浅谈化工管道泵出口弯头支腿放样方法

1/18高级技师专业论文工种：冷作钣金工浅谈化工管道泵出口弯头支腿放样方法姓名：吕建伟身份证号：等级：高级技师准考证号：工作单位：周口机电安装有限公司鉴定单位：日期：2012/12/52/18目录摘要……………………………3关键词…………………………3论文主体………………………3结构分析………………………5实例说明………………………7计算说明………………………12引用标准………………………173/18浅谈化工管道泵出口弯头支腿放样方法作者：吕建伟时间：2012/12/5摘要：在制作化工泵出口弯头支腿时，由于管道弯头是由径向弯曲及横向弯曲形成的双曲向弯曲曲面（也称为不可展曲面），使用常规放样方法不容易放出来弯头的相贯线。作者经过仔细的观察、研究，采用抽象变形放样的方法，找出了弯头支腿的放样方法并推导出了计算公式。关键词：化工泵弯头支腿放样计算论文主体：在化工厂的安装过程中，最主要的工作就是管道泵的配管。安装管道泵出口弯头时，化工部管道支架标准及美国ASME管道支架标准均要求在弯头底部与立管同心处设置支腿，以支承管道重量，避免因管道重量压在管道泵上，导致运行过程中泵体开裂损坏而造成不必要的损失。由于管道弯头是由径向弯曲及横向弯曲形成的双曲向弯曲曲面（也称为不可展曲面），使用常规放4/18样方法不容易放出来弯头的相贯线，为实际施工增加了不少难度，也为材料的精确统计制造了不少困难。在工地上，为避免放样出错，也为了节省管道施工人员的时间，支腿的放样工作通常是交给铆工技术员，管道工则负责实施。在实际的施工过程中，管道工师傅遇到这样的问题时，通常采用在弯头假腿位置上临时点焊钢管，在钢管上分出等分线，实际测量每个等分线到相贯线的交点的实际距离，再大致的划出一个轮廓，然后再试组对，找出实际差距，再根据这个差距修改支腿与弯头的结合面，最终达到完成这个工件制作的目的。在化工厂施工过程中，为了保证管道安装质量，不锈钢管不允许使用等离子切割，必须使用砂轮片切割。一个￠219x8.18的不锈钢管切割大概需要10-15片不锈钢专用切割片，曲线切割还要多些。用这样的方法，一个有经验的管道师傅，制作一个12英寸的不锈钢支腿往往需要2-3小时的时间，而有的大尺寸不锈钢支腿，甚至需要几个有经验的师5/18傅配合1-2天的时间才能完成。经过长时间的观察和不断地实验，我终于找出来了变换形状放样的方法，解决了这个弯头底部支座放样难的问题。结构分析：首先，我们分析一下它的结构：（图表1）①：弯头支腿结合部分是圆管与圆管弯头的相贯切线；②：弯头的弯曲方向具有一致性及向心性，能图表16/18在平面图上显示实长，符合平行线法作展开图；③：它的相贯线是由可展曲面与不可展曲面相交。由于有上述3点特性，那么如果我们将弯头看做一个直的主管，将假腿看做是一个具有斜角的三通支管，利用异径斜三通的放样方法放出支腿与主管弯头的相贯线，再将弯头假设的直的主管按照弯头的弯曲半径进行弯曲以后，重新找出假腿与弯头的相贯线交点，也就求出了假腿的每一条实长线的实际高度，利用所求出的实长素线，我们也就可以轻松地划出支腿样板了。也就是说，我们先将这个不可展曲面先假设变成可展曲面，求出支管与主管弯头的相贯线交点后，再将主管还原成弯管，进一步求出假腿与弯头的相贯线交点，就可以求出支腿的各个实长线了。当然，在实际操作过程中，我们不可能将弯头曲线拉直，上面采用这样的说法是我们解决这个问题的7/18一个思维模式，也是我们解决问题的关键所在。实例说明：下面我们以5英寸弯头所用的假腿作为原型，详细的介绍一下假腿的放样过程。管道支架图集我这里选用的是《中华人民共和国行业标准-管架标准图》（HG/T21629-1999）第3册，第103页，弯管用底部支腿F8型。通过查表《中华人民共和国行业标准-管架标准图》（HG/T21629-1999）第5册，第28页，我们找到5英寸弯管用底部支腿F8型的具体尺寸：①：弯管选用5＂,具体尺寸是168.3x9.6;倍率选用1.5倍，美标的弯头弯曲半径为229mm；②:支腿选用4＂,具体尺寸是114.3x5.29;图表28/18下面我们就以上面的尺寸为准，逐步划出假腿的展开图：①：首先我们先以十字坐标的中心交点为圆心（图表2），以229mm为半径划出弯头的中心线，再以弯头中心线为基准划出弯头外径轮廓线，以弯头上部端口中心线为基准划一垂直于端口的竖向垂线，并向下延长，划出支腿中心线，再在此基础上以支管半径为距离划出假腿轮廓线。由于标准要求特种钢材的管线其支架要与管线同等材质，且不小于200mm的长度，我们这里就选择支管展开素线最小长度为200mm；②:在弯头上部沿中心线划一垂直辅助线，在这一辅助线上任意一点再画一个横向的垂直于这条线段的辅助图表39/18线。