Повышение работоспособности подвижных канатов на основе применения калибрующего обжатия прядей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат наук Лаптева, Татьяна Александровна

  • Лаптева, Татьяна Александровна
  • кандидат науккандидат наук
  • 2014, Магнитогорск
  • Специальность ВАК РФ05.16.05
  • Количество страниц 142
Лаптева, Татьяна Александровна. Повышение работоспособности подвижных канатов на основе применения калибрующего обжатия прядей: дис. кандидат наук: 05.16.05 - Обработка металлов давлением. Магнитогорск. 2014. 142 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Лаптева, Татьяна Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОДВИЖНЫХ КАНАТОВ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИ ОБЖАТЫХ ПРЯДЕЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Область применения, конструкции, классификация и требования, предъявляемые к стальным канатам

1.2. Свивка прядей и канатов

1.2.1. Направления повышения работоспособности подвижных канатов

1.3. Современное состояние и направления развития технологии пластического обжатия прядей подвижных канатов

1.3.1. Глубокое обжатие прядей

1.3.2. Способы оценки степени пластического обжатия пряди

1.3.3. Калибрующее обжатие прядей

1.4. Расчетные методики оценки процесса обжатия пряди

1.4.1. Существующие способы расчета передачи давления внутрь пряди при пластическом обжатии

1.4.2. Существующие способы анализа формоизменения проволок обжатых прядей

1.5. Применение конечно-элементного моделирования при проектировании

технологических операций в канатном производстве

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАЛИБРУЮЩЕГО ОБЖАТИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПРЯДИ

2.1. Разработка методики расчета передачи давления внутрь многослойной пряди при обжатии

2.2. Разработка методики расчета ширины контактной поверхности проволок при калибрующем обжатии пряди

2.3. Методика выбора эффективного режима калибрующего обжатия многослойной пряди

Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОВОЛОКИ ПРИ КАЛИБРУЮЩЕМ ОБЖАТИИ ПРЯДИ

3.1. Методика проведения экспериментов по исследованию изменений механических свойств проволок и прядей при обжатии

3.2. Изменение ширины контактных площадок проволок

3.3. Исследование факторов, влияющих на поворот пряди и проволок при силовой обработке

3.4. Изменение кривизны площадок контакта проволок в процессе обжатия

3.5. Исследование изменений механических свойств проволок пластически обжатых прядей

3.5.1. Анализ изменения предела прочности проволок обжатых прядей

3.5.2. Анализ изменения относительного удлинения, количества скручиваний и перегибов проволок обжатых прядей

3.5.3. Анализ изменения микротвердости по сечению проволок обжатых прядей

Выводы

ГЛАВА 4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАЛИБРУЮЩЕГО ОБЖАТИЯ ПРЯДИ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «ЭЕГ01Ш-30». РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОМЫШЛЕННОМУ ПРИМЕНЕНИЮ КАЛИБРУЮЩИХ ОБЖАТИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПРЯДЕЙ ПОДВИЖНЫХ КАНАТОВ

4.1. Разработка модели пластического обжатия пряди в программном комплексе «БЕРОИМ-ЗО»

4.2. Определение факторов, влияющих на ширину, кривизну и форму контактных площадок проволок при обжатии пряди

4.2.1. Кривизна контактных площадок проволок при обжатии пряди

4.2.2. Изменение формы межпроволочного контакта в зависимости от степени обжатия пряди

4.3. Анализ напряженно-деформированного состояния пряди и ее элементов при обжатии в роликовой волоке

4.3.1. Моделирование процесса обжатия проволоки верхнего слоя пряди

4.3.2. Моделирование процесса обжатия пряди в программном комплексе «DEFORM-3D»

4.3.3. Оценка напряженного состояния проволок обжатой пряди

4.4. Рекомендации по промышленному применению калибрующего обжатия

многослойных прядей подвижных канатов

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБ ЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Обработка металлов давлением», 05.16.05 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение работоспособности подвижных канатов на основе применения калибрующего обжатия прядей»

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных условий эффективного развития метизного передела черной металлургии Российской Федерации является повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции, обеспечение требуемого уровня качества с минимизацией затрат на ее производство. Стальные канаты двойной свивки являются одним из массовых видов металлопродукции с глубокой степенью обработки и высокой добавленной стоимостью. Среди них важное место занимают подвижные канаты, отличительной особенностью эксплуатации которых является то, что при постоянно действующих растягивающих и скручивающих нагрузках они многократно огибают блоки, шкивы, барабаны, принимая их кривизну, что требует, прежде всего, изгибной способности. Работоспособность подвижного каната определяется, прежде всего ресурсом прядей, который в свою очередь зависит от свойств проволоки, конструктивных и технологических параметров свивки, режимов силовой обработки. Наряду с преформацией, рихтовкой, вытяжкой (обтяжкой), механико-термической обработкой эффективным способом силовой обработки является пластическое обжатие прядей.

