27

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  РФ

ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра Машин и Агрегатов Металлургических Заводов

ТЕОРИЯ ВОЛОЧЕНИЯ

И ПРЕССОВАНИЯ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ

(20 часов)

Направление: 551800 – технологические процессы и оборудование

Специальность: 11.06 – обработка металлов давлением

Череповец – 2001

Теория волочения и прессования. Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ. Череповец: ЧГУ, 2001. 26 с.

Лабораторный практикум (20 уч.часов) является составной частью подготовки специалистов направления 551800 специальности 11.06 "Обработка металлов давлением" специализации "Волочильное производство" дневной формы обучения в рамках учебной программы по дисциплине "Теория волочения и прессования" (всего 54 ч. лекций, 30 ч. практических занятий, 20 ч. лабораторных работ). Лабораторный практикум выполняется в 7 семестре, т.е. во втором семестре изучения дисциплины.

Рассмотрено на заседании кафедры МАМЗ, протокол № ? от ??.??.2001

Утверждено учебно-методическим советом ИТИ, прот. №? от ??.??.2001

Рецензенты: Э.А.Гарбер – д.т.н., профессор;

З.К.Кабаков – д.т.н., профессор

Составители:  С.А.Кузнецов – к.т.н., профессор;

А.И.Виноградов – к.т.н., доцент

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум включает 5 лабораторных работ (по 4 ч.):

Л.р.1. Методы определения технологических параметров процесса волочения.

Л.р.2. Определение энергосиловых параметров процесса волочения по расходу энергии. Определение зависимости усилия волочения от скорости волочения

Л.р.3. Определение сил волочения при помощи механических датчиков.

Л.р.4. Определение коэффициента трения при волочении.

Л.р.5. Исследование эффекта жидкостного трения при гидродинамическом режиме нагнетания смазки в очаг деформации при волочении проволоки.

Лабораторные работы образуют общую последовательность, в которой выполнение каждой последующей работы основывается на знаниях и навыках, а также данных, полученных при выполнении предыдущих работ.

В лабораторных работах широко используются изобретения и научно-технические разработки кафедры МАМЗ. По мере развития лабораторной базы предусмотрена постановка новых лабораторных работ, предусматривающих, например, исследование эффективности и энергосиловых параметров окалиноломателей и установки абразивно-порошковой очистки, влияния противонатяжения на процесс волочения и др.

ЛАБОРАТОРИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ

Лабораторный практикум проводится на базе опытно-промышленной поточной линии абразивно порошковой очистки катанки от окалины и волочения проволоки в Лаборатории новых процессов в производстве проката (Советский пр., 8, корпус А).

В состав поточной линии входит промышленный волочильный стан ВСМ-1/650 и блок бескислотного удаления окалины с поверхности горячекатаной проволоки (катанки).

Волочильный стан ВСМ-1/650 предназначен для холодного волочения без скольжения стальной проволоки с максимального исходного диаметра горячекатаной заготовки 12 мм с пределом прочности 60...130 кг/см2 с обжатием до 24%. Максимальное усилие волочения – 5 т.

Блок бескислотного удаления окалины с поверхности горячекатаной проволоки (катанки) предназначен для осуществления предварительных операций подготовки катанки к волочению - очистки от окалины и обеспечения условий устойчивости процесса волочения.

Применение блока в составе поточной линии с волочильным станом позволяет отказаться от химической технологии кислотного травления окалины в производстве проволоки из рядовых и углеродистых сталей.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Выполнение лабораторных работ с использованием линии связано с повышенной опасностью, так как в ней имеются движущиеся элементы, которые не могут быть полностью ограждены, а общая установленная мощность оборудования превышает 100 кВт. Для исключения травматизма и несчастных случаев необходимо знать и неукоснительно выполнять меры безопасности при выполнении лабораторных работ, а также правила безопасного ведения работ, электро- и пожаробезопасности в Лаборатории новых процессов в производстве проката.

