pg电子模拟器平台内螺旋翅片铜管充液旋压成形加工的研究

　　内螺旋翅片铜管充液旋压成形加工的研究 ?12? 虚利压泊麒的粜件和特点,井奠立了敷学辘型.实验结果襄明:奠着麓 逋和润滑油粘度的提高,藏体劝矗 润滑作用鼍渐明丑,~Jm-r瞥的拉擅曩小,且加工后瞥外囊面翱麓度t 曩小. 关键词内螺旋翅片铜管流体动压润滑 StudyontheOil—FilledSpinningofCopperInnerSpiralFinTubes TangYong 【AmTRACT]Theoil—rifledspinnlngofqopt0erinnerspiralfintubesisstudied s~stemafically.1heconditionsandcha/ac~fisfiesofgeneratingdynamicoilfilmareanaly~d especiallyduringoil—filled印inning,andamt}Iemacal瑚 ddi8constructed.theoretical andexperimentalresultsshowthattheeffectsofhydrodynamiclubricationraisewi山theincre~e ofspinningspeedandoilvisco~ty,andthedrawingloadandsurfaceroughne~decrease. Keywor~Is#cof~oerinner印iralfintubehydrodynamiclubficafion 传热效率比普通光壁管提高二倍以上的高 效内翅片传热管在制冷,热工及汽车等行业受 到广泛重视目前,内螺旋翅片铜管的加工主要 采用80年代国外开发的高速连续旋压成形技 术,我校93年研制成功的动态差速旋压成形技 术也属此类,均属机械旋压成形技术的范琦 该技术利用旋压体高速旋转挤压沿轴向运动的 铜管外表面实现挤压成形,因此被加工铜管表 面存在残留螺旋纹痘,且扭矩及拉力较大据有 关专家分析,内螺旋翅片铜管表面粗糙度值较 大及翅片高度较低等是限制热交换器效率进一 步提高的关键因素国外生产厂家已

　　在数 年内推出新型高翅片薄壁内:螺旋翅片铜管及其 它新型内翅片铜管,并已致力于解决铜管表面 粗糙度值较大的问题,这也是当前该技术领域 的研究方向及技术难点. 一 ,内螺旋翅片铜管充液旋压 成形的原理及特点 在动态差速旋压成形实验中,我们注意到 国家自然科学基盘资助项月【项目:59705016) 广东省自然科学基金资助项目 收稿日期:1997年10月 一 个特别的实验现象:在高速及充分供油条件 下,被加工管表面粗糙度值及拉力明显减小.显 然,这与机械旋压成形的规律不同.由此,作者 利用旋压体沿管外壁旋转产生的流体动压效 应,在特殊设计的旋压腔内(见图1),通过充液 蘅环供油及增大旋压体沿管外壁的旋转速度建 立所需的高压体润滑状态,使拉拔力下降 30,40[2].比较而言,内螺旋翅片铜管高速 充液旋压成形过程中的相对运动速度较大且供 油充分,由旋压体沿管外壁旋转产生的流体动 压润滑作用较大,极易形成流体动压润滑状态. 二,充液旋压条件下油膜的形成 及数学模型的建立 特殊设计的旋压腔轴剖面结构见图2. 厨2旋压腔轴捌面培柑示意图 根据几何关系知 z?(2R一) 当2R》扁时,上式近似为 . ?i两 同理(2R》 ,砖》t)可得 . 瓦丽蕊 式中R一一旋压体半径 R一一被旋压坯管半径 即–+矗+轰=k+轰(1) 显见,二圆柱体接近时的间隙高度,可等效 转化为一个当量圆柱体(半径为R)与 一 个平面接近时的间隙高度r.同时,把代换角 y定义为 一(2) ?2‰ ?l3? 即d(一了 dz=~,2只sec?y(3) 将式(2)代入式(1)得 矗=Ll+赢j=(1+竹=y(4) 根据以上分析,可将图2模型茼化为圆柱 体对平面的情况求雷诺方程的解,同时假定 (1)圆柱旋压体是刚性体;(2)压力对润滑油粘 度有影响;(3)圆柱旋压体为无限长.故仍可用 一 维Reynolds方程分析润滑油压方,即 塞? 式中——d,=0处的间旗高度(油膜厚 度),该处y记为 —— 常压下的粘度一 n——压粘指数 —— 平均滚动速度,即卷吸润滑油速度, 可由旋压腔体旋转速度(旋速n) 求得啪:=(+地)I2A2n(2&-FR2) 将式(3),(4)代入式(5)积分得 上(1一:垫土堑× , [三2+一32卜L.4?\8.4.Jj 由边界条件(y=一卉/2处,腔内压力p—) 可樽 {(1…螋× [2+{+一3一Y3a”2416++32】]L’4.oo一4/J +告(1一e,)(6) 在充液条件下(=.),由雷诺条件可求得 =25.25,郎最大压力位于一y口处.由于被加 工管坯在最大压力处发生塑性变形,因此该处 压力=n2. 三,流体动压润滑理论厦实验分析 实验采用XI,l0型旋压机,安装在电动回 车链式拉管机模座上,配置三菱变频调速器,拉 速(夹头速度)可调,润精油可循环使用(配冷却 系统),实验及弹簧测力装置见图3 实验采用的r2铜管材料(姐l×0,45ram) -14? 的.一68砌Pa;以3O机油为主体加入添加 剂配制的润滑油牯度一0.093Pa..s(4O?条 件下),压牯特性系擞u=2.8×10一々n/N)旋压 体半径R一6.5mm,被旋压坯管半径R= 5mm,坯管壁厚与内螺旋翅片铜管平均壁厚的 比值为1.16;拉旋比(拉速与旋速比值)为0.8. LI1., nll\4 f\ 圈3宴驻及弹簧刊力装置示意田 l?控制掘2t弹簧贳力仪3?拉夹基4_簋压机 5,内螺麓翅片铜管6捐精油F——拉接力 1.最小油胰厚度 由式(6)可知,流体楔动压教应是旋压体}骨 管外壁旋转卷吸润滑油造成的,在旋压体结构 一 定条件下,旋速及润滑油牯度直接决定了动 压油膜厚度,将上述条件代人式(6)可得不同旋 速条件下的最小油膜厚度,实验采用测定顶 置翊痕高度来确定最小油膜厚度并选用配 制的润滑油,实验结果见图4. 呈 王墨莛! 压过程中的流体动压润滑基本形成. 在旋速n=200r/s条件下,采用四种润槽 油(40?条件下牯度分别为0-6和图7.随着旌速和 1{加200300400 n(m,日) I主f4旋速耐虽小油旌厚的影响 1.实曲拽2.理论曲线 实验及理论分析结果均表明,最小油膜厚 度随旋速提高而增大.在旋速=333.3r/s时, 被加工管的拉拔力及扭矩均有显着变化,即旋 1002003004O0 D(r,日) 圉6旋建对拉拔力的髟响 润滑油粘度的提高,被加工管的拉拔力减小,特 别当最小油膜厚度达到6,7,um时,拉拨力 的减小十分明显,这对提高旋压过程的稳定性 十分重要

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