Ролик для ротационного выдавливания

(9) ) А 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ура льский политехнический институт им. С, 11, Кров а(56) Ренин И.П. н др. Ротационное выдавливание роликовыми раскатными головками. - Кузнечно-щталасовочное производство, 1975, Н 8, с.34-36,Авторскос свидетельство СССР У: 538749, к,. В 21 1. 19/14, 1974,(51)с В 21 В 19/14 В 21 0 22 4(57) Изобретение относится к области обработки металлов давлением иможет быть использовано для ротационного выдавливания тел вращения в клети с опорными кольцами. Цель изобретения - увеличение степени деформани заготовки. 1 олик для ротационного вылавливания имеет обжимной 1, калибровочный 2, опорные 3 участки икольцевую канавку 4Образующие обжимного и опорных участков выполнены ьп 1 уклыл 1 и и представляет собойэкспоненциальную кривую. 3 ил.,1 табл.хиуПолагая, что ьх =СадсовсЧ =БГАН з 1 п 6=5 зп ; 5 =б сов (3, где- угол наклона касательной к профилю ролика в точке В, получаем х + 1 с = (1 - гдрц 3)/(гд+ та)а - у, (2)Так как г 8 Э = с 1 Ч/с 1, то из выражения (2) имеем следующее дифференциальное уравнение;(а - у) + (х - 1 с) гдЙу +(а у) г 8 - (х + 1 с) с 1 х = О, (3) Решение этого уравнения дает форКольцевая канавка имеет ширину,35му рационального профиля ролика.Посопределяемую соотношениемле интегрирования имеем Ь=2 а х + сдагсгд--= 1 п С(а а - ух+1 с О 2у) ( ---- ) + 1 (4) а - у Определим постоянную интегрирования С иэ условия х = О, у = О С = ехр (гдагсгд в -) (1 с +1 с 1-пг(4), получаем х+1 сехр ек(агсеца-у1 с- агсг 8 - -)а ь = б где,Элементарный момент этих сил относительно точки А при равновесии ролика равен нулю т.е.+Гх) (а - у)с 1 х = О, (1) Перейдем к полярным координатамс полюсом в точке А, обозначив Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для ротационного волочения-прокатки сплошных и полых тел вращения в клети с опорными кольцами. 5Целью изобретения является увеличение степени деформации заготовки.На фиг.1 изображен ролик, установленный в клети; на фиг. 2 - отдельный ролик; на фиг, 3 - вид А на фиг,1,Ролик имеет обжимной 1, калибровочный 2, опорные 3 участки и кольцевую канавку 4, Образующие обжимного и опорных участков представляют со 15 бой экспоненциальную кривую, определенную зависимостью К = К ехр ( (3 х - 3) ГКгде К 1 х - координаты точек профиля ролика в системе координат с полюсом в точке А (пересечения вертикальной оси ролика спрямой соединяющей точки, контактирующие сопорными кольцами);К, 3 - координаты точки сопряжения образующих обжимного и калибрующего30участков;угол трения,гдеа - расстояние от полюса до бочки ролика.Полагая, что калибровка ролика в соответствии с приведенной зависимостью обеспечивает его равновесие в очаге деформации при любых обжатиях, выделим в осевом сечении валка в окрестности произвольной точки В, принадлежащей профилю, участок протяженностью дх. Со стороны металла на валок в данной точке действует сила нормального давления б и сила трения с , связанные законом Кулона проекция сил 5 и 2на оси их и нуполовина длины калибрующего участка;расстояние от точки ролика до точки А;координаты точкиВ в системе координат ХОУ, начало которой совпадает сточкой сопряженияпрофиля обжимногоучастка ролика с калибрующим участком.