Согласно учебному плану, курс теории волочения предшествует курсу технологии волочения, поэтому выполнение лабораторных работ по курсу теории волочения производися путем учебной демонстрации работы линии группе студентов.

Перед началом курса лабораторных работ (на первом занятии) студентам необходимо пройти вводный инструктаж по технике безопасности. Студенты, не прошедшие инструктаж, к лабораторным работам не допускаются. Перед каждой лабораторной работой производися инструктаж на рабочем месте.

При выполнении лабораторных работ по курсу теории волочения должны строго соблюдаться следующие меры безопасности.

1. Работать на волочильном стане (включать, выключать стан, производить заправку катанки и съем проволоки, переключать скорости) имеет право только ответственный сотрудник-волочильщик лаборатории; участие в работе студентов в качестве подручных недопустимо. Студенты привлекаются только к неосновным операциям, выполняемым во время останова стана (осмотр продуктов волочения, элементов оборудования и оснастки, снятие показаний приборов, измерения).

2. Если студентов больше двух, назначается также один из постоянных сотрудников лаборатории специально для наблюдения за безопасностью студентов, работы стана и оборудования линии.

3. Перед началом демонстрации ознакомить посетителей с расположением, назначением, принципом действия и опасными факторами при работе волочильного стана и вспомогательного оборудования, определить опасные зоны, оградить их переносными сетчатыми щитами.

4. Указать студентам место их нахождения при работе стана и предупредить о нежелательности их появления в опасных зонах.

5. Немедленно останавливать стан при замеченном появлении студента в опасной зоне, либо по сигналу сотрудника-наблюдателя.

6. Для непосредственного ознакомления студентов с результатами демонстрируемых процессов остановить стан, выключить другое оборудование, и пригласить их в зону обслуживания линии; при этом следить за безопасностью студентов и обеспечить невозможность случайного включения стана и другого оборудования.

7. Продолжать работу на стане только после того, как все студенты покинут опасную зону линии.

8. Студентам запрещается без необходимости и наблюдения преподавателя и брать и трогать оборудование лаборатории и оснастку, нажимать кнопки, пользоваться выключателями, вскрывать шкафы электроаппаратуры.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторные работы безвариантны, проволятся подгруппами до 12 человек. По каждой работе студент оформляет отчет, который представляет к защите и сдает преподавателю. Титульный лист оформляется по установленной форме либо для отдельно для каждой работы, либо для всего практикума.

Лабораторная работа проводится в следующем примерном порядке:

1. Инструктаж на рабочем месте.

2. Краткое изложение теоретических основ лабораторной работы и постановка целей и задач.

3. Подготовка форм для записи экспериментальных данных.

4. Проведение экспериментов по волочению.

5. Отбор образцов технологических материалов, выполнение измерений, ведение регистрационных записей.

6. Анализ результатов и формулировка выводов по работе.

7. Оформление отчета и ответы на контрольные вопросы.

8. Сдача отчета и защита лабораторной работы.

Небрежно оформленные отчеты к защите не допускаются. Зачтенная работа остается на кафедре. В конце лабораторного практикума студент получает зачет или допуск к экзамену по дисциплине.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТОВ

Отчеты по лабораторным работам оформляются на стандартных листах формата А4. Отчет должен иметь титульный лист с указанием наименования ВУЗа, подразделения (института, факультета), кафедры, номера и темы лабораторной работы. Далжны быть указаны фамилия студента, группа, курс, фамилия преподавателя. Титульный лист берется в рамку. Допустимо использовать бумагу в клетку, обрезанную по формату А4. В содержание отчета дожны быть включены:

• краткое описание эксперимента и оборудования;

• порядок отбора образцов;

• список измеряемых величин,

• средства и порядок измерений;

• список вычисляемых величин,

• порядок и формулы их определения;

• анализ результатов и выводы.

Данные по лабораторным работам должны представляться преимущественно в виде таблиц и диаграмм. Диаграммы выполнять на миллиметровой бумаге.

ЛИТЕРАТУРА

1. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. Изд-во "Металлургия", 1971, 2-е изд., 448с.

