Файл: Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 123

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

1!

 

_

22L Г*т_ in (l +

fl —fli)- +

л2

 

 

 

Pep

 

Pep

 

Jt

Uj

(i + a)~+ ч2

 

 

 

 

 

(

^1 — Po \

In-

I2 +

ч2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(l + aCi)2 + 42

 

 

+

fe2 -

 

Po 1n

(£ -

M 2 +

Ч2

k 2

.

(£ - 2&x)2 +

Ч2

(27)

 

 

 

 

 

£2 + ч2

 

 

 

(E-6i)* +

4a J

 

Pep

Y ii. +

iiZZfiL'jarctg i±..^ILflL _

*L arctg 1 ± £

 

\

aL

'

a — aL

)

 

&

4

 

fli

ь

ч

( i S ?

+

V

1) arC,g I

+

(-5Г +

^

r f S~ )

*8 ^

-

 

 

 

 

 

 

A

arctg

E - 2*!

 

 

 

(28)

 

 

 

 

 

 

*1

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

a =

l ----- ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ai =

0,25 - 0 ,5 - 1 ;

 

 

 

 

{з Ue

bx =

0

5 — ;

1

 

o ’

---- положение нейтрального сечения; a — угол захвата;

(3 *=» fcP — — ---- Угол трения;

 

 

 

 

.

 

1 • 15стт,

- 0 3 .

 

 

 

 

 

 

1

Рср

• ’

 

 

 

 

 

г

 

l,15ffT - a

 

 

 

 

 

 

 

Рср

 

 

От,

и оТг — начальное и

конечное

значение предела текучести;

оп-

и о3 —

переднее

и заднее натяжение;

 

 

p «

= ^

= i

{2

 

[■

 

— показатель не-

 

 

 

давления.

 

 

равномерности

распределения

Напряжения

от действия

касательной

нагрузки определяются:

_^у_

Ч_ F

Рср

я ' ск

1 + 1 — L

arctg b г

a

0,25 — 0,5 — a

^1

’ 0,75 — 0 2 — ( £ - ° ' 4 7 + ! )

X

 

0,25 — 0,5 —

 

a

1 a

 

103


 

1 + 0 , 7 5 - 0 , 5 ^ -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X arctg--------

 

------------

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,7 5 —

0 ,2 —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

2k„ '

 

 

£ + 0 , 2 1 - - 0 , 5

 

 

4k

 

 

 

 

 

 

 

a r c t g

 

 

11

 

 

a

+

arctg

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 k2

 

 

 

l

-

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

a

 

 

 

 

 

(29)

 

 

 

 

 

 

Y

 

a r c t g -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fcK

f

(

| + 1

 

____ Y

 

 

 

1 +

0 ,7 5 - 0,5 - ^ - )2

+ i f

3 - ^

 

 

 

 

In

Pep

Pep

 

n

(

0 .2 5 — 0 ,5 - L -

 

 

 

( i + l — ^ ’ + F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----------—

R -

\ ( i r

° - 4

+

0

 

^ +

- r - ( ° . 2

— —

0 , 5 -0L) —

0 75

_ 0 2 - 1 -

'

* 2

 

 

 

Y

'

/

 

r

* s \

a

 

a )

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1^ Г 0,75 — 0,5

 

 

 

In

 

i + 0,2- L _ o,5 x

) 2 + 1 f

( ° ' 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y — ') (°-

 

 

 

 

 

 

 

 

( e + 0 , 7 5 - 0 ,5 - ¥ - ) 2 + T ] *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k£

In

 

(8 -0 .5 -£ )' + Ч’

 

 

 

 

 

 

(S + Oi-S— 0 , 5 + ) ' + л -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k

/

v

\

 

] n

_

 

 

--- a~)

^

 

 

 

(30)

 

± !h -

( Л

 

Л

 

i ------- E

L

' ----------

 

 

 

 

- ^ U

 

'

 

 

(E - 0 .5 - J-) +л>

 

 

 

+

< / ___

 

 

 

*i f s + 1 —

 

