Базы данных материалов для САПР в машиностроении. Учебное пособие
.pdf
|
|
6 |
|
|
Вид A |
|
|
|
3 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
Линия |
|
|
|
|
|
|
||
А |
1 |
3 |
Щель |
|
|
|
|
5 |
1 |
5 |
|
|
|
|
51
Рис. 1.36
Уменьшая от испытания к испытанию радиус гиба образца, определяют наибольший радиус пуансона после изгиба, которым образец разрушается.
Радиус пуансона в испытании, предшествующем разрушению или растрескиванию образца, считают минимальным радиусом гиба.
Предельная деформация разрушения вычисляется по формуле
*fr |
|
h |
|
, |
(1.22) |
||
|
|
||||||
|
|
2(r |
|
h |
) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
min |
2 |
|
|
|
|
где h - толщина образца.
52
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
2.1. Лабораторная работа № 9 Определение моментов и коэффициентов трения качения
заклепок при сжатии
Цель работы. Определение условия трения между поверхностями заклепок и обшивкой для обеспечения минимального трения в процессе эксплуатации.
2.1.1. Образец
M 5 |
|
|
|
5 |
|
|
|
18-20
60
Рис. 2.1
На стержне нарезают резьбу М5 на глубину 18-20 мм.
2.1.2. Испытательное приспособление
Испытательное устройство (рис. 2.2) состоит из направляющего корпуса 1, подставки 2, на которую крепят в паз нижнюю пластину 5 из испытуемого материала. Образец 4 вкручивают в головку штока 10 и фиксируют двумя контргайками 9, чтобы предотвратить проворот образца в штоке. Шток устанавливают в шарикоподшипник в опорной стойке 3. Верхнюю пластину 5 крепят в пуансоне 8. На шток
53
10 навинчивают коромысло 11, на которое вешают подвеску
12 с роликовой головкой. Головка обеспечивает свободное перемещение подвески 12 с грузами. Это позволяет плавно регулировать изменения момента страгивания при ступенчатом нагружении.
Для определения деформаций сжатия пластин 5 в области контакта с образцом 4 на пуансоне 8 крепят планку 6. Индикаторные часы 7 устанавливают в индикаторную стойку. Установку с индикаторной стойкой размещают на испытательной машине Р20.
Начало страгивания образца фиксируется флажком 14, жестко скрепленным со свободным концом образца 4.
|
7 |
8 |
|
|
6 |
P |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
10 |
|
|
11 |
|
5 |
|
|
lk |
4 |
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
12 |
|
|
|
L |
1 |
2 |
3 |
Q |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.2 |
|
|
|
54 |
2.1.3. Методика испытания
Размеры пластин 5 измеряют и заносят в таблицу результатов. Конструкцию из стержневого образца 4 и двух пластин 5 устанавливают в приспособление и ориентируют так, чтобы боковые стороны пластин были параллельны оси образца. Затем конструкцию нагружают сжимающим усилием. Затем нагружают подвеску 11 грузами Q с последующим изменением плеча L до тех пор, пока не происходит страгивание проволочного образца.
Момент начала страгивания определяют в результате падения флажка индикаторной стрелки 14, жестко соединенной со свободным концом образца. Момент вычисляют по формуле
M (QL |
G |
(l |
k |
l))cos |
|
(Нм). |
(2.1) |
|
0 |
||||||
2 |
|
|
|
|
|||
Здесь G=3.3256 Н - вес коромысла без головки, распределенный по длине (lk-l), lk=414 м - длина коромысла, l=10 м – длина головки коромысла.
На рис. 2.3 приведена схема, поясняющая вычисление крутящего момента.
lk l 
L=var
0Q 
Lfinal
Q
Рис. 2.3
55
Момент трения измеряли после полной остановки коромысла по формуле (2.1), в которой L заменен на Lfinal, а 0 - на . Поскольку точка приложения нагрузки Q лежит выше оси коромысла, значение Lfinal после поворота было немного больше L.
Нагружение образца проводят в три – четыре ступени. После определения моментов страгивания и трения на первом этапе образец разгружают, измеряют размеры отпечатков на обеих пластинах, проводят визуальный осмотр образца, определяют возможную эллипсность измерением диаметров в перпендикулярных направлениях, меняют пластины и повторяют нагружение образца по описанной выше методике при большем усилии сжатия.
В режиме условной «разгрузки» образец сначала нагружают наибольшим сжимающим усилием, измеряют моменты. Затем сжимающую нагрузку уменьшают без смены подкладных пластин и вновь измеряют моменты. По окончании испытаний в этом режиме измеряют размеры отпечатков на пластинах.
Наибольшее усилие сжатия обычно ограничивают появлением эллипсности проволочного образца. Сжимающие усилия в режимах нагрузки и разгрузки на соответствующих стадиях должны быть приблизительно одинаковыми.