2. А.В.Третьяков, В.И.Зюзин. "Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением". М., Металлургия, 1973, 224с.

3. Красильщиков Л.А.- Деформационный нагрев и производительность волочильного оборудования. М.: Металлургия, 1976.

4. В.Л.Колмогоров, С.И.Орлов, К.П.Селищев. Волочение в режиме жидкостного трения. М.: Металлургия, 1967. 155с.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа 1

Методы определения технологических параметров процесса волочения

Цель работы:  получить представление о параметрах процесса волочения и научиться их определять

Теоретические основы

При проектировании процесса волочения, к числу заранее задаваемых технологических параметров относятся механические свойства металла заготовки, зависящие от его марки и состояния после предшествующей обработки (пределы прочности и пластичности, относительное сужение шейки и удлинение при разрыве, степень деформационного упрочнения и др.). Механические свойства металла (в основном предел пластичности и деформационное упрочнение) определяют сопротивление металла пластической деформации.

Другие технологические параметры могут как задаваться, так и определяться в процессе проектирования, в зависимости от поставленных при проектировании задач, например, геометрические (форма и размеры начального и конечного поперечных сечений заготовки, степень пластической деформации, форма профиля рабочего канала волоки), а также параметры, определяющие технологические условия волочения (сопротивление деформации металла заготовки, взаимные характеристики трущихся поверхностей заготовки и инструмента, качество технологической смазки и способ ее подачи в зону деформации, исходная температура заготовки и температура проволоки на выходе).

Основными показателями, определяющими качество проектируемого процесса волочения, являются энергосиловые параметры (сила и напряжение волочения, наличие и величина противонатяжения, скорость и мощность волочения, удельная мощность волочения).

Малая величина напряжения (силы) волочения характеризует низкие затраты и говорит о степени технологического совершенства процесса. Этот параметр, кроме того, используют для контроля качества волок, сравнения качества смазок, расчета деталей волочильных машин, подбора мощности двигателя и т.п. Достигаемая при установившемся проектном режиме максимальная скорость устойчивого волочения также является критерием качества процесса волочения, но, кроме того, она непосредственно определяет такую важнейшую характеристику, как производительность, и, в конечном счете, экономическую эффективность.

Одни из параметров процесса волочения могут быть измерены (определены) непосредственно (экспериментально), другие - вычислены по уже известным.

Перечисленные виды параметров процесса волочения удобно обобщить в табличном виде (табл.1.1).

Т а б л и ц а   1.1.

Параметры процесса волочения

Геометрические	И з м е р я е м ы е	В ы ч и с л я е м ы е
	Форма и размеры начального профиля заготовки Форма и размеры конечного профиля проволоки Профиль волочильнго канала	Степень пластической деформации
Общие технологические	Сопротивление деформации металла заготовки Взаимные характеристики трущихся поверхностей заготовки и инструмента Качество технологической смазки Способ подачи смазки в зону деформации Исходная температура заготовки Температура проволоки на выходе из волоки	Деформационное упрочнение
Энергосиловые	Усилие волочения Противонатяжение Скорость волочения	Напряжение волочения Мощность волочения Удельная мощность волочения

Определение геометрических параметров процесса волочения

Начальное и конечное поперечные сечения заготовки, в зависимости от вида и сортамента, обмеряются штангенциркулем или микрометром, если профиль отличен от кругового, выполняются эскизы сечений, на которых проставляются все необходимые размеры. Определение формы и размеров тончайших и наитончайших профилей может осуществляться с помощью инструментального микроскопа.

Если рассматривается процесс однократного волочения, параметры, относящиеся к заготовке, обычно снабжаются индексом "н" (начальный), а относящихся к проволоке после волочения - индексом "к" (конечный). При многократном волочении обозначения параметров, относящихся к заготовке, обычно снабжаются индексом 0, а относящихся к проволоке после первого, второго и т.д. переходов - соответственно индексами 1, 2 и т.д.

Для круговых профилей заготовки и проволоки после одного перехода достаточно определить начальный и конечный диаметры.

