МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ЖЛОБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

КОЛЛЕДЖ»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 2

Предмет: «Оборудование проволочно-канатного производства»

Тема: « Определение энергосиловых параметров при волочении проволоки на станах петлевого и прямоточного типов »

Преподаватель Ревяков Н.А.

Рассмотрено на заседании

цикловой комиссии

металлургических дисциплин

Протокол № ___ от ___________

Председатель __________ О.Н. Масютина

1 Цель работы

1. Научиться рассчитывать энергосиловые параметры при волочении на станах петлевого и прямоточного типов.

2. Осуществить выбор основного оборудования для волочения.

2 Методическое обеспечение

2.1 Методические указания по выполнению практической работы.

2.2 Карточки индивидуального задания.

3 Последовательность выполнения практической работы

1. Ознакомиться с теоретическим материалом.

2. Выполнить индивидуальное задание согласно варианту и сделать выводы.

3. Оформить отчет.

4. Ответить на контрольные вопросы.

5. Предоставить отчет преподавателю для проверки.

4 Методические указания по выполнению практической работы

Станы петлевого типа. В петлевых машинах синхронизация скоростей проволоки и барабанов осуществляется при помощи подпружиненных роликов-петлеобразователей, расположенных между каждыми соседними барабанами и воздействующих на регуляторы тока возбуждения приводных двигателей постоянного тока.

В этих машинах применяется индивидуальный привод каждого тянущего барабана, и хотя выпускались машины и с асинхронными двигателями, первоначально наибольшее распространение получил электропривод постоянного тока. Петлевые машины имеют усложненную заправку машины при огибании натяжных и направляющих роликов относительно малого диаметра толстой высокопрочной стальной проволокой; дополнительные изгибы проволоки при прохождении через все натяжные и направляющие ролики; узкий диапазон регулирования величины противонатяжения при помощи пружины.

Станы прямоточного типа. Прямоточные машины лишены недостатков петлевых машин. Протягиваемая проволока непосредственно с барабанов поступает в волоки без промежуточных петлеобразующих роликов.

На машинах данного типа автоматическое регулирование соотношения скоростей промежуточных барабанов в течение всего процесса волочения осуществляется по электрической схеме последовательного соединения якорей всех приводных электродвигателей постоянного тока, получающих питание от общего генератора. Такая схема обеспечивает автоматическое регулирование скоростей промежуточных барабанов за счет изменения вращающих моментов на валу барабанов под воздействием натяжения проволоки, вызванного изменением вытяжек между барабанами.

Электропривод прямоточных машин позволяет более полно использовать принцип волочения с противонатяжением. Величина силы противонатяжения устанавливается при заправке машины регулированием силы тока возбуждения приводных электродвигателей и может регулироваться в широких пределах.

Общими недостатками, присущими машинам с противонатяжением, как петлевым, так и прямоточным, являются малое охлаждение проволоки в связи с кратковременностью пребывания ее на каждом барабане, косвенное охлаждение проволоки, тянущих барабанов и волок, значительные их габариты и металлоемкость. Машины с противонатяжением в связи с необходимостью синхронизации скоростей барабанов требуют создания достаточно сложных и дорогих систем автоматизированного электропривода.

Напряжение и сила волочения – одни из основных характеристик процесса деформации при изготовлении проволоки. Знание этих величин необходимо при проектировании и разработке технологического процесса. Силовые условия процесса волочения определяют стабильность пластического формоизменения и производительность волочильного стана, расход энергии и требуемую мощность оборудования, служат основными факторами при расчёте конструктивных параметров основного и вспомогательного оборудования.

V₁

V_i

V_n

σ_{sk1 =} σ_soi

σ_{ski =} σ_son

σso do

1

i ….

n

dn σsk

σ_sk1 m₁

σ_ski m_i

σ_sk m_n

Рисунок 1 – К расчёту прочностных характеристик при волочении

Последовательность расчёта:

1. Определяем вытяжку за каждый переход:

2. Рассчитываем исходный предел текучести заготовки, кгс/мм².

где С – содержание углерода в стали, %;

d₀ – диаметр заготовки, мм;

А = 53; А = 48; А = 43 соответственно для патентированной, нормализованной заготовки и заготовки со структурой грубопластинчатого перлита.

3. Устанавливаем предел текучести после первого и последующих переходов:

4. Находим модуль упрочнения для каждого перехода:

Расчёт для первого блока.

5. Вычисляем напряжение волочения:

где f = 0,05…0,07 – коэффициент контактного трения;

α = 4…8°  полуугол волоки;

= – определяет напряжение волочения, необходимое для пластического формоизменения при данной вытяжке за проход, преодоление внешнего трения в рабочей зоне волоки и противонатяжения, кгс/мм²;

- учёт дополнительных потерь на трение в цилиндрической зоне волоки, кгс/мм²;

σ_q – величина противонатяжения, кгс/мм².

Конструкция станов магазинного типа не предусматривает создание регулируемого противонатяжения при волочении.

6. Вычисляем коэффициент запаса:

7. Рассчитываем силу волочения, кгс:

8. Определяем скорость волочения на каждом блоке. Расчёт ведут против хода процесса.

За основу принимается скорость волочения на последнем блоке V_n ,м/с:

9. Мощность привода прямоточных станов для каждого блока содержит следующие составляющие:

1. мощность, расходуемую на осуществление процесса волочения, кВт:

где Т_i – сила волочения, кгс;

V_i – скорость волочения, м/с.

2. мощность, затрачиваемую на изгиб проволоки при её наматывании и разматывании с барабана, кВт:

где - предел текучести проволоки при выходе из волоки, кгс/мм²;

W_s = CW- момент сопротивления пластическому изгибу, мм³;

С – коэффициент равный 1,7 для сечения круглой формы;

– момент сопротивления упругого изгиба, мм³;

R – радиус барабана, мм.

3. мощность холостого хода, расходуемая на преодаление потерь в кинематических парах машин, кВт:

4. мощность, необходимая для преодоления сил трения в механизмах волочильного стана, учитывающая КПД привода машины:

Требуемая мощность на валу двигателя:

Расчёт силовых условий на последующих блоках.

10. Значение силы волочения на предыдущем (первом) блоке является исходным для определения напряжения волочения на последующем блоке. Определяем силу противонатяжения на последующем блоке, кгс:

где Б_i = 0,05…0,3 – доля противонатяжения перед последующим (вторым)блоком от силы волочения на предыдущем (первом) блоке.

11. Рассчитываем напряжение противонатяжения на последующих (втором) блоке, кгс/мм²:

12. Определяем напряжение волочения на последующих (втором) блоках по уравнению (1) при

13. Последующие расчёты ведут аналогично пп. 5 – 9 (d) для первого блока.

14. Рассчитываем мощность волочения для последующих блоков

15. Рассчитываем мощность волочения для последнего блока

Результаты расчёта должны удовлетворять условиям

γ_i ≥ [γ_i]; [N_i] ≥ N_i ,

где [γ_i] – допустимый запас прочности для данного типоразмера проволоки;

[N_i] – установленная на стане мощность двигателей.