Определения контактных напряжений при прокатке

УДК 621.983.5

Определения контактных напряжений при прокатке

Студент гр.10402120 Сульжицкий Е.И.

Научный руководитель – Томило В.А.

Белорусский национальный технический университет

г.Минск

Прокат является основным видом металлургической продукции. Примерно 90% всей выплавляемой стали первоначально обрабатывается в прокатных цехах. Имеются все основания утверждать, что от уровня развития прокатного производства зависит скорость научно-технического прогресса в нашей республике.

Специалистам производства, проектировщикам конструкторам прокатного оборудования необходимо знать и анализировать силовые условия прокатки. Установления взаимосвязей всех факторов, влияющих на технический прогресс прокатки не всегда просто.

На практике прокатного производства такие взаимосвязи и надежность их экспериментального определения часто отсутствуют, а эмпирические расчетные формулы принимают, для конкретных прокатных станов.

В связи с этим основной целью работы является рассмотрение и рекомендации методики анализа и определения контактных напряжений и прочности валков.

Функциональное установление взаимосвязей мы сделаем с помощью инженерно-механических методов, которые пригодны для достаточно быстрого и надежного применения в производственных условиях и конструкторских бюро.

В соответствии с современным уровнем автоматизации производственных процессов необходимо, чтобы анализ и расчет определились с использованием прокатных функциональных зависимостей, которые позволяли бы легко и быстро производить расчеты при управлении производственными процессами с применением компьютерных технологий.

В работе использованы следующие методы:

- метод линий скольжения. Он основан на возможности описания линий скольжения, появляющихся в условиях плоской деформации, характеристиками системы дифференциальных уравнений равновесия в частных производных при совместном решении с уравнениями состояния пластичности;

- метод конечных элементов. Он используется для исследования значительных по величине деформаций и получивший развитие в работах японских ученых [1];

- энергетический (вариационный) метод. Он необходим для решения конкретных задач, выдвигаемый практикой;

- приближенные (инженерный) методы. Служит для определения напряжений на контактных поверхностях «металл-инструмент» и расчетах полных и удельных сил. Этом методом получил развитие и применение при использовании модели однородного изотропного жесткопластического тела, описываемой приближенными основными уравнениями пластически деформируемой среды. В полученные таким образом решения вносятся поправки, отражающие реальные состояния деформируемого металл [2].

Каждый из указанных выше методов продолжается совершенствоваться в связи с необходимостью учета большего числа факторов, реально воздействующих на процесс деформирования, а также повышением требований математической строгости.

По мере увеличения возможностей методов, используемых в теории прокатки, расширяется и круг решаемых вопросов. Если в начальной стадии эта теория использовалась лишь для определения деформирующих сил, то в настоящее время используется для оценки допустимого формоизменения, определения характера течения металла заготовки и оценка свойств, полученных в результате процесса прокатки [3].

Следует отметить, что различные методы анализа процессов деформирования дополняют друг друга. В ряде случаев полезные для практики результаты могут быть получены разумным комбинированием различных методов.

Применяя указанные выше методы был праведен анализ влияние температуры на механические свойство металла. Критерием применимости теоретических решений, полученных указанными методами, может быть соответствие результатов анализа данных практики и экспериментальных исследований.

В настоящее время можно считать экспериментально установленным [4], что при пластическом деформировании с расчетом нормальных напряжений касательные контактные напряжения τк возрастают первоначально по закону, близкому к линейному, а затем по кривой, асимптотически приближаясь к некоторому постоянному значению.