Степень пластической деформации может характеризоваться такими показателями, как вытяжка, относительное обжатие, относительное удлинение, интегральная деформация удлинения. Все эти показатели характеризуют изменение поперечного сечения металла и длины полосы в процессе волочения, поэтому они связаны между собой точными геометрическими соотношениями, основанными на законе постоянства объема при пластических деформациях (табл.1.2) [1].

Определять показатели пластической деформации можно, измеряя размеры начального и конечного профилей и вычисляя сответствующие площади и , а также, измеряя начальную и конечную длину отмеченного участка заготовки. Второй способ может применяться при затруднениях определения сечений профилей, и, кроме того, при достаточном увеличении отмечаемой начальной длины может обеспечить практически любую требуемую точность.

Т а б л и ц а 1.2.

Показатели относительной деформации металла при волочении и зависимость между ними

Показатели		Показатель, выраженный через
Название	Обозначение	и	и
Вытяжка	μ
Относительное обжатие	δ				–
Относительное удлинение	λ				–
Интегральная деформация удлинения	il

Продольный профиль волоки состоит из входной, смазочной, рабочей, калибрующей и выходной зон. Обычно профиль входной, смазочной и выходной зон особо не контролируется, тогда как от геометрии рабочей и калибрующей зон прямо зависят параметры процесса волочения [1].

Простой и надежный способ определения профиля рабочего канала - получение с него слепка из быстротвердеющего материала или отпечатка вынутой из канала волоки заготовки, с последующим обмером микрометром или с помощью инструментального микроскопа.

Для контроля волок для тонкого, тончайшего и наитончайшего волочения сконструированы оптические приборы, использующие эффект отражения лучей параллельного пучка света от стенки канала волоки. По размеру, степени размытости и неравномерности ширины получающегося на экране кольца можно судить о величине рабочего угла, кривизне рабочей зоны и соосности ее отдельных частей, а также степени изношенности волоки.

Определение технологических параметров и условий процесса волочения

Между силой волочения и прочностными характеристиками и металла заготовки существует практически линейная зависимость [1, с.105-106]. Сопротивление деформации металла заготовки при волочении наиболее близко к пределу пластичности , если металл находится в отожженном состоянии. Если металл уже подвергался деформированию и упрочнен, его нагрузочная кривая может не иметь площадки текучести; в таком случае в качестве величины сопротивления деформации берут условный предел пластичности .

Обычно при проектировании процесса волочения марка и состояние металла заранее известны, т.е. эти данные относятся к исходным. Следовательно, его сопротивление деформации можно определить по справочной литературе [2] или измерить непосредственно при снятии прочностных характеристик. При волочении, в ходе холодной пластической деформации, металл заготовки интенсивно упрочняется, его сопротивление деформации возрастает, т.е. он испытывает деформационное упрочнение. Сопротивление деформации (предел текучести) в таком случае также можно получить непосредственно (снять с деформационной кривой), либо определить по известной степени деформации по диаграмме упрочнения стали данной марки, взятой также в справочной литературе [2]. Если это необходимо, надо учитывать масштабный фактор [1, с.217].

Характеристики взаимно трущихся поверхностей заготовки и инструмента влияют на условия смазки и коэффициент трения при волочении. Требования к рабочей поверхности волоки однозначны: она должна иметь минимальную шероховатость (максимальную чистоту) поверхности. Поверхность же заготовки должна обладать некоторой шероховатостью, улучшающей захват и удержание смазки в деформационной зоне, что способствует снижению коэффициента трения.

Исследование параметров шероховатости проводят на приборах - профилометрах (профилографах). Обычно замеряют следующие характеристики:

- среднеарифметическое отклонение профиля;

- отклонение профиля, измеренное по 10-ти точкам максимального отклонения;

- наибольшая величина отклонения;

- число пиков на 1 сантиметр поверхности.

