行星轧制过程中滑动系数的研究

发布时间：2019-09-23 09:53

【摘要】：采用理论分析方法,通过对行星轧制过程中横截面处的金属流动情况以及轧件的受力情况和扭矩的计算方法进行分析,得到了轴向滑动系数以及切向滑动系数的计算方法,将其与有限元模拟计算的结果进行对比分析。结果表明:变形区内的切向速度先缓慢减小,然后急剧减小到最小值,再有所增大;而变形区内轴向速度先缓慢增加,再急速增大,随后有个缓慢变化区,最后有所增大。本方法计算得到的滑动系数的变化趋势与采用有限元仿真分析得到的结果变化趋势是一致的;验证了该理论计算方法的正确性。通过对轧制变形区内的滑动系数进行理论计算,可以更为准确地描述轧制过程中的金属流动规律。
【图文】：

娴暮峤孛娉?寸，从而可计算得到任一截面处的轴向滑动系数。1.3切向滑动系数的理论计算为了计算轧件在轧制变形区内各位置处的切向滑动系数，需对行星轧制过程中轧件上所受的扭矩进行分析。通过分析轧件上所受的扭矩可知，既可以采用受力分析来得到扭矩，也可采用扭转变形计算得到扭矩，当采用这两种方法得到的扭矩相等时，则可以得到轧件在轧制变形区内各位置处的切向滑动系数。1.3.1轧件扭矩的计算假定变形区内的轧件为一圆锥形的管材，取轧件上轧制变形区中的1个微小单元ABCD，其在轧制过程中的扭转变形情况如图2所示。根据文献［11］的中相对扭转角和扭矩的定义图2变形区内轧件的扭转变形Fig.2Torsiondeformationofrolledpieceindeformation和计算方法，相对扭转角φ为:φ=ω(x+dx)dt－ω(x)dt(13)扭矩T的计算式为:T=GIPdφdx=GIPdωvxi(14)式中:ω(x)为轧件在轴线方向x处的旋转角速度;dt为扭转时间;G为切变模量，G=E2(1+)μ;IP为横截面对形心的极惯性矩，IP=πD4(－d)432，d，D分别为轧件内、外表面直径。另外，通过对行星轧制过程中轧件的受力情况进行分析可知，微元体所受的扭矩T是轧辊给轧件的旋转摩擦力矩Mf和轧辊给轧件的正压力所引起的旋转力矩MN之差。因此扭矩为:T=Mf－MN(15)根据式(14)和式(15)，则有:Mf－MN=GIPdωvxi(16)式(14)中，dω=Syi(x+dx)Vri(x+dx)rpi(x+dx)－Syi(x)Vri(x)rpi(x)，这是与切向滑动系数相关的参数，另外根据入口处切向滑动系数为1，可以得到切向滑动系数的计算方法。1.3.2变形区内轧件受力情况的分析对三辊行星轧制过程中轧件的受力情况进行

图3轧辊作用力分析Fig.3Analysisofrollingforce∠CAK=arcsin［sinφ0cos(β+鐖i_t)］－γpi(17)式中:γpi为轧辊斜角;β为轧辊辊座转角，，即偏转角;φ0为β=0°时的辗轧角;鐖i_t为特征角。轧辊正压力在切向、径向及轴向的分量分别为:Nti=Nisin∠()CAKsinθiNri=Nicos∠()CAKNxi=Nisin∠()CAKcosθ{i(18)而后对摩擦力的方向进行分析，摩擦力的方向如图4和图5所示。设V－相对与轧制轴线方向间的夹角为α1i，则轧辊在轧制轴线方向的分速度为Vxi=Visinθi;轧辊在切向的分速度为Vri=Vicosθi，因此轧件在轧制轴线方向的分速度为vxi=VisinθiSxi;轧件在切向的分速度为vri=VicosθiSyi，其中，Vi为轧辊的线速度，即Vi=ωＲi。图4在投影平面上摩擦力方向示意图Fig.4Directionoffrictiononprojectionplane由图5可知，行星轧制过程中摩擦力的分量为:图5行星轧制过程中摩擦力方向示意图Fig.5Directionoffrictioninplanetaryrollingprocessfxi=μNicosα1icosγ1ifyi=μNisinα1icosγ1ifzi=μNisinγ1{i(19)式中:sinα1i=11+tanθi1－Sxi1－S[()]yii

本文编号：2540215