книги из ГПНТБ / Чекмарев, А. П. Гнутые профили проката

В таблице, где указано «основные исходные данные», кроме углов подгибки а , а ' , а " , а'" симметричной ветви для центральной части профиля, указаны и углы подгибки периферийных гофров а 2, а ъ а 3, а4. Их задают, когда начинается подгибка ветвей периферий­ ных гофров. Правило трех углов сохраняется и здесь, но поскольку углы подгибки ветвей левого и правого гофров могут быть различ­ ными, необходимо задавать, угол подгибки ветвей как левого, так и ■правого гофров. Например: если подгибают две ветви центрального гофра, а также ветви левого и правого гофров (вниз), следует зада­ вать четыре угла. На самом же деле по одну сторону от оси формовки подгибают три ветви и соответственно задаются три угла. Угол под­ гибки ветви левого гофра (а4) находится по другую сторону от, оси формовки и не связан с тремя ветвями, подгибаемыми с правой сто­ роны. Однако его значение должно быть задано, так как это дает возможность рассчитать размеры левого периферийного гофра.

Если же подгибают обе ветви периферийных гофров, должно быть задано пять углов подгибки: уголподгибки ветви центральных гоф­ ров и по два угла подгибки обоих периферийных гофров.

В табл. 9 представлены исходные данные для расчета калибровки гофрированного профиля 964x29,2x1,2. Схема формовки профиля показана на рис. 79. Для расчета калибровки периферийного пере­ жима задается угол подгибки его ветви а 5.

-В некоторых случаях необходимо изменить периметр калибра, увеличить или уменьшить его. Можно задать периметр больше рас­ четного, а затем постепенно уменьшать его, чтобы уменьшить по­ перечное растяжение профиля, в особенности в центральных гофрах при большой ширине исходной заготовки (800 и более мм). С этой целью в дополнительную информацию введены параметры коррек­ тировки наклонных ветвей гофров т ч - т „ где т о т н о с и т с я к ветви,

ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА АЛГОРИТМА КАЛИБРОВКИ

Прежде чем приступить к описанию алгоритма, дадим краткую характеристику калибров различных конструкций (см. рис. 78). В зависимости от формы гофра форма калибров всех конструкций может быть различной: ’трапециевидной, полукруглой и круглой.

Калибр конструкции / = 1 применяют в начале процесса фор­ мовки, когда необходимо получить центральный гофр профиля (если общее их число нечетное).

Калибр-конструкции } = 4, подобно калибру конструкции / = 1, применяют в начале процесса формовки, но для профилей с четным числом гофров.

Калибр конструкции / = 2 предусматривает подгибку одной или двух ветвей гофра, расположенных по одну сторону от оси формовки, вниз. Все конструкции калибров позволяют проводить как подгибку, так и разгибку ветвей профиля. Можно одновременно одну из ветвей подгибать, а другую разгибать.

153

Калибр конструкции / = 6 позволяет деформировать одновре­ менно три ветви, расположенные по одну сторону от оси формовки.

Калибр конструкции / = 3 (концевой гофр) позволяет подгибать сразу три ветви, т. е. формовать целый гофр и ветвь предыдущего гофра.

Так'как периферийные гофры профиля могут отличаться разме­ рами как между собой, так и от гофров центральной части профиля, и иметь геометрическую форму, отличающуюся от формы гофров

Рис. 80. Логическая схема алгоритма калибровки гофрированных профилей (упрощенный вариант)

центральной части, возникает необходимость по-разному обозначать их размеры. Это дает возможность при составлении алгоритма учесть все многообразие видов гофров и их сочетаний на готовом профиле.

Калибр конструкции / = 5 применяют при формовке периферий­ ного пережима.

Алгоритм учитывает: размеры профиля:

толщину стенки профиля и глубину гофра; форму гофров (трапециевидную, полукруглую, круглую);

радиусы в верхней и нижней части каждого гофра; количество гофров (максимальное число гофров — 21); шаг гофров; пережим на периферийном плоском участке;

возможность получения левого и правого крайних гофров неоди­ наковыми с центральным;

возможность получать любой конечный угол подгибки;

154

в случае конечного угла подгибки 90° освобождение стенки от защемления предусматривают конструктивно (машина считает без освобождения);

варианты калибровки:

калибровку профилей с нечетным и четным числом гофров; калибровку закруглений переменным и постоянным радиусом; возможность калибровки верхних закруглений гофров постоян­

ным, а нижних— переменным радиусом, и наоборот; возможность калибровки постоянным и переменным радиусом

крайних гофров; возможность последовательной подгибки каждой ветви гофра;

одновременную подгибку двух и трех ветвей гофров; различный выбор уровня профилирования; создание правильного скоростного режима (с учетом натяжения);

выбор любого маршрута формовки для каждой ветви гофров про­ филя).