Критерии качества поверхности заготовки с точки зрения процесса волочения представляются следующими: параметры , и должны быть не слишком малыми, но близкими друг к другу; параметр должен быть возможно большим. Такая поверхность облалает высокой однородностью микрорельефа. С помощью профилографа можно, кроме того, строить профилограммы поверхности.

Силы контактного трения могут быть уменьшены за счет применения качественных технологических смазок. Качество смазки характеризуется следующими параметрами:

• вязкостью;

• активностью по отношению к металлу или подсмазочному покрытию;

• температурной стойкостью в условиях зоны деформации.

Повышение до некоторого предела вязкости смазки уменьшает силы трения [1]. Вязкость может быть измерена спецальными приборами – вискозиметрами.

Активность смазки (адгезия) проявляется как ее способность связываться с поверхностью металла при волочении. При хорошей адгезии смазки смазочный клин становится более толстым и устойчивым и коэффициент трения снижается. Для повышения агезии смазок часто применяют специальные подсмазочные покрытия заготовок, по отношению к которым активность смазки высока.

Смазка не дожна разлагаться (окисляться) в условиях очага деформации - высоких температур, давлений и градиентов скоростей. Это определяется химической стойкостью и инертностью смазочного вещества в условиях повышенных температур. Кроме того, смазка не должна слишком значительно снижать свою вязкость при высоких температурах.

Нормальное напряжение на контактных поверхностях в начале деформационной зоны быстро возрастает и может достигать величин, превышающих сопротивление деформации. Для ввода смазки в между контактными поверхностями необходимо, чтобы она подавалась под давлением, несколько превышающим начальное нормальное контактное напряжение. Величина этого превышения зависит от способа подачи смазки в зону деформации и определяет начальную толщину смазочного клина. Способ подачи смазки в зону деформации определяется оснащением волочильного узла, т.е. узла, включающего смазочную ванну (мыльницу), волоку и волокодержатель. Основные способы подачи смазки в зону деформации подразделяются на следующие:

• свободный ввод смазки;

• гидростатический (принудительный);

• гидродинамический (самонагнетание).

Свободный ввод смазки подразумевает, что смазка, расположенная у входа в волочильный канал, находится под атмосферным давлением. При свободном вводе смазки наблюдается ее отгон от рабочей зоны под действием контактных напряжений. Превышение давления смазки над начальным контактным напряжением определяется только адгезионной способностью (активностью) смазки по отношению к поверхности заготовки и конфигурацией входной части волочильного канала, в том числе углом рабочего конуса волоки. При уменьшении угла волоки на входе в рабочую зону давление смазки и толщина смазочной прослойки возрастает, отгон уменьшается, коэффициент трения снижается.

Гидростатическим называется такой способ ввода смазки, при котором повышенное давление смазки у входа в канал создается специальным насосом высокого давления.

Гидродинамический ввод смазки предполагает использование эффекта повышения давления смазки за счет ее трения о движущуюся заготовку в узком зазоре между заготовкой и специальной, герметически соединенной с волокой насадкой, в качестве которой обычно применяются напорная трубка или напорная волока (прямое следствие закона сопротивления Бернулли о сопротивлении движению жидкости в трубах). Давление, обеспечиваемое насадкой, определяется не только активностью и вязкостью смазки, но и длиной насадки, величиной зазора и скоростью движения заготовки в зазоре [4].

В том или ином виде, гидродинамический эффект захвата и транспорта смазки через волоку при волочении действует всегда.

В процессе волочения в деформационной зоне выделяется тепло от деформации и тепло от трения заготовки о поверхность волоки (т.н. внешнего трения). Выделяющееся при волочении тепло повышает температуру проволоки относительно исходной температуры заготовки, и, вместе с последней, определяет температурный режим процесса волочения. В большинстве случаев холодного волочения исходная температура заготовки равна температуре окружающей среды в помещении, где она хранится, и может быть измерена обыкновенным термометром. Если при волочении применяется нагрев или охлаждение заготовки, ее исходная температура может быть измерена соответственно в нагревателе (холодильнике) термопарой.

