Вы здесь

Розробка та освоєння ефективної технології сухого волочіння сталевої катанки після механічного видалення окалини

Автор: 
Ломов Ілля Миколайович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
3403U001355
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭФФЕКТИВНОГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РОЛИКОВЫХ ОКАЛИНОЛОМАТЕЛЕЙ ПРИ СУХОМ ВОЛОЧЕНИИ
2.1 Теоретическое определение силовых условий протяжки заготовки через
окалиноломатель
Выше было отмечено, что суть процесса удаления окалины в роликовых
окалиноломателях заключается в обеспечении удлинения поверхностных слоев
металла. Реализуется процесс путем прохождения катанки по роликам (рис. 2.1)
под действием внешней силы Q.
При этом внутренняя поверхность катанки, примыкающая к ролику, проходя по
ролику, охватывает его по дуге равной углу охвата. Угол охвата может колебаться
от 00 (катанка касается ролика в одной точке) до 3600 (катанка полностью
огибает ролик).
В основу анализа силовых условий протяжки заготовки через окалиноломатель можно
положить уравнение баланса мощностей. Как аналог можно рассмотреть процесс
правки круглого профиля на сортоправильных машинах [81, 82].
Полная мощность протягивания[81, 82]:
, (2.1)
где NS - полная мощность протяжки;
Nдеф – мощность деформации;
Nтр – мощность трения качения заготовки по роликам;
Nподш – мощность расходуемая на трение в подшипниках окалиноломателя.
Мощность деформации при протяжке равна [82]:
, (2.2)
где Mi – момент изгиба на i-том ролике;
– скорость протяжки;
– радиус i-того ролика окалиноломателя;
n – количество роликов окалиноломателя.
Мощность трения заготовки и роликов:
, (2.3)
где Рi – осевая сила давления заготовки на i-том ролике;
- коэффициент сопротивления протяжке заготовки по роликам окалиноломателя.
Мощность, расходуемая на трение в подшипниках окалиноломателя [81, 82]:
, (2.4)
где – коэффициент трения в подшипнике i-того ролика окалиноломателя;
- диаметр цапфы i-того ролика.
С учетом формул (2.2) …(2.4) выражение (2.1) можно представить в виде:
. (2.5)
Суммарную мощность протяжки можно представить как произведение силы протяжки на
скорость [81, 83, 84]:
. (2.6)
После элементарных преобразований выражения (2.5) с учетом (2.6) имеем:
. (2.7)
Рассмотрим составляющие выражения (2.7).
Изгибающий момент на i-том ролике[82]:
, (2.8)
где - средний предел текучести материала заготовки;
S – пластический момент сопротивления.
Средний предел текучести материала заготовки [85]:
, (2.9)
где , - начальный и конечный предел текучести при взломе окалины на i –том
ролике;
Пластический момент сопротивления:
, (2.10)
где W – момент упругого сопротивления;
Момент упругого сопротивления:
, (2.11)
- диаметр заготовки, м.
С учетом выражения (2.11) выражение (2.10) принимает вид:
. (2.12)
После полученных преобразований формулу (2.8) можно представить в виде:
. (2.13)
Силы радиального воздействия на ролики окалиноломателя определяются из условий
равновесия моментов внешних сил (рис 2.2) сначала относительно первого, а затем
второго, третьего и последнего сечений, расположенных в вертикальных осях
роликов[81, 82]:
, (2.14)
, (2.15)
, (2.16)
. (2.17)
По данным [82] моменты М1 и Мn могут быть приняты равными нулю, так как на
первом и последнем роликах деформация заготовки мала.
С учетом проведенных преобразований формулу (2.7) можно представить в виде:
. (2.18)
Для определения рациональных условий эффективной работы окалиноломателя в
потоке с волочением необходимо:
* провести исследования влияния степени деформации в окалиноломателе на
свойства горячекатаной и холоднодеформированной заготовки;
* исследовать влияние расстояния между роликами и радиуса роликов
окалиноломателя на усилие протяжки заготовки через окалиноломатель;
* изучить влияние напряжения текучести материала заготовки и диаметра заготовки
на напряжение протяжки через окалиноломатель;
* замерить усилие протяжки катанки через окалиноломатель при различных
параметрах процесса удаления окалины;
* провести сравнение полученных экспериментальных данных силовых условий
протяжки с результатами теоретических расчетов определения усилия протяжки
через окалиноломатель;
* разработать критерий оценки работы роликового окалиноломателя;
* определить рациональное соотношение геометрических характеристик рабочего
органа окалиноломателя и деформируемой заготовки;
* на основе наиболее адекватной модели провести оценку применимости взлома
окалины при волочении толстой пружинной проволоки на существующем
оборудовании;
* в случае применимости взлома окалины при волочении толстой пружинной
проволоки на существующем оборудовании освоить ее производство.
2.2 Экспериментальные исследования процесса удаления окалины в роликовом
окалиноломателе
2.2.1 Методика проведения исследований
Для проведения исследований по определению рационального соотношения рабочего
органа окалиноломателя и диаметра деформируемой заготовки была разработана
методика проведения исследований.
В экспериментах использовали следующее оборудование и оснастку:
* цепной волочильный стан НМетАУ;
* лабораторный роликовый окалиноломатель (рис. 2.3) с возможностью изменения
диаметра роликов и расстояния между ними;
* тензометрический силоизмеритель (рис. 2.4) расположенный перед
окалиноломателем;
Температура окружающей среды при проведении исследований поддерживали 200С.
Относительная влажность воздуха составляла 80 %.
Протяжку проводили со скоростью 0,2 м/с.
Для более точного определения силовых условий протяжки в экспериментах
учитывали потери на трение окалиноломателя об стол на котором он стоит.
Образцы для проведения испытаний на разрывной машине отбирали из середины
протянутой заготовки для того чтобы избежать влияния