(8) Отсюда ехр(р;р), дж где е , Е,- радиус-вектор иполярный угол соответственно для произвольной точки профиля ролика и точки сопряжения профиля с калибРующим участком. Уравнение (7) определяет рациональный профиль ролика с точки зрения его равновесия при деформации,что весьма важно для стабильного ведения процесса, особенно в условияхбольших обжатий эа переход,Рассмотрим равновесие роликов поддействием сил, действующих на калйбрующий участок со стороны металла,Очевидно, что суммарный момент этихсил относительно точки А должен равняться нулю, т.е.лг(1 с+ с)а - Р --к 2 4долгина быть меньше 1 с нз нличинуЬ = 2 акр, т.е. калибрующий участокнеобходимо выполнять асимметричнымотносительно вертикальной оси роликана величину Ь, Однако такая асимметрия приводит к тому, что образующаяопорного участка несколько отличнаот образунхцей обжимного участка,таккак изменяются начальные координаты 10 В, /3 согласно зависимости (7),Кроме того, асимметрия ролика ведет касимметрии расположения опорных колец и всей клети, По технологическимсоображениям изготовление асимметрич ными ролика и клети, особенно с учетом сложной формы образующей ролика, нецелесообразно. Рациональным вданном случае является выполнениесимметричного относительно вертикаль ной оси ролика с абсолютно одинаковыми образующими обжимного и опорныхучастков, а асимметрию калибрующегоучастка обеспечивать уменьшением егодлины на величину Ь = 2 ас 8 " со стороны запорного участка, например выполнением кольцевой канавки ширинойЬ, примыкающей к опорному участку.Тогда длина калибрующего участка,имеющего диаметр О, определяется следующим образом: 21 с - Ь или 1, = 1 с + сВ случае с = -1 с, получаемгде к, Р - распределенные по длине35калибрующего участка соответственно сила тренияи сила нормального давления;- половина длины калибрующего участка, примыкающая к обжимному участку;с - часть половины длины калибрующего участка, примыкающего к парноу участку, на которой реализуются силы со стороныметалла.Полагая в уравнении (8)РВ, получаемс + 2 саСд- 1 с + 21 саТ 8 11 = О. (9)Решая уравнение (9), получаемс, = 1 с -2 асВ; с = -1 с, (10)55В соответствии с выражением с,половина длины калибрующего участка,примыкающая к опорному участку валка для обеспечения его равновесия,+ с =1 с - 1 с=Ок йчто означает отсутствие калибрующего участка. Такое обстоятельство ведет к резкому ухудшению качества изделия, поскольку окончательное формирование его наружной поверхности происходит накалибрирунщем участкеВ силу этого условие с = -1 с в дальнейшем не рассматривается.Определим величину 1 с иэ условия Г 02 1 с - Ь = 21 с - 2 атВ =- 2(1 с - асВ)О,отсюдааСВ. Практически 1 с = 4 асВ, тогда1 с = паВ ;с п 4, (1 1)Чтобы воспользоваться полученными выражениями для расчета геометрии ролика, необходимо определить величину а, которая зависит от угла наклона образующей профиля опорного(16) 11 з уравнения (13), полагая 11 к =- после преобразования с учетомзнака неравенства выражения (16) име 10 ем в сис- кото- проти- систе- сог(7) 15(15) кольца 6 , Обозначим через /3 полярный угол точки касания г профиля ролика с образующей кольца в полярной системе координат с полюсом в точке А. 11 з выражения (3), полагая ду/дх = с 8 ),;(х + с)/(а - У ) = ГВ 1 Ъ где х, у 0 - координаты точек теме ХОУ, начало рой диаметрально воположно началу мы координат ХОУ ласцо выражениюполучаем:са 13,= (гД+ г 80 с)/( - сДРДм). (12) Принимая в уравнении (7) 2К= (В - 2 у, ) /сов 3 К= (О - у ) /совЗ) ), =,О,после преобразования имеем При определении профиля ролика важно знать значение 15, в пределах которого металл контактирует с поверхностью ролика, Обозначив этот уголиз уравнения (5) с учетом (6), полагая )3= 13, у = Ъ д/2, после преобразований имеем ехр "3.