Тепло деформации распределяется почти равномерно по всему сечению протягиваемого металла. Наблюдается некоторое увеличение количества выделяемого тепла к периферии сечения, обусловленное дополнительными сдвигами. Теплота от внешнего трения выделяется на контактной поверхности, т.е. строго на контуре сечения, поэтому в течение некоторого времени после выхода из канала поверхность проволоки отличается существенно более высокой температурой по отношению ко всему сечению.

В итоге повышается температура волоки, проволоки и смазки, что ведет к изменению сопротивления деформации и сил трения. Измерение температур при волочении производят с помощью контактных термопар, закрепляемых на проволоки и волоки, либо с помощью "естественной термопары", образованной проволокой и волокой; но необходимо учитывать, что величина э.д.с. такой термопары зависит от толщины смазочной пленки. Более точные и надежные результаты могут быть получены с помощью аппаратуры, регистрирующей интенсивность инфракрасного излучения проволоки сразу после выхода из волоки. Это могут быть инфракрасные фотометры (болометры), тепловизоры.

По установленным параметрам усилие и напряжение процесса волочения может быть определено аналитически по известным формулам :

• Формула И.Л.Перлина [1]:

; (1.1)

• Приближенная формула И.Л.Перлина:

; (1.2)

• Формула Р.Б.Красильщикова для оценочных расчетов:

. (1.3).

Расшифровка входящих в формулы параметров дана в Л.р.4. Формулы отличаются между собой сложностью, а также точностью, которая может быть разной для различных условий процесса.

З а д а н и е

1. Извлечь из волоки заготовку и по отпечатку рабочего канала волоки определить геометрические параметры процесса волочения:

Чтобы получить более четкий отпечаток выходной кромки калибрующего пояска, следует перед извлечением заготовки из волоки несклько раз отогнуть в разные стороны выходную (более тонкую) ее часть.

определить форму и размеры начального профиля заготовки ;

определить форму и размеры конечного профиля проволоки ;

определить угол конусности волочильнго канала;

определить длину калибрующего пояска волоки ;

вычислить степень пластической деформации, используя различные показатели:

• вытяжку ,

• относительное удлинение ,

• относительное обжатие ,

• интегральную деформацию удлинения .

2. По марке стали катанки (ст.2), используя справочные материалы, определить сопротивление металла деформации:

исходное ,

конечное ,

величину абсолютного деформационного упрочнения ,

вычислить среднее сопротивление металла в процессе волочения:

• арифметическое ,

• геометрическое .

3. Визуально и на ощупь убедиться в различии шероховатости поверхности катанки:

в исходном состоянии (с окалиной);

после взлома окалины;

после абразивно-порошковой очистки;

после волочения (проволоки);

сравнить характерные показатели шероховатости катанки и проволоки между собой и с шероховатостью рабочей поверхности волоки.

4. Определить вид технологической смазки и способ ее подачи в зону деформации;

5. Соблюдая осторожность, убедиться в высокой температуре проволоки после волочения.

Оформление отчета

1. Привести краткое описание процесса волочения и волочильного оборудования, порядок отбора образцов и выполнение измерений.

2. Привести измеренные и вычисленные геометрические параметры процесса волочения:

• начальный диаметр профиля заготовки ;

• конечный диаметр проволоки ;

• площадь начального сечения заготовки

• площадь конечного сечения заготовки ;

• длину зоны деформации ;

• угол конусности волочильнго канала ;

• длину калибрующего пояска волоки ;

• вытяжку ;

• относительное удлинение ;

• относительное обжатие ;

• интегральную деформацию удлинения i_l в виде таблицы следующей формы:

Параметр, обозначение, единицы измерения

Средство измерения или формула

Численное значение (результат)

3. Указать марку стали катанки и сопротивление металла деформации:

исходное ,

конечное ,

деформационное упрочнение ;

среднее сопротивление металла в процессе волочения, вычисленное как

• среднее арифметическое ;

• среднее геометрическое .