Исходные данные и результаты испытаний заносят в протокол табл. 2.1.
Результаты испытаний представляются как графически, так и в виде таблиц.
56
57
|
|
|
|
|
|
Протокол испытаний по определению момента трения |
|
Таблица 2.1 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Ф.И.О. |
|
|
|
|
|
|
Материал подкладки |
|
Диаметр проволоки, мм |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина |
отпечатка, |
Глубина |
|
|
|
|
|
|
Высота |
|
|
|
|
||||||
№ |
|
№ |
мм |
|
|
отпечатка, мм |
Длина |
Усилие |
Усилие |
Длина |
наклона |
Углы |
Приме |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
коромысл |
наклона |
||||||||||||
|
подклад |
|
|
|
|
|
|
|
|
отпечатка, |
сжатия |
коромысла, |
|||||||||||
этапа |
|
ки |
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
,Н |
коромыс |
мм |
а, мм |
|
|
|
чание |
||||
|
B1 |
B2 |
|
B3 |
h1 |
h2 |
h3 |
ле, Н |
Lначаль |
Lконе |
0 |
к |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим нагружения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим разгрузки
1
1 2
1
2 2
2.2. Лабораторная работа № 10 |
|
Определение коэффициентов трения листовых заготовок |
|
на пуансоне в процессе пластического формообразования |
|
обтяжкой |
|
Цель работы: ознакомить с методом экспериментального |
|
определения параметров анизотропии. |
|
2.2.1. Испытательная установка |
|
Для определения коэффициента трения рассмотрим |
|
процесс обтяжки листовой заготовки по цилиндрическому |
|
пуансону радиуса R. Схема обтяжки приведена на рис. 2.4. |
|
P |
Индикаторные |
|
часы |
h |
|
R |
|
Рис. 2.4 |
|
Принимается модель жестко-пластического, ортотропного |
|
материала, подчиняющегося степенному закону упрочнения. |
|
При обтяжке по цилиндрическому пуансону деформации в |
|
направлении, перпендикулярном к направлению обтяжки, |
|
затруднены. Поэтому деформированное состояние заготовки |
|
примем плоским. |
|
58
В этом случае
ee Ke; |
e /K, |
(2.2) |
где ,e- напряжение и деформация в направлении обтяжки;
K |
|
3 ax |
ay |
; |
a a |
y |
a 1; |
a a a |
y |
a a a a , |
||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2 |
|
a |
|
x |
z |
x |
x z y z |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ax , ay , |
az |
|
- параметры анизотропии. |
|
|
|||||||
Эти параметры вычисляются через определенные в лабораторной работе № 2 параметры анизотропии
r0, r90, r45:
a x r0 |
/ (r0 r90 |
r0 r90 ); |
|
|
|
||||||
a y r90 |
/ (r0 r90 |
r0 r90 ); |
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||||||
a z |
r0 r90 / (r0 r90 r0 r90 |
|
|
|
|||||||
); |
(2.3) |
||||||||||
|
|
0.5(1 2r |
45 |
)(r |
0 |
r |
90 |
) |
|
||
a xy |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
r0 r90 r0 r90 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Уравнения равновесия элемента цилиндрической оболочки длиной L, находящегося в контакте с пуансоном, запишутся в виде
N |
T ; |
q N |
|
, |
(2.4) |
L |
|
||||
|
|
L |
|
||
где N - погонное (приходящееся на единицу ширины) усилие; T - погонная сила трения; q - нормальное давление;- угол наклона касательной к контуру пуансона.
Поскольку давление листовой заготовки на обтяжной пуансон меньше предела текучести материала, принимаем закон трения Кулона:
T |
q , |
(2.5) |
где - коэффициент трения.
59
Подстановка (2.5) в систему (2.4) приводит к уравнению
N |
N. |
(2.6) |
|
||
|
|
|
Принимая равномерное распределение напряжений по толщине заготовки, которую можно считать тонкостенной, имеем
N h , |
(2.7) |
где h - толщина заготовки (рис. 2.4).
Подставим (2.7) в уравнение (2.6) и с учетом (2.2) получим
e |
( o |
ke) |
|
||
|
|
|
|
. |
(2.8) |
|
|
|
|||
|
k(m e) o |
|
|||
Зная распределение деформации по длине заготовки, можно определить коэффициент трения:
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
(2.9) |
||
|
o |
|
K e |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
K (m |
e) o |
|
|
|
||
2.2.2. Методика определения коэффициента трения
Моделируются условия деформирования, характерные для операции обтяжки. Поскольку при выполнении эксперимента неизбежен статистический разброс данных, коэффициент трения усредняется на всей длине заготовки. На заготовку наносят координатную сетку с размерами ячейки 5мм, как показано на рис. 2.5.
60