使十字交点与弯头中心垂直重合（图表3）；③在这个辅助线上以十字交点为圆心，以弯头圆管外半径为半径画一个圆，使这个圆与弯头外径相等；④在这个圆的左侧沿辅助线任意定一个圆心，以支管圆管内半径为半径，画一个圆，并12等分，且有2个相对称的等分点与横向辅助线重合（图表4）；⑤过与横向辅助线平行的2个等分点与弯头辅助圆相交，依次划出各个等分点与弯管辅助圆相交的交点，加上横向中心线与支管辅助圆的上下两端点的辅助平行线与弯头辅助圆图表410/18相交，共得到7个交点；⑥将这7个交点用线段两两相交，且与竖向辅助线平行，并延长至弯头主视图与弯头端口线相交，在弯头主视图上得到3个与弯头端口线相交的交点；⑦以这3个交点到弯头弯曲半径的圆心的距离为半径（图表5），在主视图上画出弯管与支管相交的圆弧辅助线，使这3条圆弧辅助线与弯头中心线平行；图表5图表611/18⑧在支管下部的十字交点上以支管内半径为半径画一个圆，并12等分且有相对称的两点过支管中心线，与支管中心线重合；⑨与支管中心线平行过两点与主视图弯管圆弧辅助线相交（图表6），得到7条支管实长素线；⑩（图表7）划一直线以支管外周长的1/12为间距划12个线段，过线段交点划13条素线，分别以各支管放样实长素线为距离，按照1、2、3、4、5、、6、7、6、5、4、3、2、1的顺序划出支管实际放样图表712/18样板图。到这里，我们的放样工作就算是做完了。但在实际操作过程中我们发现，由于12等分样板曲线不够圆滑，会导致制作成的弯头支腿贴合缝不够紧密。经过多次试验，我们得出一个结论:只有等分线超过16等分，贴合缝才能紧密得与工件贴合。这里我们以12等分来做讲解是为了作图的方便。在实际放样中最好是能够使等分数超过16等分，且等分数能被4整除。计算说明：由于施工现场有时不具备放样条件，我这里就补充一下用计算的方法来求出支腿的实长。在放样的过程中，我们知道了这个支腿放样的最主要的一步是要求出弯头与支腿等分线的每一个交点到弯头弯曲半径的圆心的距离，也就是弯头上过两个与弯头弯曲半径的圆心距离相等的交点的圆弧辅助线的弯曲半径。13/18这里我们先求出图表4所示的支腿的圆管等分线与弯头辅助圆相切后到辅助圆的距离：①先求出支腿圆管每个等分线到横向辅助线中心线的距离：sin(360/n*(1至n/4))*r2r2：支腿圆管的半径n：圆管等分数1：是圆管等分数的1/4的第几份数②求出圆管等分线与弯头辅助圆相切后到辅助圆纵向中心线的距离：√（r12-(sin（360/n*(1至n/4)）*r2)2）r1:弯头圆管外半径这里我们接着求出弯头与支腿等分线的每一个交点到弯头弯曲半径的圆心的距离：R+√（r12-(sin（360/n*(1至n/4)）*r2)2）R：弯头圆管的弯曲半径下面我们再求出支腿圆管每一个等分线到弯头圆管弯曲半径的圆心的距离：14/18R±(cos(360/n*(1至n/4))*r2)求出了上面的数据后我们就可以求出弯头支腿圆管的每一个放样素线的实际长度了：H-√（R+√（r12-(sin（360/n*(1至n/4)）*r2)2））2-（R±(cos(360/n*(1至n/4))*r2)）2）H:弯头支腿底部到弯头圆管弯曲半径的圆心的垂直距离下面我们还以5＂弯管为例，实际计算各个支腿圆管实长线的长度：素线1=461.77-√(（229+√（84.152-(sin（360/12*0）*51.86)2））2-（229+(cos(360/12*0)*51.86)）2）=323.276素线2=461.77-√(（229+√（84.152-(sin（360/12*1）*51.86)2））2-（229+(cos(360/12*1)*51.86)）2）=318.6358757素线3=461.77-√(（229+√（84.152-(sin15/18（360/12*2）*51.86)2））2-（229+(cos(360/12*2)*51.86）2）=303.3139素线4=461.77-√(（229+√（84.152-(sin（360/12*3）*51.86)2））2-（229+(cos(360/12*3)*51.86)）2）=275.3736素线5=461.77-√(（229+√（84.152-(sin（360/12*2）*51.86)2））2-（229-(cos(360/12*2)*51.86)）2）=240.7265363素线6=461.77-√(（229+√（84.152-(sin（360/12*1）*51.86)2））2-（229-(cos(360/12*1)*51.86)）2）=213.5224613素线7=461.77-√(（229+√（84.152-(sin（360/12*0）*51.86)2））2-（229-(cos(360/12*0)*51.86)）2）16/18=203.5368826CAD作图得到的数据是：素线1=323.3素线2=318.66素线3=303.34素线4=276.02素线5=240.74素线6=213.54素线7=203.55通过与放样尺寸的对比，结果基本完全一致，证明放样与计算过程没有出错。以上就是我在工作中通过实际操作，总结经验，总结出来的化工泵弯头支腿的放样和计算方法。由于水平的限制，本文介绍的方法错漏之处在所难免，而且解决这个问题肯定也不止这一个方法（我曾经见过有技术员用高等数学求出来过弯头支腿的实长，有些在网上搜到的程序也都是用高等数学算出来的），本着不断学习，不断进取，不断进步的目标，17/18借以抛砖引玉，请各位老师批评指正。引用标准：《中华人民共和国行业标准-管架标准图》（HG/T21629-1999）18/18