 

 

E + 1 - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg •

 

 

 

+

Pep

я

' CK

 

(o.25 — 0,5-L- J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•n1 / > 1 ^

+ 1

 

 

 

1

 

 

* 2

f [ { - T 2 - °

’AT

+

l

) l +

 

0 .2 5 — 0 . 5 - ! -

0 ,7 5 — 0 .2 - i -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

+ %

( 0-2 i - -

° , 5 i

) -

( ° . 4 1 — 1) ( ° ’75 -

1°’5 +

)

X

 

£ + 0 ,7 5 - 0 . 5 - 1 -

 

1

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X arctg-

 

■n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л \

 

 

 

 

f [ ( - ^ ° ’4 t + , ) e +

 

 

 

 

 

0 ,7 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .2 - с -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

104


 

 

 

( 0 2 j -

_

0,5 -%-) — ( 0,4

у

— 1) ( 0,75 — 0,5 -У-

 

 

 

 

k2 \

 

a

 

 

a /

\

 

 

 

J \

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2£2gv

 

+

l +

 

0.2 -5- — 0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

a______ a_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—p

\

arctg

 

 

 

’1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k2l

 

2k2

-

 

 

 

 

 

£ - 0.5 -Ja-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

arctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k0

 

 

 

 

 

 

£ - 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—----1 ) arctg------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

ъ J

 

ь

 

ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

| +

0.75 -

0.5 4

У

+ Ч2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25 — 0,

 

111

 

 

 

 

 

 

 

-------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

«

+ ' -

*

)

+

11-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ ■

 

 

 

. .

 

 

«

x

 

 

( W

0.2 4

- 0 . 5 - ^ - ) “ +

i f

 

 

 

 

т

(

^

- °

' 4 т

+

, )

| п - ^

------- 2

^

 

+

 

0,75 — 0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( g +

0 .7 5 - 0 ,5

- M

i

+

o3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

Cl

 

,

2k

Ш

 

0

-

-0.5- L

 

+

i f

 

 

In •

( * - * ) ’ +■

 

 

(31)

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

(s + 0.2 - i - 0.sJ-)’ + 4°

 

J-

 

(6-0,5-X)

+

112

 

Полученные уравнения удовлетворяют заданным граничным ус­ ловиям и уравнениям равновесия.

Обобщение результатов экспериментов по определению напряже­ ний при помощи метода поляризационно-оптического моделирования позволяет сделать заключение, что эпюры касательных напряжений в зоне отставания и опережения могут быть приближенно представ­ лены в виде парабол. Теоретические расчеты подтверждают целе­ сообразность такого упрощения, если протяженность зоны затруд­ ненной деформации более0,2/д. Максимальные скалывающие напря­ жения в сечении, проходящем через начало координат (нейтраль­ ное сечение), и центр валка при аппроксимации касательных

105.


напряжений параболами, будут описываться следующим уравнением:

 

_ р - и ,

 

ЧРср

A. In

 

 

 

1)2

 

 

ki — Po

 

 

1]и

 

 

 

 

lmax •

 

 

(д —Д + V-

 

 

In

(а —«i)2 + Л2

+

 

 

ai

 

 

д2+ "Л2

 

а — а ,

 

^2—Ро

|n bi +

^

 

 

 

Щ + л2 1

6/ ,ср

 

 

arctg

 

а

 

*1

 

г

 

 

 

 

*1 +

Л

+

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26i

^

l n

( 4

+

i ) +

J l i ]n

АЬ\

 

 

 

(32)

 

+ -J- arctg

Л +

о 2

\

Л2

 

 

)

Ab\

 

Г]4

 

 

 

 

Из уравнения (32) следует, что при г) = 0

(в точке критического

сечения),

rS,tx =

 

 

и ПРИ /^ 0 > 0 3

(в IV и V

клетях непре­

рывных тонколистовых

станов

холодной

прокатки),

эта

величина

Рх,VX

 

 

 

 

составляет

— 0,06 рср,

т. е. значительно

 

 

 

 

