РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технологические системы ОМД»

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КАЛИБРОВКИ

 

Выполнил:

студент группы ТО-08 Попов А.О.

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил:

доцент, к.т.н. Кинзин Д.И.

(подпись) (Ф.И.О.)

 

Магнитогорск 2011 г.

Оглавление

Введение. 3

Исходные данные. 4

Расчет смещенных объемов. 5

Расчет коэффициента эффективности. 7

Расчет среднего контактного напряжения. 8

Расчет работы деформации. 10

Вывод. 13

Список используемой литературы.. 14

 

Введение

Основой технологии сортопрокатного производства является деформация металла в валках с различными калибрами. Вопросы прокатки в калибрах составляют предмет отдельной дисциплины «Калибровка прокатных валков». В задачу калибровки входит определение формы и размеров калибров, которые растачивают на валках для получения различных прокатных изделий. От того, насколько правильно выбрана калибровка валков, зависят размеры и качество поверхности получаемого готового профиля, который должен отвечать требованиям технических условий и ГОСТ.

При разработке калибровки валков необходимо учитывать особенности деформации металла в калибрах, с тем чтобы избежать образования больших внутренних напряжений в прокатываемом металле и готовом профиле и обеспечить равномерный и минимальный износ калибров.

Калибровка должна удовлетворять требованиям механизации и автоматизации прокатного производства, способствовать улучшению условий труда, а также обеспечить высокую производительность прокатного стана при минимальном расходе энергии и равномерном распределении нагрузки по клетям.

 

Исходные данные

Параметры неравноосного калибра представлены в таблице 1. Размеры входящего сечения в неравноосный калибр и выходящего из равноосного обозначены на схеме калибровки (рисунок 1).

 

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант	B	D	h	b
мм
	32,50		21,90	43,32
	31,25		22,05	43,22
σT=150 МПа. Длина заготовки – 8 м.

 

Рисунок 1 – Схема калибровки

 

Расчет смещенных объемов

Смещенные объемы металла по высоте , ширине и длине будут определяться по нижеприведенным формулам:

где: -общий деформируемый объем металла;

-площадь входящего сечения;

-площадь выходящего сечения;

-площадь области пересечения входящего и выходящего сечений.

Площади указанных сечений определим графическим методом с помощью программы КОМПАС 3D – V12.

Для неравноосного калибра:

Для обоих вариантов площадь сечения исходной заготовки составит:

Общий объем деформируемого металла:

Площадь сечения на выходе из неравноосного калибра:

- для 3 варианта;

- для 4 варианта.

Площадь области пересечения входящего и выходящего сечений:

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Смещенный объем металла по высоте :

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Смещенный объем металла по ширине :

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Смещенный объем металла по длине :

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Для равноосного калибра:

Площадь входящего сечения:

-для 3 варианта;

-для 4 варианта;

Площадь сечения на выходе из равноосного калибра для обоих вариантов:

- для 3 варианта.

Площадь области пересечения входящего и выходящего сечений:

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Смещенный объем металла по высоте :

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Смещенный объем металла по ширине :

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

Смещенный объем металла по длине :

-для 3 варианта;

-для 4 варианта.

 

Расчет коэффициента эффективности

Коэффициент эффективности калибровки можно определить по формуле:

Определим коэффициенты эффективности для каждого калибра в отдельности:

Для неравноосного калибра:

- для 3 варианта;

- для 4 варианта.

Для равноосного калибра:

- для 3 варианта;

- для 4 варианта.

Суммарный коэффициент:

- для 3 варианта;

- для 4 варианта.

Расчет среднего контактного напряжения

Контактное напряжение выражается формулой:

Коэффициент рассчитывается по формуле:

;

Коэффициент :

.

Предварительно определим среднюю длину контактной поверхности как длину очага деформации:

Для неравноосного калибра:

- 3 вариант;

- 4 вариант;

Для равноосного калибра:

- 3 вариант;

- 4 вариант;

Среднюю ширину контактной поверхности примем равной ширине сечения в калибре.

Рассчитаем коэффициенты , и определим контактные напряжения:

Для неравноосного калибра:

-3 вариант;

-3 вариант;

-3 вариант;

-4 вариант;

-4 вариант.

-4 вариант

 

Для равноосного калибра:

-3 вариант;

-3 вариант;

-3 вариант

-4 вариант;

-4 вариант.

-4 вариант.

 

Расчет работы деформации

Работа деформации в отдельном калибре определяется:

Для неравноосных калибров:

- 3 вариант;

- 4 вариант.

Для равноосных калибров:

- 3 вариант;

- 4 вариант.

Полная работа:

-3 вариант;

-4 вариант;

Итоговые результаты расчета представлены в таблице 2.

