Способ определения коэффициента внешнего трения при прокатке и образец для его осуществления
Союз Советсиик
Социапистичесиик
Республик
««741969
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с. (5! )М. Кл.
В 21 В 19/06//
G 01 И 19/02 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 10.03,77 (2I ) 2462852/22-0 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 25.06.80. Бюллетень,%2З
Дата опубликования описания 27.06.80
Гесударстеенный ксмнтет но делам нзобретеннй н открытий (53) YllK621.774..3.00 1.4 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. М. Друян, В. Ф. Балакин, Ю Г. Гуляев, Г. И. Милов, Ю. Б. Жуковский, В. П. Удовиченко и Ю. Ю. Рынкевич
Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИБИЕНТА ВНЕШНЕГО
ТРЕНИЯ ПРИ ПРОКАТКЕ И ОБРАЗЕБ ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится. к прокатному производству и касается определения коэффициента внешнего трения при поперечн винтовой прокатке полой заготовки на длинной оправке в трехвалковом раскатном стане.
Известен способ определения коэффициента внешнего трения при продольной прокатке заготовок, включающий изменение обжатия заготовки приводными
I0 валками до прекращения перемещения заготовки в направлении прокатки (1). При менение этого способа возможно только при поступательном осевом движении заготовки и невозможно при поперечновинтовой прокатке.
При прокатке заготовок в трехвалковом трубопрокатном стане заготовка совершает как поступательное движение в направлении прокатки, так и враща- . тельное движение в плоскости вектора сил контактного трения, переменного по длине очага деформации по отношению к оси прокатки.
Укаэанные особенности прокатки заготовок в косовалковых станах, к коTopblM относится трехвалковый трубопрокатный раскатной стан, не позволяют испольэовать известные в продольной прокатке методы для определения коэффициента внешнего трения при прокатке в них заготовок. При необходимости в расчетах используют косвенные данные о значении коэффициента трения, полученные при продольной прокатке,что приводит к неточности определения искомых величин, так как условия деформации и кт1н матические условия, определяющие значение коэффициента внешнего трения для продольной и поперечно-винтовой прокатке, существенно разнятся. соответственно отличаются значения коэффициентов трения для одних и тех же пар металла заготовки и samoa.
Белью данного изобретения является определение коэффициента внешнего трения между заготовкой и валком раскатного косовалкового стана.
Р,. и
Е с
1= (3 7410
Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу прекращение перемещения заготовки осуществляют снижением обжатия, при этом замеряют угловые скорости вращения валков и па5 раметры очага деформации, и полученные данные подставляют в формулу
П
2 Г„Мв щ
2i=1
1О,«„Е„0 Е,, Р,„.,1 где — искомый коэффициент внешнего трения;
tl, i — соответственно число учась 15 ков очага деформации, на которых величина угла наклона образующей профиля валка к оси прокатки постоянна и порядковый номер данного участка;ьо
Р. 6 ° — соответственно площадь и длиie 1 на вдоль оси заготовки контакта металла с валком на
1 -ом участке очага деформации в момент прекращения пере- д мещения заготовки в направлении прокатки, мм и мм;
Я . — угол наклона образующей про1 филя валка к оси прокатки на
1-м участке очага деформации, зо град; с — угол подачи, град;
Р . R . — текущие значения внешнего раХ1 А1 диуса заготовки и радиуса валков в сечении очага деформации 35 плоскостью, перпендикулярной оси прокатки, выраженные че- ° .ре3 координату Х положение данной секущей плоскости вдоль оси прокатки, считая за нуль ц начало каждого j-го участка, мм; — соответственно угловые скорости
3> В заготовки и валков в момент срыва осевой подачи заготовки, 1/с. 45
Образец, используемый для поперечновинтовой прокатки труб.на раскатном трехвалковом стане, выполнен в виде полой цилиндрической заготовки (2).
С4нако для определения коэффициента 5р внешнего трения на раскатном стане такой образец не позволяет прекратить перемещение заготовки в направлении прокатки снижением обжатия.