4. Привести данные по шероховатости поверхности катанки:

• в исходном состоянии (с окалиной);

• после взлома окалины;

• после абразивно-порошковой очистки;

• после волочения (проволоки);

• шероховатость рабочей поверхности волоки.

5. Привести формулы для напряжения волочения и вычислить напряжение и усилие волочения по одной из них. Противонатяжение принять нулевым, коэффициент трения принять равным 0,04.

6. Привести анализ результатов и сформулировать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. По каким параметрам, характеризующим процесс волочения, можно судить о его технологическом совершенстве?

2. Какими показателями можно характеризовать степень пластической деформации при волочении?

3. Какими основными типами микрогеометрии поверхности может обладать катанка перед волочением?

4. В чем проявляется и от чего зависит качество технологической смазки?

5. В каких условиях проявляется гидродинамический механизм захвата и нагнетания смазки в зону деформации?

Лабораторная работа 2

Определение энергосиловых параметров процесса волочения по расходу энергии. Определение зависимости усилия волочения от скорости волочения

Цель работы: научиться определять напряжение и усилие волочения по расходу энергии и построить диаграммы зависимости напряжения волочения и удельной работы деформации от скорости волочения.

Теоретические основы

Определение напряжения и усилия волочения по расходу энергии приводом волочильного стана является наиболее простым и, как правило, не требует специального оборудования. В то же время, точность такого определения относительно невелика. Общая погрешность определяется следующими факторами:

• погрешностью снятия показаний вольтметра;

• погрешностью снятия показаний амперметра;

• погрешностью определения параметра ;

• неполным соответствием реального к.п.д. стана его значению, принимаемому путем учета к.п.д. всех эвеньев передаточного механизма привода барабана;

• неполным соответствием мощности холостого хода той мощности, которая идет на приведение в движение волочильного барабана при рабочей нагрузке, так как в результате рабочей нагрузки меняются зазоры в приводе и условия смазки трущихся пар;

• пренебрежением затратами мощности на изгибы проволоки при размотке из бунта, при наматывании на барабан и на подъем и скольжение витков проволоки по галтели барабана.

Полная потребляемая из трехфазной электросети мощность определяется по

формуле: , (2.1)

где - напряжение в сети (номинальное ~380 В; точное значение снимается с показаний вольтметра);   I - ток одной из фаз двигателя блока. Величина тока может быть снята с показаний амперметра на панели шкафа привода стана; более точное измерение может быть осуществлено при помощи электротехнических измерительных клещаей отдельно для каждой из фаз с последующим усреднением результатов (таким образом исключается ошибка из-за

возможного перекоса фаз): ; (2.2)

- коэффициент мощности; по данным электрослужбы .

С другой стороны, эта мощность равна сумме мощности, затрачиваемой на процесс волочения ( ) с учетом потерь ( - общий к.п.д. электродвигателя и передаточного механизма стана) и мощности холостого хода (т.е. затрачиваемой только на приведение механизмов в движение):

.  (2.3)

Таким образом, мощность, затрачиваемая непосредственно на процесс

волочения, определится как .    (2.4)

В сою очередь, общий к.п.д. волочильного стана определяется как произведение частных к.п.д. электродвигателя и каждого звена передаточного механизма, включая передачи, подшипниковые узлы и уплотнения:

. (2.4)

Здесь коэффициенты полезного действия , , , , , - соотвтственно двигателя, подшипников качения и скольжения, клиноременной передачи, цилиндрической и конической зубчатых передач; показатели степеней , , , , - количество соответствующих узлов в передаточном механизме стана, включая два подшипника качения двигателя.Состав передаточного механизма можно определить из кинематической схемы, имеющейся в Паспорте волочильного стана (двигатель, муфтовое соединение, 8 подшипников качения, две цилиндрических и 1 коническая зубчатые передачи).

Рис.2.1. Кинематическая схема волочильного стана ВСМ-1/650

Коэффициент полезного действия электродвигателя можно ориентировочно принять . Значения коэффициентов полезного действия звеньев кинематической цепи можно определить из следующей таблицы:

Т а б л и ц а 2.1.