Способ определения коэффициента внешнего трения при прокатке и образец для его осуществления

( )741969 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл. В 21 В 19/06// Ь 01 М 19/02 Гесударстееннык ксмнтет нв делам нзобретеннй н открытий(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(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ ПРИ ПРОКАТКЕ И ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение 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 приводными0 валками до прекращения перемещения заготовки в направлении прокатки 111. 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 которым 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 кто. 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 валков.Целью данного изобретения является определение коэффициента внешнего трения между заготовкой и валком раскатного косовалкового стана.41060 фПри уменьшении величины суммарнойдеформации по стенке заготовки в процессе прокатки сокращают длину контакта металла и валков вдоль оси прокатк 15на участке входного конуса очага деформации, что приводит к падению величинысуммарной силы трения (активной силы),втягивающей заготовку в очаг деформации за счет. падения суммарной силы10 трения во входном. конусе очага деформации. При определенном значении суммарной деформации по стенке появитсянехватка сил трения, втягивающих заготовку в осевом направлении прокатки вочаг деформации, для преодоления усилийнормального давления (реактивных сил),препятствующих перемещению заготовкив осевом направлении прокатки, произойдет прекращение перемещения заготовки а;30 в направлении прокатки. В этом случаеона прекратит перемещаться в направле,нии прокатки, но будет вращаться в плоскости, перпендикулярной направлению прокатки. Выражение для определения коэффициентад внешнего трения получено на основанииусловия силового равновесия заготовкив очаге деформации при срыве осевойподачи ее. Структурно можно представитьвыражение для определения коэффициента 30 внешнего трения в виде:"О иент внешнего омый к м град,угол подачи, град;текущие значения вндиуса заготовки и рков в сечении очагаплоскостью, перпендоси прокатки, выражрез координату Х полной секущей плоскостоси прокатки, считаначало каждого-госоответственно углозаготовки и валковсрыва осевой подачй его раа мации 35ной еожение дани вдоль л ка, мм орости вые вки,45 а 50 5 3 7Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу прекращение перемещения заготовки осуществляют снижением обжатия, при этом замеряют угловые скорости вращения валков и параметры очага деформации, и полученные данные подставляют в формулу ПГМв ; хгде 1 - иск оэффицтрения;И,1 - соответственно число участков очага деформации, на которых величина угла наклонаобразующей профиля валка коси прокатки постоянна и порядковый номер данного участк. 6 - соответственно площадь и дли 1на вдоль оси заготовки контакта металла с валком на1 -ом участке очага деформациив момент прекращения перемещения заготовки в направлении прокатки, мм и мм;- угол наклона образующей профиля валка к оси прокатки научастке очага деформации Образец, используемый для поперечновинтовой прокатки труб.на раскатном трехвалковом стане, выполнен в виде полой цилиндрической заготовки 21,ОДнако для определения коэффициента внешнего трения на раскатном стане такой образец не позволяет прекратить перемещение заготовки в направлении прокатки снижением обжатия.Предложенный образец отличается тем, что заготовка выполнена с конусной наружной поверхностью, .имеющей угод. наклона образующей 2-20 .о где Р - суммарная величина реактивных сил, действующих на заготовку вдоль оси прокатки; среднее значение угла наклона вектора силы трения к оси прокатки на -м участке очага деформации;1. - величина реактивных сил, действующих на заготовку вдоль оси прокатки на 1-м участке очага деформации.Величинас (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 близки между собой в момент,где 6 фХ 5 741близкий моменту прекращения перемещениязаготовки, частные деформации по стенке заготовки изменяются по длине очага деформациивесьма незначительно поэтому в окончательном выражении для определениякоэффициента внешнего трения величинаР; отсутствует.Предлагаемая форма заготовки дляосуществления способа определениякоэффициента внешнего трения позволяет наиболее простым путем постоянноуменьшить величину суммарной деформации по стенке в процессе прокатки. Величина угла конусности образующей наружной поверхности заготовки выбранаиз условия удобства фиксации моментасрыва осевой подачи заготовки.На фиг. 1 представлен общий вид заготовки; на фиг, 2 - схема очага деформации трехвалкового трубопрокатного стана.Заготовка 1 имеет внутренний диаметрд, больший внешний диаметр (диаметр переднего конца) (3 меньшийвнешний диаметр (диаметр заднего конца) д, длину С., угол конусности внешней поверхности Ч, толщину стенкина переднем торце Ь , толщину стенкина заднем торце. И ,Прокатку заготовки 1 осуществляли З 0на 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 35валка, при этом ось заготовки Х- Х совпадает с осью прокатки.