Перейдем к описанию алгоритма (рис. 80). В связи с тем что алго­ ритм гофрированных профилей сложен и громоздок, на рис. 80 представлена упрощенная схема, а описаны отдельные элементы реального алгоритма.

рис. 81 трапециевидный гофр легко преобразовать в полукруглый

ляют размеры элементов гофра, приведем в качестве примера расчет элементов гофра, представленного на рис. 81.

ковыми, то и прямые участки, расположенные между гофрами, будут различной длины.

Аналогично определяют размеры элементарных участков пери­ ферийных несимметричных гофров.

155

Определив размеры участков, машина приступает к анализу до­ полнительных исходных данных, т. е. определяет наличие пережима на профиле (см. рис. 80, блок 2). Если на профиле должен быть пере­ жим, то в дополнительных исходных данных будут указаны размеры пережима и машина по этим данным проведет расчет элементарных участков пережима (блок 3). Проделав эти операции, машина пере­ ходит к анализу размеров и формы левого периферийного гофра (блок 4). То же самое пришлось бы делать, если бы на профиле не оказалось пережима. Если левый или правый периферийные гофры такие же по размерам и форме, как и центральные, их размеры допол­ нительно не задают.

Рнс. 81. Схема для расчета отдельных участков гофрированного профиля

В случае несимметричности левого периферийного гофра по отношению к центральным гофрам (блок 4) машина определяет раз­ меры элементов этого гофра (блок 5) и приступает к анализу размеров и формы правого периферийного гофра (блок 6 ), определяет размеры его элементарных участкор, если оказалось, что он несимметричен по отношению к центральным гофрам, или принимает их равными определенным ранее в блоке 1 размерам центральных гофров.

Мы рассмотрели профили с несимметричным левым гофром и сим­ метричным правым периферийным гофром, а также с несимметрич­ ными обоими периферийными гофрами. Однако все гофры профиля могут быть одинаковыми, тогда расчет будет проходить в блоках 4, 8 , 1 1 или (если несимметричен только правый периферийный гофр) в блоках 4, 8 , 9 и 10.

Таким образом определяют размеры всех элементарных участков профиля с любым сочетанием периферийных гофров и периферийного пережима. Зная размеры всех участков, можно определить ширину исходной заготовки для данного профиля, просуммировав размеры всех элементарных участков (блок 1 2 ).

Иногда может оказаться, что при заданных размерах элементы профиля не сопрягаются. Это наблюдается в тех случаях, когда гофры полукруглые или круглые. Машина выявляет это, анализируя размеры всех прямых элементов профиля (блок 13). Если, длина

156

какого-либо прямого участка получается отрицательной, это озна­ чает невозможность сопряжения этих элементов, т. е. профиль в этом месте имеет неправильную геометрическую форму. Обнаружив это, машина выдает на печатающее устройство все размеры элементарных участков и прекращает дальнейший расчет (блок 14). Получив эти данные, калибровщик может обнаружить ошибку.

Если размеры профиля заданы правильно, машина определит форму гофра, а в зависимости от нее— вариант распределения ме­ талла для случая формовки профиля постоянным радиусом (блок 15).

На этом заканчивается предварительный расчет калибровки вал­ ков. Все данные, необходимые для определения размеров калибра, получены. Машина приступает к расчету калибровки. По данным исходной информации о калибровке профиля в данной клети и рас­ считывают размеры калибра, который применен в этой клети.

Прежде всего определяется основной диаметр нижнего валка (блок 16), так как он не зависит от конструкции калибра:

где 1ш — передаточное отношение шестеренной клети; £>ф. „ — основной диаметр нижнего валка, мм; Пф. в — основной диаметр верхнего валка, мм;

Н— натяжение, %;

Ни £)ф. „ — из исходных данных.

Допустим, что в первой клети применен калибр конструкции / = 1 (блок 17). Машина начинает определять размеры калибра, учитывая угол подгибки ветви. В процессе профилирования в ка­ либрах любой конструкции ветви гофра подгибают (разгибают) вверх или вниз. Последовательность расчета во всех случаях одина­ кова, поэтому возможно типовое определение размеров калибра, в зависимости от того, в каком направлении производят подгибку ветвей гофров.

Рассмотрим расчет размеров калибра при подгибке ветви гофра вверх (рис. 82).

Приступая к расчету калибра, машина поочередно проверяет (блок 1 и 5, рис. 83), как формируются нижние и верхние закругле­ ния (постоянным или переменным радиусом). Данные о методе ка­ либровки закруглений машина получит из исходной информации.