Предложенный В.А. Малиновским способ калибрующего обжатия прядей позволяет сформировать полосовой контакт проволок, обеспечить благоприятное напряженное состояние и высокую точность геометрических размеров пряди, следовательно, и каната. Однако, при этом в отличие от применяемого глубокого обжатия, в пряди сохраняется межпроволочный зазор, обеспечивающий свободное проскальзывание проволок при изгибе пряди на относительно малый радиус. Все это способствует повышению качества канатов.

Ввиду малой изученности, процесс калибрующего обжатия прядей не нашел практического применения. В связи с чем, исследование закономерностей развития деформации и разработка на основе полученных данных эффективных режимов калибрующих обжатий являются актуальными.

Степень разработанности: результаты исследований внедрены в производство в виде технологических режимов обжатия прядей стальных канатов; подготовлено предложение на массовое применение калибрующих обжатий прядей при производстве подвижных канатов.

Цель работы: определение эффективных режимов калибрующего обжатия витых многослойных прядей в роликовой волоке.

Указанная цель реализуется путем решения следующих задач:

- уточнение методик расчета передачи давления внутрь пряди и ширины формируемой контактной поверхности проволок при калибрующем обжатии;

- разработка методики выбора эффективного режима калибрующего обжатия многослойной пряди;

- экспериментальные исследования закономерностей изменения механических свойств проволок и прядей при радиальном пластическом обжатии в трехроликовой волоке;

- разработка модели и исследование процесса калибрующего обжатия витой многослойной пряди в среде «БЕРСЖМ-ЗО»;

- разработка рекомендаций по назначению режимов калибрующего обжатия многослойных прядей подвижных канатов.

Научная новизна работы:

- разработана методика выбора эффективного режима калибрующего обжатия многослойной пряди, включающая уточненные расчеты передаваемого внутрь пряди давления и ширины контакта между проволоками, отличающаяся применимостью к диапазону калибрующих обжатий с рассмотрением этапов деформации и позволяющая анализировать развитость контактных площадок проволок в зависимости от степени обжатия пряди;

- с применением конечно-элементного моделирования впервые выявлены закономерности деформации в процессе обжатия витой многослойной пряди: последовательное образование контактов от внешних слоев пряди к внутренним; образование арок в слоях пряди; резкий рост ширины появив-

шегося контакта при практически неизменной величине обжатия; неодновременность образования контактов в слое пряди;

- с применением конечно-элементного моделирования впервые исследован характер распределения напряжений в пластически обжатой пряди: образование колец напряжений в проволоках; высокий уровень сжимающих напряжений на участках контакта; минимальные по величине растягивающие напряжения в подповерхностных зонах; максимальное упрочнение верхнего контакта внешней проволоки пряди;

- предложен способ оценки степени деформации пряди, учитывающий конструкцию обжимаемой пряди.

Теоретическая значимость работы:

- в методику расчета распределения обжатий по сечению пряди введена система коэффициентов, которая позволяет расширить область применения методики и повысить точность расчетов;

- в методике расчета геометрии контакта проволок определено увеличение ширины контакта за счет смещения металла из приконтактных областей;

- уточнена классификация способов пластического обжатия многослойных прядей для диапазона обжатий от конструктивного до полного заполнения сечения металлом, позволяющая учитывать конструкцию деформируемой пряди;

- с применением программного комплекса «ОББСЖМ-ЗО решена задача пластического обжатия витой многослойной пряди.

Практическая значимость работы:

- разработана методика расчета, позволяющая выбирать эффективные режимы калибрующего обжатия прядей подвижных канатов в роликовых волоках с системой калибров «круг - круг», принятая к использованию на ОАО «Белорецкий металлургический комбинат»;

- в соответствии с ТУ 14-173-043-2009 изготовлен канат диаметром 21,5 мм конструкции 6x26(1+5+5/5+10)+1 ОС из калиброванных прядей, от-

личающихся гибкостью, плотностью свивки, качеством поверхности и благоприятной геометрией контакта проволок;

- показана целесообразность применения роликовых волок для уплотнения и обжатия прядей, традиционных плашек - для формирования прядей;

- результаты диссертационных исследований использованы в учебном процессе при подготовке методических указаний, дипломных работ и проектов на кафедре «Металлургии и стандартизации» ФГБОУ ВПО «Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова» в филиале в г. Белорецке.

