………1795.8. Подвальцовка концов труб перед сваркой…………………………..183Глава VI.

Основы динамики системы привод- рабочие органыроликовой вальцовки………………...………………………………….1886.1.Общие закономерности движения исполнительного органа…. ….1886.2. Уравнения количества движения и момента количествадвижения в дифференциальной форме…………………………………1906.3. Связь скоростей движения частиц элементарного объемаупругого стержня с напряжениями……………………………….1936.4 Уравнение колебаний массы, закрепленной на концестержня…………………………………………………………1956.5. Дополнение к модели Зинера……………………………………..1986.6. Колебания веретена при импульсном воздействии………………2026.7. Новые математические модели механических линий…………….2076.8.

Уравнение движения исполнительного органа механизмаприсогласованной нагрузке……………………………………………….2106.9. Частотная характеристика веретена с роликами и корпусом…….2146.10. Система с электрическим двигателем……………………………..2166.11.Система с пневматическим двигателем………………...……….2206.12. Система с гидравлическим двигателем………………………….227Глава VII. Разработка методологи исследований и новыетехнические решения по закреплению теплообменных трубповышения качества узлов крепления теплообмены труб……...52397.1. Cуть методологии исследования нестационарных профилегибочныхпроцессов при закреплении теплообменных труб………………………2397.2. Способ соединения труб с коллектором парогенератора……...........2417.3.

Сравнение условий работы при выполнении операций труб………..2467.4. Технические решения, обеспечивающие повышениепроизводительности труда, импортонезависимости, ресурсаи безопасности энергетических установок……………………………….250Основные выводы………………………………………………………..263Список литературы……………………………………………………….266Том второйПриложения……………………………………………………………….Приложение №П1. Оборудование для выполнения профилегибочныхопераций……………………………………………………………Приложение №П2. Методика ЦНИИТМАШ исследования остаточных(технологических ) напряжений в кольцевых образцах…………………..Приложение №П3.

Методика настройки вальцовочных машин сиспользованием устройства П316-25 и весов типа БРНЦ-10…………Приложение № П4. Методы и методики экспериментальныхисследований…………………………………………………………………Приложение №П5. Технология проведения экспериментальныхисследований…………………………………………………………….Приложение № П6. PROGRAMM ROHR…………………………………………..Приложение № П7. PROGRAM PROFTR2…………………………………………..Приложение №П8. Гидрораздача.

PROGRAM HYDRR………………..Приложение № П9. PROGRAMM SILW……………………………………………Приложение № П10. PROGRAMM OSTAT………………………………..Приложение № П11. PROGRAMМ DOSKA…………………………………………Приложение №П12. PROGRAM GD_5 (гидропривод)……………………………Приложение № П13. Выбор режима гидрораздачи и роликовоговальцевания………………………………………………………………….Приложение № П14.

РАСЧЕТ (ориентировочный) трудоемкостизакрепления т/о труб……………………………………………………….Акты внедрения……………………………………………………………633111423294047566974777988101104ВВЕДЕНИЕАктуальностьтемы.Теплообменныеаппараты,состоящиеизразмещаемых в различных корпусах трубных пучков с большим количествомтруб, закрепленных в коллекторах (трубных досках), широко применяются вразличных отраслях промышленности. В судостроении они используютсядляпередачимощностипаропроизводящейтеплообменныекгребномуустановки.аппаратыВвинтуспомощьюракетно-космическойпредполагаетсяиспользоватьватомнойотраслиядерныхэнергодвигательных установках.Внастоящеевремяатомныйэнергопромышленныйкомплекссоставляет одну из приоритетных отраслей Российской экономики с высокойдолей объема валового национального продукта.

Разработка ядерныхэнерготехнологий нового поколения для атомных электростанций, созданиесовременныхтеплоэнергетическихагрегатов,генерирующихбольшиемощности, требуют новых конкурентоспособных технологических решений,направленных на обеспечение ядерной и радиационной безопасности,укрепление инновационного потенциала российских ядерных технологий ирасширение сферы их использования 1.В соответствии с постановлением Правительства РФ «Развитиеатомного энергопромышленного комплекса России…» № 605 от 06.10.06 иего распоряжением № 215-р от 22.02.08 до 2020 года планируется ввести 32,3ГВт генерирующих мощностей, в результате чего установленная мощностьАЭС России должна превысить 53 ГВт.