Предложенный образец отличается тем, 55 что заготовка выполнена с конусной наружной поверхностью, .имеющей угод. наклона образующей 2-20 ° о
80 4
При уменьшении величины суммарной деформации по стенке заготовки в прс цессе прокатки сокращают длину контакта металла и валков вдоль оси прокаткь на участке входного конуса очага деформации, что приводит к падению величины суммарной силы трения (активной силы), втягивающей заготовку в очаг деформации за счет. падения суммарной силы трения во входном конусе очага деформации. При определенном значении суммарной деформации по стенке появится нехватка can трения, втягивающих заготовку в осевом направлении прокатки в очаг деформации, для преодоления усилий нормального давления (реактивных сил), препятствующих перемещению заготовки в осевом направлении прокатки, произойдет прекращение перемещения заготовки в направлении прокатки. В этом случае она прекратит перемещаться в направле,нии прокатки, но будет вращаться в плоскости, перпендикулярной направлению прокатки. Выражение для определения коэффициента внешнего трения получено на основании условия силового равновесия заготовки в очаге деформации при срыве осевой подачи ее. Структурно можно представить выражение для определения коэффициента внешнего трения в виде: где Р— суммарная величина реактивных сил, действующих на зае готовку вдоль оси прокатки; („.= jC(g)g-среднее значение угла яакло1Ь на вектора силы трения к оси прокатки на 1-м участке очага деформации;
P - величина реактивных сил, дей1 ствующих на заготовку вдоль оси прокатки на i-м участке очага деформации.
Величина с (х) определяется как проекция единичного вектора силы трения на ось прокатки с учетом того, что в момент бльзкий к срыву осевой подачи, ширина контакта металла с валком весь-, ма незначительна по сравнению с размерами валков и коэффициент осевой скорости стремится к нулю. При выводе окончательного выражения для определения коэффициента внешнего трения принято, что значения средних по участкам контактных давлений бдизки между собой в момент, 5 741 близкий моменту прекращения перемещения заготовки, частные деформации по стенке заготовки изменяются по длине очага деформации весьма незначительно поэтому в окончательном выражении для определения коэффициента внешнего трения величина
Р; отсутствует.
Предлагаемая форма заготовки для осуществления способа определения коэффициента внешнего трения позволя- t0 ет наиболее простым путем постоянно уменьшить величину суммарной деформации по стенке в процессе прокатки. Величина угла конусности образующей наружной поверхности заготовки выбрана из условия удобства фиксации момента срыва осевой подачи заготовки.
На фиг. 1 представлен общий вид заготовки; на фиг. 2 — схема очага деформации трехвалкового трубопрокатно- 1О го стана.
Заготовка 1 имеет внутренний диаметр
d больший внешний диаметр (диаметр переднего конца) (3,, меньший внешний диаметр (диаметр заднего конца) д, длину С, угол конусности внешней поверхности 9, толщину стенки на переднем торце } „, толщину стенки на заднем торце. И „.
Прокатку заготовки 1 осуществляли на трехвалковом раскатном стане (фиг. 2) с валками 2 (два других валка на рисунке не показаны) на оправке 3, оборудованном датчиком 4 окружной скорости заготовки и датчиком 5 окружной скорости 3S валка, при этом ось заготовки $- )(совпадает с осью прокатки.
Определение коэффициента внешнего трения предлагаемым способом проводили на трехвалковом трубопрокатном раскатном стане "15-30" следующим образом. При прокатке заготовки 1 (фиг. 2) постоянно уменьшали величину суммар. ной деформации по стенке заготовки, при помснши фотодатчиков типа ФД- 4>
969 6 фиксировали время одного оборота валков и заготовки (с последующим перерасчетом их в значения угловых скоростей валков и заготовки). После прекращения перемещения заготовки в направлении прокатки валки останавливали, разводили, извлекали заготовку из очага деформации и alH меряли плошадь и длину контакта вдоль оси заготовки на каждом из участков с постоянным углом наклона образующей
BEUIK& К оси IlpOKBTKH
Параметры эксперимента были следующими: материал валков сталь СТ-3; материал заготовки свинец; диаметр валков в конце гребня, 0=100 мм; угол наклона образующей поверхности валка к оси прокатки на входном конусе |I< =2,5, на гребне) = 41, на калиб) уюшем участке f 0 ;,диаметр заготов кис = 30 мм; диаметр внутреннего отверстия заготовки, 3= 18 мм; длина ваготовки 8 = 80 мм; угол конусности образующей внешней поверхности заготовки; Ч = 15, то ш ина стенки заготовки о
Ии 6 ммэ BbtcoT& гребня валков Й. =*
3,0 MM$ BpeMB одного оборота заготGB ки и валков в момент прекращения перемещения заготовки (угловая скорость заготовки и валков) + 0,075 с;
Ь,= 0,25 с; f3> 012 1/с ) ,04 1)с); плошадь контакта металла с валком на входном конусе очага деформ ции; F = 9,5 мм на гребне F<12 мм; на калибруюшем участке F =13 мм длина контакта металла с валком вдоль оси заготовки на входном конусе Ю
М
14,5, рб Е - 3 ММ, к.бру шем участке В = 6 мм3 угол подачи
Ъ о
Q = 3; угол ражатки 8 4; радиус заготовки в конце участка требии в момент прекращения перемещения заготовки Р = 11,25 мм; радиус оправки Р
16,8 мм;
Выражение для определения коэффициента внешнего трения принимает вид .,%16 ф;+ F s1llT +Т,,МВЯ« е, H аф1 а,Рафа«Ьф™Я Я «»Щ « - ««+»а(» аE-»:в--."»»111»
30
7 741
2асчет величины ксмффициента внешнего трения производили при помощи
ЭВМ типа ЕС-1020. Расчетное значение коэффициента внешнего трения составило величину = 0,24.