Методология и методы исследований.

Для решения задач определения физико-механических свойств проволок и прядей использованы стандартные методики. Исследования микротвердости образцов проволок проводились с помощью микротвердомера. Анализ напряжённо-деформированного состояния пряди и ее элементов проводился с использованием программного комплекса «DEFORM-3D» (лицензия: Machine 38808). Опытно-промышленные испытания проведены в условиях действующего производства на оборудовании ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» (г. Белорецк).

Положения, выносимые на защиту:

- уточненная методика расчета распределения обжатий по сечению многослойной пряди;

- уточненная методика расчета ширины межпроволочного контакта при калибрующем обжатии многослойной пряди;

- методика выбора эффективного режима калибрующего обжатия пряди;

- классификация способов пластического обжатия многослойных прядей в интервале обжатий от конструктивного до полного заполнения сечения прядей металлом;

- решение задачи по моделированию обжатия витой многослойной пряди в программе «DEFORM-3D»;

- режимы калибрующего обжатия прядей подвижных канатов в условиях ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» (г. Белорецк).

Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены большим объемом выполненных экспериментов с использованием стандартных методов исследования физико-механических свойств проволок и прядей, использованием программного комплекса «DEFORM-3D» (лицензия: Machine 38808), использованием статистических методов анализа данных результатов исследований. Выводы основаны на современных достижениях теории свивки и пластического деформирования прядей, не противоречат ее положениям и данным других исследований.

Апробация результатов работы.

Основные положения диссертации были доложены и обсуждены следующих конференциях: 68-72-й научно-технических конференциях МГТУ (г. Белорецк, г. Магнитогорск, 2010-2014 гг.); восьмом конгрессе прокатчиков (г. Магнитогорск, 11-15 октября 2010 г.); всероссийской научно-практической конференции «Череповецкие научные чтения - 2011» (г. Череповец, ноябрь 2011 г.), XI международной конференции исследователей стальных канатов (г. Одесса, май 2012 г.).

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОДВИЖНЫХ КАНАТОВ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИ ОБЖАТЫХ ПРЯДЕЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Область применения, конструкции, классификация и требования,

предъявляемые к стальным канатам

Стальные канаты представляют собой гибкие изделия, состоящие из стальных проволок круглого или фасонного сечения навитых вокруг органического или металлического сердечника (рисунок 1.1). Они находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: угольной, горнорудной, нефтегазодобывающей, транспортном и сельскохозяйственном машиностроении. Эффективность использования канатов в значительной степени определяется правильностью их выбора, расчета и эксплуатации. Классификация и технические требования к стальным канатам из круглых проволок установлены ГОСТ 3241-91, а также зарубежными стандартами: немецким DIN 3051, британским BS 302, американским RR-W-410, итальянским UNI 7291, японским JIS G 3525, французским NF А 47-205, ISO 2408, EN 12385 и ДР- [!]•

проволока в

центральная прядь

Рисунок 1.1- Конструкция стального каната двойной свивки

В соответствии с государственными стандартами [2-4], канаты классифицируются по следующим признакам: конструкции, форме поперечного сечения, типу касания проволок между слоями, материалу сердечника, способу свивки, степени уравновешенности, степени крутимости, механическим свойствам, виду покрытия поверхности проволок в канате, назначению, точности изготовления и направлению свивки каната.

В отечественной практике сложился принцип деления канатов по назначению на грузовые, стреловые, тяговые, вантовые, несущие, направляющие, подъёмные и уравновешивающие (в шахтах), ваерные и др. [5]. Такая классификация не является строгой и носит отпечаток специфики отраслевой терминологии.

В соответствии с зарубежной классификацией [1], канаты разделены на четыре группы:

- подвижные канаты (Laufende Seile), которые огибают блоки, шкивы и барабаны и при этом принимают их кривизну. К этой группе относятся подъёмные, стреловые и тяговые канаты кранов и экскаваторов, тяговые канаты подвесных канатных дорог, подъёмные шахтные канаты, ваерные канаты и т.п.;

- неподвижные канаты (Stehende Seile), которые не огибают блоки, а их концы жёстко закреплены. Сюда относятся растяжки мачт и стрел, ванты, направляющие канаты в шахтах и т.п.;

- несущие канаты (Tragseile), по которым перемещаются ролики транспортных средств, причем радиус кривизны несущего каната остается значительно большим, чем радиус ролика. В основном, это несущие канаты подвесных канатных дорог и кабельных кранов;

- такелажные канаты (Anschlagseile), служащие для подвески или обвязки груза (стропы, петли и т.п.).