 

Таблицы 2 – Итоговая таблица результатов

Вариант	Форма	V	S0,мм2	S1,мм2	Sп,мм2	Vh,мм3	Vb,мм3	Vl,мм3	KЭ	KЭ∑	Lср,мм	Bср,мм	K2	K3	σ1,МПА	A,МДж	A∑,МДж	B,мм
	шестигранник		1203,54	903,16	750,05				0,607	0,737	52,10	44,06	0,39	0,46	263,33	1,20	3,060
квадрат	903,16	521,10	465,50				0,830	53,45	29,30	0,29	0,53	291,64	1,86
	шестигранник		1203,54	893,26	753,47				0,637	0,749	51,87	43,85	0,39	0,46	264,30	1,19	3,013	33,75
квадрат	893,26	521,10	466,84				0,831	53,12	29,30	0,29	0,53	291,52	1,82
	Шестиугольник		1203,54	888,84	763,38				0,666	0,767	51,19	43,32	0,39	0,46	265,24	1,16	2,950	32,5
Квадрат	888,84	521,10	470,74				0,840	52,18	29,30	0,29	0,52	292,10	1,79
	Шестиугольник		1203,54	881,36	764,72				0,687	0,777	50,83	43,22	0,39	0,46	265,80	1,16	2,915	31,25
Квадрат	881,36	521,10	472,51				0,843	52,00	29,30	0,29	0,52	292,34	1,75
	Шестиугольник		1203,54	873,52	764,50				0,706	0,786	50,53	43,38	0,39	0,46	266,11	1,16	2,886
Квадрат	873,52	521,10	474,17				0,846	52,29	29,30	0,29	0,52	292,90	1,72
	Шестиугольник		1203,54	873,37	771,47				0,721	0,800	49,74	43,12	0,39	0,45	266,20	1,14	2,845	28,75
Квадрат	873,37	521,10	478,38				0,858	51,82	29,30	0,30	0,52	294,14	1,70
	Шестиугольник		1203,54	855,75	768,13				0,759	0,815	49,37	42,68	0,39	0,45	267,43	1,16	2,791	27,5
Квадрат	855,75	521,00	479,68				0,857	51,01	29,30	0,30	0,52	293,36	1,64
	Шестиугольник		1203,54	844,40	764,97				0,782	0,825	48,97	42,66	0,39	0,45	267,71	1,17	2,755	26,25
Квадрат	844,40	521,00	481,70				0,860	50,98	29,30	0,30	0,52	293,71	1,59
	Шестиугольник		1203,54	830,00	760,25				0,809	0,838	48,56	42,37	0,39	0,45	268,38	1,19	2,712
Квадрат	830,00	521,10	483,92				0,863	50,44	29,30	0,30	0,52	293,54	1,52
	Шестиугольник		1203,54	822,09	760,97				0,831	0,854	47,67	41,91	0,40	0,45	268,55	1,19	2,663	23,75
Квадрат	822,09	521,10	487,76				0,873	49,58	29,30	0,31	0,52	293,99	1,48
	Шестиугольник		1203,54	808,23	754,88				0,854	0,866	47,15	41,72	0,40	0,45	268,71	1,21	2,624	22,500
Квадрат	808,23	521,10	490,07				0,877	49,22	29,30	0,31	0,52	294,09	1,42
	Шестиугольник		1203,54	792,22	745,82				0,874	0,876	46,67	41,63	0,40	0,45	268,65	1,24	2,587	21,250
Квадрат	792,22	521,10	491,88				0,879	49,05	29,30	0,31	0,52	294,11	1,35
	Шестиугольник		1203,54	779,59	741,50				0,897	0,893	45,81	40,91	0,40	0,45	269,10	1,25	2,537	20,000
Квадрат	779,59	521,10	495,38				0,888	47,65	29,30	0,31	0,51	293,62	1,28

На основании сводной таблицы представлены графики зависимости коэффициента эффективности от ширины неравноосного калибра (рисунок 2) и работы деформации от ширины неравноосного калибра (рисунок 3)

 

Рисунок 2 – Зависимость коэффициента эффективности калибровки от ширины неравноосного калибра

 

Рисунок 3 – Зависимость работы деформации от ширины неравноосного калибра

 

Вывод

В данной работе было исследовано влияние размеров и формы калибров на эффективность процесса прокатки.

Обнаружено, что по мере уменьшения ширины и увеличения высоты неравноосного шестиугольного калибра, при постоянных размерах исходной заготовки и размерах конечного профиля, уменьшается работа системы, затрачиваемая на процесс деформирования, и следовательно увеличивается коэффициент эффективности всей системы калибровки.

Это объясняется тем, что при более высокой и узкой форме очага деформации неравноосного калибра, происходит меньшее обжатие заготовки, следовательно требуется меньше усилия для деформации и затрачивается меньшая работа.

Наиболее удачной является схема калибровки 13 варианта, так как она имеет самый высокий коэффициент эффективности ( =0.893) и наименьшую затрачиваемую работу ( =2,537 МДж).

 

Список используемой литературы

1. Кинзин Д.И., Назаров Д.В. Оценка эффективности калибровки: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Технологические системы ОМД» для студентов специальности 150106. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 16с.

2. Курдюмова В.А., Тулупов С.А. Калибровка круглой и квадратной стали на сортовых станах – Свердловск, 1985.

3. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков ; Учебное пособие для вузов . – М.:Металлургия, 1987, 368 с.