Определение коэффициента внешнеготрения предлагаемым способом проводилина трехвалковом трубопрокатном раскат- фном стане ф 15-30" следующим образом. При прокатке заготовки 1 (фиг, 2)постоянно уменьшали величину суммар. ной деформацяи по стенке заготовки,при помощи фотодатчиков типа фД 969 6фиксировали 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, Г извлекали заготовку из очага деформации иэпп меряли площадь и длину контакта вдоль оси заготовки на каждом из участков с постоянным углом наклона образующей валка к оси прокатки.Параметры эксперимента были следующими: материал Валков сталь СТ; материал заготовки свинец; диаметр валков в конце гребня, Х)=100 мм; угол наклона образующей поверхности вм- ка к оси прокатки на входном конусе=2,5, на гребне) = 41, на калиб)ующем участке Я;= 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, тогшина стенки заготовкиОИ, 6 мм; высота гребня валков Н.3 О ммвремя ОднОГО оборота заготов хи и валков в момент прекращения перемещения заготовки (угловая скоростьзаготовки и валков) + 0,075 с;Ь = 0,25 с; Ь 012 1/с ) 0,04 1)с); площадь контакта металла свалком на входном конусе очага деформ; ции;Р = 9,5 мм на гребне Р 12 мм;на калибруюшем участке Е:13 ммф длина контакта металла с валком вдоль оси заготовки иа входном конусе Ю14,5 мм, гребке С 3 мм, калибруюшем участке В = 6 мм 3 угол подачиОЪо с(. = 3; угол ражатки Р 4; радиусзаготовки в конце участка требии в момент прекращения перемещения заготовки р= 11,25 мм;радиус Оправки Я16,8 мм;Выражение для определения коэффициента внешнего трения принимает вид7 741Расчет величины ксмффициента внешнего трения производили при помощиЭВМ типа ЕС, Расчетное значение коэффициента внешнего трения составило величину = 0,24.Для сравнения значения коэффициентавнешнего трения, полученного предлагаемым способом, и значения коэффициента внешнего трения, полученного известным способом, определили значение коэффициента внешнего трения, полученногоизвестным способом, определили значение коэффициента внешнего трения на лабораторном стане ф 180 ф продольной прохатки по известной методике. 15Параметры эксперимента:материал валков сталь ст, 3;материал заготовки - свинец;диаметр валков Э= 180 мм;размеры заготовки длина, шиРина,20толщина) 0 хЪф Ъ = 100 х 40 х 6 мм.Прехращение перемещения заготовкии направлении прокатки добивались увеличением суммарного Обжатия по стене заготовки за счет сведения рабочих 25валков стана в процессе прокатки. Значение коэффициента внешнего трения определяли по геометрическим соотноше. ниям размеров валков и контактной поверхности валков и металла в момент 30срыва подачи последнего в направлениипрокатки. Полученные данные позволилиопределить коэффициент внешнего трениядля пары Сталь 3 - свинец при продольной прокатке; он равен= 0,29 - . 0,30, 35Коэффициент внешнего трения для пары.Сталь 3.- свинец, определенный припрокатке в трехвалковом трубопроводномстане, в силу различия прокатки, и процессов продольнОй Оси косой прокаткир 4 Оиной, чем при продольной прокатке,и.,составляет величину 1 Ф 0,24.Использование предложенного способаопределения коэффициента внешнего трения позволяет увеличить точность его 45определения для процесса прокатки полойзаготовки в трехвалковом трубопрокатномраскатном стане.формула изобретения1. Способ Определения коэффициентавнешнего трения при прокатке, включающий изменение Обжатия заготовки приводными валками до прекращения перемещения заготовки в направлении прохатки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью определения коэффициента внешнего трения между заготовкой и валком раскатного косовалкового стана, прекращение перемещения заготовки осуществляют969 8 снижением обжатия, при этом замеряют угловые скорости вращения вапков и параметры очага деформации, а полученные данные подставляют в формулу: мЕ ЕМь д1=4- искомый коэффициент внешнеготреа 1 я;11, 1 - соответственно число участков очага деформации, на которых величина угла наклонаОбразующей профиля валка коси прокатки постоянна и порядковый номер данного участка очага деформации;1, 6 - соответственно площадь и длинавдоль оси заготовки контактаметалла с валком на 1-ом участке в момент прекращенияперемещения заготовки в направлении прокатки, мм и мм;- угол наклона образующей про 1филя валка к Оси прокатки на1 -м участке очага деформации, град;- угол подачи, град 1 1 МЯ . - текущие значения внешнегорадиуса заготовки и радиусавалков в сечении очага деформации плоскостьюперпендикулярной оси прокатки, выраженные через координату Х положения данной,секущей плоскости вдоль осипрокатки, считая за "нуль"начало каждого-го участка, мм; Х 1 об и и- соответственно угловые скоросВти заготОВки и Валков В мОмент срыва осевой подачи. заготовки 1/с.2. Образец для осуществления снос апо п. 1, в виде полой заготовки, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что заготовка Выполнена с конусной наружной поверхностью, имеющей угол наклона Образукщей 2-20 оИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Грудев А. П. Внешнее трение припрокатке", М., Металлургия, 1973,стр, 190-219.2. Данилов ф. А. и др, Горячая прокаткатруб, М., Металлургия, 1962, с. 398-419.741969фигСоставитель Л. Матурина Редактор П. Горькова ТехредО.Андрейко Корректор Г, Назаров 06/58 Тираж 986 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,