Для сравнения значения коэффициента внешнего трения, полученного предлагаемым способом, и значения коэффициента внешнего трения, полученного известным способом, определили значение коэф- >0 фициента внешнего трения, полученного известным способом, определили значение коэффициента внешнего трения на лабораторном стане 180 продольной прохатки по известной методике. 15
Параметры эксперимента: материал валков сталь ст. 3; материал заготовки — свинец; диаметр валков Э = 180 мм; размеры заготовки (длина, ширина, толщина) В х Ъ" Ъ = 100 х 40 х 6 мм.
Прехращение перемещения заготовки и направлении. прокатки добивались увеличением суммарного обжатия по стен«е заготовки за счет сведения рабочих 25 валков стана в процессе прокатки. Значение коэффициента внешнего трения определяли по геометрическим соотноше. ниям размеров валков и контактной поверхности валков и металла в момент срыва подачи последнего в направлении прокатки. Полученные данные позволили определить коэффициент внешнего трения для пары Сталь 3 — свинец при продольной прокатке; он равен $ = 0,29 —: 0,30. 35
Коэффициент внешнего трения для парыСталь 3.- свинец, определенный при прокатке в трехвалковом трубопроводном стане, в силу различия прокатки, и процессов продольной Оси косой прокаткир 40 иной, чем при продольной прокатке, и,составляет величину 1 Ф 0,24. Использование предложенного способа определения коэффициента внешнего трения позволяет увеличить точность его 45 определения для процесса прокатки полой заготовки в трехвалковом трубопрокатном раскатном стане.
Формула изобретения
1. Способ определения коэффициента внешнего трения при прокатке, включающий изменение обжатия заготовки приводными валками до прекращения перемещения заготовки в направлении прокатки, отличающийся тем, что, с целью определения коэффициента внешнего трения между заготовкой и валком раскатного косовалкового стана, прекращение перемещения заготовки осуществляют
969 B снижением обжатия, при этом замеряют угловые скорости вращения вапков и параметры очага деформации, а полученные данные подставляют в формулу: м
Е F- ejectÄ.
1=4 где — искомый коэффициент внешнего треш я;
4, j — соответственно число участков очага деформации, на которых величина угла наклона образующей профиля валка к оси прокатки постоянна и порядковый номер данного Âñòка очага деформации;
F1, 6 — соответственно площадь и длина вдоль оси заготовки контакта металла с валком на 1-ом участке в момент прекращения перемещения заготовки в направлении прокатки, мм и мм; — угол наклона образующей про1 филя валка к оси прокатки на
1 -м участке очага деформации, град; — угол подачи, град;
Г . R . — текущие значения внешнего
Х1 1 )El радиуса заготовки и радиуса валков в сечении очага деформации плоскостью перпендикулярной оси прокатки, выраженные через координату Х положения данной . секущей плоскости вдоль оси прокатки, считая за "нуль" начало каждого -ro участка, мм;
t1 и - соответственно угловые скоросВ ти заготовки и валков в Mîмент срыва осевой подачи заготовки 1/с.
2. Образец для осуществления способа по п. 1, в виде полой заготовки, о т— л и ч а ю шийся тем, что заготовка выполнена с конусной наружной поверхностью, имеющей угол наклона образук щей 2-20 .
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Грудев A. П. Внешнее трение при прокатке, М., Металлургия, 1973, стр. 190-219.
2. Данилов Ф. А. и др. Горячая прокатка труб, М., Металлургия, 1962, с. 398-419.
741969 фиг!
Составитель Л. Матурина
Редактор П. Горькова Техред О. Андрейко Корректор Г. Назарова
Заказ 4006/58 Тираж 986 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