При калибровке нижнего закругления постоянным радиусом машина принимает его радиус равным радиусу закругления на готовом профиле (блок 2) и определяет в блоке 4 длину средней линии нижнего места изгиба в зависимости от угла подгибки ветви аг

■157

Недоформованный прямой участок d суммируется с прямым уча­ стком ветви. Схема поступления металла для образования гофров в зависимости от их формы приведена на рис. 76. Вариант распреде­ ления металла машина определила в блоке 15 (см. рис. 80).

Необходимо обратить особое внимание на то, как следует формо­ вать гофры различной конфигурации при калибровке постоянным

Рис. 82. Схема для расчета размеров калибров при подгибке ветви гофра вверх

радиусом (на рис. 76 стрелками показано направление движения металла). Для гофров трапециевидной формы закругления верхнего и нижнего горизонтов следует образовывать за счет наклонных уча­ стков гофров. Для гофров полукруглой формы закругления верхнего горизонта следует образовывать, как для гофров трапециевидной фо^мы, а нижнего — из несформованной периферийной части про­ филя. Для гофров круглой формы закругления верхнего горизонта

Рис. 83. Элемент ал­ горитма для расчета

размеров калибров при подгибке ветвей гофров вверх и вниз

следует образовывать за счет .горизонтальных плоских участков внутренней, а нижнего — периферийных частей профиля.

Такое распределение металла позволяет естественно и плавно образовывать гофры, уменьшать поперечные растягивающие усилия.

Аналогично определяют эти размеры и для верхнего закругления

(см. рис. 83, блоки 5, 7, 8 ).

Блок 7:

R 2 = Г2 -

Блок 8 :

158

При калибровке закруглений переменным радиусом. (d = 0) радиус закругления определяют в блоках 3 и 6 .

Блок 3:

d = 0; £ = i 8 0 ^ _ о,55.

Д(Х/

Блок 6 :

d = °; R2 = ^ - 0 , 5 S .

Зная этот радиус и считая, что размер прямых участков профиля в процессе формовки не изменяется, в блоке 9 определяют проекции изогнутых участков на горизонтальную ось, а затем ширину калибра

Длину периферийных горизонтальных плоских участков опре­ деляют, суммируя длины элементарных участков неотформованных гофров (блок 19).

Поскольку конструкция калибра / = 1 позволяет подгибать ветви центрального гофра вверх, на этом расчет размеров калибра можно считать оконченным.

Рассчитав все размеры калибра, машина проверяет, окончен про­ цесс образования профиля или нет (блок 2 0 ), путем проверки исход­ ной информации для следующей клети (i + 1).

Если окажется, что для клети (i + 1) данных нет, машина выдает на печатающее устройство таблицу расчета калибровки валков и прекращает работу. В случае, если данные для клети (г + 1) имеются, машина вычисляет основные диаметры валков и приступает к анализу конструкции калибра (блок 17). Так как нами рассмотрен расчет размеров калибра конструкции / = 1, будем считать, что в следую­ щей по ходу профилирования клети (i + 1) применен калибр кон­ струкции j = 2. Как говорилось выше, в калибре конструкции / = 2 можно подгибать одну или две ветви, но одна ветвь всегда подги­ бается вниз.

Рассмотрим расчет размеров калибра при подгибке ветви гофра вниз (рис. 84). Схема подгибки ветви гофра вниз отличается от схемы под­

159

гибки ветви гофра вверх блоком 9 (см. рис. 83). Расстояния между гофрами могут быть различными. При подгибке ветви гофра вниз участки В4 и Въ характеризуют межцентровые расстояния. Так как определяют размеры элементов калибра, расположенных по одну сторону от оси формовки, то при различных расстояниях между

гофрами Вц и В ь необходимо рассчитывать одновременно для правой и левой частей профиля. Это и делают в блоке 9.

Прямые участки AB определены при расчете элементов готового профиля. Выбрать правильно участок АВ позволяют индексы «&» и «&х», которые представляют возрастающий и убывающий ряды соответственно. Остальные размеры калибра вычисляют по участку логической схемы (см. рис. 83).

Коэффициенты z определяют в блоке 15 (см. рис. 80) и принимают значения 1 или 0 в зависимости от формы гофра при калибровке

160

постоянным радиусом. Например, в блоке 9 (см. рис. 83) при опре­ делении размера В4пр, если гь и z„ равны 1 — это значит, что недоформованный при калибровке постоянным радиусом металл заложен в этот участок. При калибровке переменным радиусом гъ и z0 равны нулю и деформируется вся дуга.