меньшей,

чем

экстремальное максималь­

Pep fcp

 

 

 

 

ное скалывающее напряжение, равное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0,5 -ь 0,7)рср.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая, что при низких величинах

 

 

 

 

 

 

коэффициента трения величина ттах в ос­

 

 

 

 

 

 

новном определяется только неравно­

 

 

 

 

 

 

мерностью нормального давления, можно

 

 

 

 

 

 

рекомендовать рассчитывать валки Vn IV

 

 

 

 

 

 

клетей на прочность только с учетом нор­

 

 

 

 

 

 

мальных

давлений

и закалочных напря­

 

 

 

 

 

 

жений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

качестве

примера

сопоставления

 

 

 

 

 

 

расчета

с

результатами

исследования на­

 

 

 

 

 

 

пряженного состояния

в очаге деформа-

Рис. 71. Характер распределе­

 

ции. напряжения аХ1 ау,

 

— были

рас­

ния

контактных

напряжений

 

 

по дуге захвата

ф /а — 1,335):

 

считаны по формуле (32) при

р/а =

 

1,335,

X — расчетные точки; пунктир­

 

 

ная

линия — аппроксимация

 

£ =

0

для

граничных

условий,

соответ­

параболой; сплошная линия —

 

ствующих

прокатке свинцового образца

аппроксимация кусочно-линей­

 

ной

непрерывной

функцией

 

Я

=

3,00 мм с е = 22% в валках — дисках

из рис. 71,

 

 

 

 

с оптически активной вклейкой. Как видно

в данном случае

распределение

нормальной

и

 

каса­

тельной нагрузок может быть аппроксимировано кусочно-линей­

ной функцией и параболической зависимостью, поскольку

0,3.

На рис. 71 показана также возможность аппроксимации касатель­ ной нагрузки кусочно-линейной непрерывной функцией. Узловые точки эпюры касательных напряжений рассчитаны, как это пока­ зано выше.

Значение максимума касательного напряжения при параболи­ ческой аппроксимации определяли из условия, что хх в зоне опе­

режения и отставания равно 1,5 тср,

где тср — экспериментальное

значение касательного напряжения.

 

= '0 без учета (рис. 72, а),

Вначале рассчитывали ау и ах при g

а затем с учетом сил трения (рис. 72,

б).

Из представленных данных

106


следует, что касательные напряжения не сказываются на изменении распределения ац, значительно влияют на ах, в результате чего

и увеличивается максимальное скалывающее напряжение т1. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных показало

их хорошую сходимость. Следовательно, упрощение решения кон-

Рис. 72. Распределение радиальных и тангенциальных напря­ жений по радиусу валка, проходящему через нейтральное се­ чение, рассчитанных по формулам (-33), (34) без учета сил тренпя (а) и сопоставление их с экспериментальными данными (б)

тактнои задачи теории упругости вполне оправданно в том смысле, что граничные условия могут быть заданы приближенно, при этом обязательно соблюдение соответствия показателя нагрузки х и сред­

него

значения

коэффициента

 

 

 

трения натурным условиям.

в

 

 

 

Напряженное

состояние

 

 

 

контакте

 

рабочего и опорного

 

 

 

валков

изучали

при

тех

же

 

 

 

допущениях, что и в очаге де­

 

 

 

формации.

Граничные условия

 

 

 

были

определены

уравнениями

 

 

 

(23) и (24).

 

 

 

 

 

 

Напряженное

состояние

ис­

 

 

 

следовали

по оси

симметрии в

 

 

 

сечении,

где g =

0, т.

е. мак­

 

 

 

симальные скалывающие напря­

 

 

 

жения наибольшие. Максималь­

 

 

 

ные скалывающие напряжения

 

 

 

(рис. 73) определяли числен­

Рис. 73.

Зависимость

характера распределе­

ным методом на ЭВМ«Минск 22»

ния т

и глубины

их расположения от /ср

[по уравнению (25) ].

Оказалось, что глубина расположения максимальных скалы­ вающих напряжений без учета сил внешнего трения равна .