-)3) сг,33 =сов ")сов 13,гдед - обжатие заготовки по диаметру.Логарифмируя выражение (14) и а - 0 5 ьдРешение этого уравнения дает- ц + - ц)а - 0 5 йд1)2 ьпа Для повьппения стойкости роликон целе сообра зно опорные сечения роли кон-сечения, контактирующие с опорными кольцами, исключать из процессадеформиронация, длн чего должно выполняться условие сов )3д2 а- - ехр ( ,сов - ,),) в 1,Длину 1. можно определить по следующей зависимости: В процессе работь ролики опорными 3 участками контактируют с опорными кольцами. Деформация заготовки, установленной в зажимах, осуествляется в пределах обжим)огоучастка роликов при их планетарном обкатывации нокруг заготовки, Радиа(ьцая подача роликов осу)ествляе;гся за счетперемещения опорных колец иод действием сл Р. Паруж)ц,)й диаметр изделияокоцч;п ельно формируетсн калибровочц". 2 участком, после чего, цач)гцаяс кои цевой кацаки 4 контакт мета.)ла с роликом ирекращаетсн, В процессе е(ормции ца )(зл:ии)й и к; ли)рующий участки р(лликов цейс)вуют силы со стороны метни и). При таком одностороннем (отиосигельцо вертикальной оси роликов) ир)с)о,.ии нагрузок со стороны за)го)ов);и ца ро.и)ках действует оирокидьц)ающий момент, кото - рый увеличивается с )остом единичной деформации. При малых эбжат(яхи 1)окг)два)ощип мо:ец г урагцоглшивается моментом си ) "ренин, во:никаю,)г": ца коигакте г)оликов ( оиопиыми ео иодам )одна ко в сг 1 у чае б)опихдеформси)ий мол ец) а сил тренин недостаточно и ро;(ик теряет устойч)гвостьв клети. В таких у(:лов)ях ведениестабильного процесса цевозмсжцо,Коиструкция предложенного роликаобеспечивает его равновесие при любых по величине обжатиях,П р и м е р. Исходными параметрами для калибровки ролика являютсяП = 80 мм; ь. = 30 ; Гд= 0,05131 0048 8цесс протекал стабильно, в то времякак конические ролики произвольной(с точки зрения их равновесия) калибровки теряли устойчивость при деформации в несколько раз меньше5Последнее выражение таблицы однозначно определяет экспоненту - образующую обжимного и опорного участковролика. Задавая с определенным шагомвеличину угла к , рассчитывают зна Очения К до выполнения неравенстваКагапИ 2, после чего расчет прекращают,Ролики успешно прошли испытания,во время которых деформировали толстостенные трубы из стали 20 в холодном состоянии. Степень деформациидостигала 407, При этом устойчивостьропиков в клети не нарушалась, проФормула Значение параметра 32,86 (0,57 рад,) 8= агсе 8 -- = агсе 8(ис 8) 5,71 (0,1 рад.) К о-р)йк 1 16,29 мм 65,02 мм 1 Коз 1 ио2 ф 5 3 ф 0 100 мм К= Кехр (р-р) 8 у К= 63,05 ехр Г(Д- - 5,71 ) 0,05 Д мм Зададимся и = 2, И = 2,85, формула и результаты расчета остальных параметров приведены в таблице,К = Еехр (Ц,-)и) Формула изобретения Ролик для ротационного выдавливания, содержащий обжимной участок с выпуклой образующей, калибрующий участок и опорные участки, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения степени деформации заготовкй, образующие обжимного и опорных участков выполнены в виде экспоненциальной кривой, при этОм после квлибрующего участка выполнена кольцевая канавка,1310048 Составитель 111 ятурицаТехред В.Кадар ктор Н.Швь 1 д Еорректор 11,Пилииеи аказ 1819/ писиое о.птии и д,4/5 роиэводствецно-полиграФическое предприцтпе, г,ужгород, ул.Проектнал, 4 Тираж 48ВНИИПИ Государссвегипо делам иэобретеи 1113035, Москва, 11-35 ого 2 и о 1 у;ск я