Мы привели описание расчета размеров калибра при подгибке ветви гофра вверх и вниз. Применяя соответствующие схемы, можно рассчитать размеры любого калибра. В случае применения калибра конструкции j = 2 вначале надо подгибать ветвь вверх, а затем вниз. Следует уточнить, является ли профиль трехгофровым (блок 23, рис. 80). Если профиль имеет более трех гофров, необходимо опреде­ лить длины периферийных горизонтальных участков (блок 9) и при­ ступить к расчету следующего калибра (блок 20) и т. д. При расчете калибровки профиля с тремя гофрами (блок 23) необходимо опре­ делить размеры калибра для формовки периферийных несимметрич­ ных гофров — так же, как и для формовки гофров центральной части профиля (см. рис. 80). Задают следующие углы подгибки: а ъ а 2, а 3, а4. Это вызвано тем, что размеры и форма правого и левого перифе­ рийных гофров могут быть различными (блок 24). После расчета размеров калибра управление передается в блок 19.

В случае применения калибра конструкции /' = 3 и / = 6 раз­ меры рассчитывают так же, как для конструкции j = 2. Могут быть случаи, когда при применении калибров этих конструкций подги­ бают (разгибают) одну или две ветви, а предыдущие уже сформованы. Тем не менее машина будет вести расчет, исходя из того, что подги­ баются три ветви (правило трех углов, приведенное в описании исход­ ной информации).

Для профиля с четным числом гофров (калибр / = 4) начинают одновременную подгибку двух ветвей вниз (по одной ветви с каждой стороны от оси формовки. Применяя калибр конструкции / = 4, можно пользоваться одним из двух вариантов расположения уровня профилирования -(блок 34):

I вариант — уровень профилирования проходит по дну гофров

где h3 — высота гофра на готовом профиле.

II вариант — постепенный вывод на уровень профилирования:

D 1 = Пф.п + 2Н2; D 3 = Пф. н;

D г — Дф. н — 2Н 2; D , — Пф, в-

Выбрав уровень профилирования и рассчитав диаметры валков, машина приступает к определению размеров калибра конструкции / = 4 (блок 35, рис. 80), а затем переключается на блок 19.

При определении размеров калибра j = 5 машина вначале про­ веряет, сколько гофров на готовом профиле. Если их больше двух, то вначале определяется длина правого периферийного плоского участка, размеры калибра при одновременной подгибке трех ветвей профиля, а затем размеры калибра для периферийного пережима, который может формоваться одновременно с крайними гофрами

(блоки 37, 38, 40).

При двух гофрах на готовом профиле вначале определяют раз­ меры участка правого периферийного пережима (блок 39), а затем размеры калибра конструкции j = 5 при подгибке ветви вниз на угол а 5.

Проведя расчет размеров последнего калибра (если на профиле есть пережим, то таким калибром будет калибр конструкции j == 5), машина выдает на печатающее устройство размеры всех калибров, сведенные в таблицу. Длительность расчета одной калибровки на ЭВМ «Минск-22» при полной загрузке клетей стана (19 формующих калибров) не превышает 6 мин. -

Формовку профиля с нечетным числом гофров начинают, как правило, в калибрах / = 1, / = 2 или j = 3, а профиля с четным числом гофров — j — 4; ось формовки совпадает с осью симметрии профиля. В действительности же бывают случаи смещения оси фор­ мовки (особенно когда профиль имеет периферийный пережим), тогда профиль с четным числом гофров начинают формовать, приме­ няя калибры конструкции / = 1; j = 2 или / = 3, а с нечетным числом гофров — j — 4.

По предложенной схеме алгоритма такую калибровку можно рассчитать, задав исходную информацию дважды. Для этой цели профиль надо разбить на два фактически не существующих профиля, у которых ось формовки совпадает с осью симметрии профиля. Получившиеся симметричные профили отличаются от заданного числом гофров. Калибровка таких профилей рассчитывается по пред­ ложенной схеме. Результаты расчета одного из профилей представ­ ляют собой размеры калибров для формовки левой, а другого — пра­ вой половины заданного профиля.

Таким же образом можно поступить, когда заданный профиль по своей форме отличается от профилей, принятых для расчета (симме­ тричная центральная часть и два периферийных гофра).

Например, два крайних гофра на профиле отличаются по разме­ рам от гофров центральной части профиля. В этом случае рассчиты­ вают профиль с одним периферийным гофром, принимая, что второй гофр такой же, как центральные. Второй расчет проводят для про­ филя, у которого на один несимметричный крайний гофр меньше, чем у заданного (размеры калибра для формовки этого «отброшенного» гофра мы получим при первом расчете).

В целом алгоритм и составленные на его основе программы позво­ ляют рассчитывать размеры калибров для формовки как простых, так и весьма сложных широкополосных гофрированных профилей с различным сочетанием гофров и различными вариантами подгибки участков профиля.

162