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 |
1 |
шестигранник |
9628312 |
1203,54 |
903,16 |
750,05 |
4553053 |
1788596 |
2764457 |
0,607 |
0,737 |
52,10 |
44,06 |
0,39 |
0,46 |
263,33 |
1,20 |
3,060 |
35 |
квадрат |
903,16 |
521,10 |
465,50 |
6381589 |
1086326 |
5295263 |
0,830 |
53,45 |
29,30 |
0,29 |
0,53 |
291,64 |
1,86 |
|||||
2 |
шестигранник |
9628312 |
1203,54 |
893,26 |
753,47 |
4509264 |
1638673 |
2870591 |
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 |
6247676 |
1058547 |
5189129 |
0,831 |
53,12 |
29,30 |
0,29 |
0,53 |
291,52 |
1,82 |
|||||
3 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
888,84 |
763,38 |
4383513 |
1465066 |
2918447 |
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 |
6119713 |
978424 |
5141289 |
0,840 |
52,18 |
29,30 |
0,29 |
0,52 |
292,10 |
1,79 |
|||||
4 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
881,36 |
764,72 |
4366579 |
1366823 |
2999756 |
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 |
6002275 |
942296 |
5059980 |
0,843 |
52,00 |
29,30 |
0,29 |
0,52 |
292,34 |
1,75 |
|||||
5 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
873,52 |
764,50 |
4369334 |
1283542 |
3085792 |
0,706 |
0,786 |
50,53 |
43,38 |
0,39 |
0,46 |
266,11 |
1,16 |
2,886 |
30 |
Квадрат |
873,52 |
521,10 |
474,17 |
5882567 |
908623 |
4973943 |
0,846 |
52,29 |
29,30 |
0,29 |
0,52 |
292,90 |
1,72 |
|||||
6 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
873,37 |
771,47 |
4281950 |
1194504 |
3087446 |
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 |
5795804 |
823514 |
4972290 |
0,858 |
51,82 |
29,30 |
0,30 |
0,52 |
294,14 |
1,70 |
|||||
7 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
855,75 |
768,13 |
4323788 |
1040107 |
3283681 |
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 |
5573439 |
795596 |
4777844 |
0,857 |
51,01 |
29,30 |
0,30 |
0,52 |
293,36 |
1,64 |
|||||
8 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
844,40 |
764,97 |
4363416 |
951179 |
3412238 |
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 |
5404421 |
755135 |
4649287 |
0,860 |
50,98 |
29,30 |
0,30 |
0,52 |
293,71 |
1,59 |
|||||
9 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
830,00 |
760,25 |
4423009 |
845158 |
3577851 |
0,809 |
0,838 |
48,56 |
42,37 |
0,39 |
0,45 |
268,38 |
1,19 |
2,712 |
25 |
Квадрат |
830,00 |
521,10 |
483,92 |
5194537 |
712651 |
4481885 |
0,863 |
50,44 |
29,30 |
0,30 |
0,52 |
293,54 |
1,52 |
|||||
10 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
822,09 |
760,97 |
4413895 |
743845 |
3670050 |
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 |
5026236 |
636550 |
4389686 |
0,873 |
49,58 |
29,30 |
0,31 |
0,52 |
293,99 |
1,48 |
|||||
11 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
808,23 |
754,88 |
4491260 |
657509 |
3833750 |
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 |
4817045 |
591059 |
4225986 |
0,877 |
49,22 |
29,30 |
0,31 |
0,52 |
294,09 |
1,42 |
|||||
12 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
792,22 |
745,82 |
4607517 |
581116 |
4026401 |
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 |
4588898 |
555564 |
4033335 |
0,879 |
49,05 |
29,30 |
0,31 |
0,52 |
294,11 |
1,35 |
|||||
13 |
Шестиугольник |
9628319 |
1203,54 |
779,59 |
741,50 |
4663449 |
482311 |
4181138 |
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 |
4365894 |
487295 |
3878598 |
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).