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

Для создания равномерного кольцевого зазора (при проведении экспе­ римента он составлял 20 мкм на сторону) в измерительном сегменте размещено 18 регулировочных винтов (по два на каждый штифт). Поскольку регулировочные винты одного штифта располагаются

Рис. 128. Измерительный сегмент без штифтов

на одной линии и три штифта удерживаются одной парой гаек, то появляются дополнительные трудности при создании равномерного кольцевого зазора. Поэтому, штифты устанавливали под микроско­

1каждого штифта были наклеены два микротен­ зодатчика в направлении его продольной оси.

моста представляют собой такие же микротензодатчики, наклеен­ ные на свободной вертикальной плоскости внутри измерительного сегмента.

На двух других противоположных плоскостях квадратной части каждого штифта,, перпендикулярных направлению прокатки, также в направлении его продольной оси расположены два микротензодат­ чика. Они служат для регистрации продольных сил трения и являются соседними плечами измерительного моста; два других плеча моста в виде сопротивлений установлены в измерительной коробке.

178

Для балансирования каждого из мостов использованы реохорды, а для того чтобы иметь одинаковые тарировочные зависимости для всех штифтов, в измерительной коробке установлены регулируе­ мые сопротивления. Питание каждого из 18 измерительных мостов осуществляли от стабилизированного выпрямителя напряжением 3 В. Оно подается непосредственно на размещенные в измерительной коробке элементы схемы.

Для соединения микротензодатчиков в измерительные мосты были использованы медные одножильные монтажные провода диа­ метром 0,3 мм, а для подачи питания на диагонали мостов и снятия

тельной коробкой, находились в осевом канале рабочего-валка для обеспечения их скручивания, так как токосъемные устройства не применялись. Для удобства проведения монтажно-профилактиче­ ских работ измерительным валком являлся нижний рабочий валок.

При проведении исследования использовали безусилительную схему измерения, сигнал разбаланса от измерительных мостов непо­ средственно подавался на гальванометры ультрафиолетового осцил­ лографа SE2100.

Кроме измерений контактных напряжений, записывали усилие

В месдозах в качестве чувствительного элемента использовали сталь­ ной кольцевой элемент с наклеенными на него проволочными датчи­ ками сопротивления. Крутящий момент фиксировали с помощью фольговых датчиков, наклеенных на промежуточный вал в рабочей линии прокатного стана, и серебряных токосъемных колец. При записи усилия .прокатки и крутящего момента использовался усили­ тель и осциллограф SE2100.

2. РАСШИФРОВКА ОСЦИЛЛОГРАММ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

В процессе прокатки на ленте осциллографа фиксировался мо­ мент прохождения универсальными месдозами и датчиками радиаль­ ной деформации участка контакта рабочего валка с металлом, а при повороте рабочего валка на 180°— контакта рабочего и опорного валков. Кроме зон силовых контактов, на каждой ленте имеются начальные нулевые отсечки всех параметров, которые записывались перед началом и после прокатки. Участки типовых осциллограмм, зафиксированных на полупромышленном стане кварто 500, показаны на рис.. 130.

Расшифровку осциллограмм начинали с определения их мас­ штаба. Диаметр нижнего рабочего валка полупромышленного стана был равен 202,8 мм, верхнего 202,6 мм. Длина дуги нижнего рабо­ чего валка, соответствующая 10°, равна 17,8 мм. Масштаб осцил­ лограммы 7И0СЦ находили делением расстояния между отметками 10° (на интересующем нас участке осциллограммы) на 17,8 мм. Таким

образом, исключалась погрешность измерения длины дуг контакта, вызываемая неравномерностью скорости прокатки и неравномер­ ностью движения бумаги в осциллографе. При неравенстве скорости движения фотобумаги в осциллографе и скорости прокатки полная

Нулевая отметка левой месдозы

длина процесса, фиксируемого штифтовой месдозой, равна X = = Мосц (1Я+ с1ШТ). Зная величины X ,. Мосц и диаметр штифта dmr, находили длину дуг контакта рабочего валка с полосой и с опор­ ным валком.

Известно 14, 8, 118, 120, 121], что получаемые с помощью штиф­ товых месдоз осциллограммы отражают изменения составляющих давления металла на торец штифта и не являются эпюрами составляю­ щих контактного напряжения. Ординаты, отсчитываемые на графи­ ках, пропорциональны среднеинтегральным значениям составляю­ щих контактного напряжения по площади штифта. В связи с этим чем больше отношение 1Д/йшт, тем ближе к эпюрам напряжений будут записанные на лентах осциллограммы распределения давления

180

на торец штифта. Для получения истинных эпюр контактных на­ пряжений необходима обработка полученных осциллограмм.

Аппаратура, применяемая для усиления и регистрации сигналов от штифтовых месдоз, также может вносить искажения в характер записываемых импульсов. Для предотвращения искажений необ­ ходимо, чтобы максимальная частота записываемого импульса была в несколько раз меньше рабочего диапазона частот тензоусилителей (0— 1000 Гц) и гальванометров осциллографа (0— 180 для сил трения и 0—300 Гц для нормального давления). Максимальную частоту импульса рассчитывали по формуле [8]:

где vB— линейная скорость валков.

Для наиболеенеблагоприятных условий работы штифтовых мес­ доз в контакте рабочего и опорного валков fmali ^ 52. Гц. Запись сигналов от штифтовых месдоз происходила с минимальными дина­ мическими искажениями, которые, однако, отличались на различ­ ных участках. Они были больше на участках с резким изменением и меньше на участках с плавным изменением давления.

Параметры процесса прокатки, характеризующиеся продолжи­ тельным действием (усилие прокатки, моменты на шпинделях, уси­ лия принудительного изгиба валков, натяжения и др.), не имеют искажений, перечисленных выше. Их расшифровку производили простым измерением величины отклонения светового луча от нулевых отметок.

Известные методы обработки осциллограмм можно разделить на три группы:

1. Метод производной [4, 118]. Истинное напряжение опреде­ ляют с точностью до числового множителя как производную фиктив­ ного среднего контактного напряжения по длине зоны контакта. Здесь, а также во всех остальных методах обработки осциллограмм принимается, что контактные напряжения являются постоянными по ширине контакта штифта с металлом (в направлении, перпендику­ лярном перемещению штифта по зоне контакта). Недостаток этого метода состоит в том, что он применим только к штифтам прямоуголь­ ного сечения.

2. Метод усредненных сил [4, 118, 120]. Подсчитывают среднее

-контактное напряжение с учетом только той части торцовой поверх­ ности Штифта, которая вошла в зону контакта, и принимают, что полученное среднее контактное напряжение равно истинному в гео­ метрическом центре тяжести соответствующей части площада торцо­ вой поверхности штифта.

Этот метод является приближенным, так как при полном входе штифта в зону контакта полученная истинная эпюра ничем не отли­ чается от осциллограммы. Для начального и конечного участков истинной эпюры, где контакт штифта неполный, принятое допуще­ ние о равенстве среднего и истинного контактных напряжений в гео­ метрическом центре тяжести соответствующей части площади

181

торцовой поверхности штифта возможно только при равномерной

жения остаются неизменными. Тогда искомая эпюра является функ­ цией одной переменной, а осциллограмма выражается следующей формулой (рис. 131):

в

2

/осц — длина осциллограммы.1

1 В разработке методики принимали участие В. Г. Усачев и В. Т. Торшин.

182