В соответствии с требованиями ГОСТ 3241-91, стальные канаты должны изготовляться из проволоки по ГОСТ 7372-79 [6-8] с использованием органических сердечников по ГОСТ 5269-93 или прочих нормативно-

технических документов (НТД) непропитанных или пропитанных по ГОСТ 15037-69 и смазки по ГОСТ 20458-89 или прочих НТД. По требованию потребителя, канаты изготовляются несмазанными полностью или с несмазанной наружной поверхностью.

В технических требованиях, заявленных в ГОСТ 3241-91, отмечены конструктивные и технологические параметры канатов:

- диаметры проволок в канатах должны соответствовать требованиям стандартов на сортамент, допускается уточнение диаметров проволок в пределах до ±0,1 мм, при этом равные диаметры проволок одного слоя изменяются на одинаковую величину. При уточнении диаметра проволоки, диаметры канатов не должны выходить за пределы, установленные ГОСТ 3241-91;

- равномерный шаг свивки элементов по всей длине каната. Шаг свивки наружного слоя проволок в прядях должен составлять не более 9 диаметров пряди в канатах линейного касания проволок и 77 диаметров пряди в канатах точечного касания проволок. Шаг свивки канатов должен составлять не более 6,5 диаметров в шестипрядных канатах.

В канате не должно быть западающих, перекрещивающихся и оборванных проволок, западающих прядей. Канаты с органическим сердечником могут иметь зазоры между прядями, при этом диаметр каната не должен превышать предельных отклонений. Допускается зазор между прядями в канатах с металлическим сердечником и выступающий ворс органического сердечника в канатах с органическим сердечником.

1.2. Свивка прядей и канатов

Технический ресурс стального каната определяется такими характеристиками как: изгибная жесткость, прочность на разрыв, плотность свивки, усталостная прочность (выносливость), раздавливаемость, абразивный износ и коррозионная стойкость [6]. Указанные характеристики обусловлены качест-

вом заготовки, проволоки, технологией свивки, величиной свивочных и контактных напряжений.

Обладая малой изгибной жесткостью и высокой прочностью, по сравнению со сплошным стержнем, стальной канат способен работать под высокими нагрузками, многократно изгибаясь на роликах и блоках талевых, шахтных, крановых, экскаваторных и прочих систем. Особенностью подвижных канатов является их способность изгибаться на относительно малый радиус, что обеспечивается проскальзыванием проволок (прядей) на половину длины шага свивки, при этом внешняя и внутренняя точки сцепления каждой проволоки (пряди) остаются неподвижными. Плотность свивки не нарушается, так как в каждом сечении сдвигается лишь часть проволок. Технологические зазоры, образуемые при свивке, заполняются смазкой, снижающей трение и защищающей от коррозии.

В процессе свивки прядей и канатов необходимо обеспечить правильное сочетание геометрических и технологических параметров. К геометрическим параметрам каната (пряди) относят форму и размеры его поперечного сечения и составляющих его элементов, количество слоев и элементов в них. К основным технологическим параметрам относят шаг и угол свивки, кратность шага и коэффициент свивки.

В процессе свивки, проволока подвергается упруго-пластической деформации изгиба, скручивания и растяжения. При этом в центральной зоне поперечного сечения она деформируется упруго, а в периферийной - упруго-пластически. Наибольшую величину имеют изгибные напряжения [6].

Напряжения от изгиба в крайних волокнах, возникающие в результате их деформации, в соответствии с общеизвестной закономерностью о=еЕ (где Е - модуль упругости для линейного напряженно-деформированного состояния), значительно превышают предел упругости. Но так как свивка сопровождается лишь небольшим упрочнением материала в зоне его пластичности, то при расчетах часто принимают, что в этих волокнах изгибные напряжения равны пределу текучести <тт. Если принять, что деформация проволок при

свивке в прядь по длине равномерна, то напряжения в соответствующих точках поперечного сечения одинаковы.

Большим недостатком стальных канатов является подверженность проволок местным контактным напряжениям в местах их соприкосновения с другими проволоками и деталями грузовых механизмов. Контакт между проволоками может быть точечным (при намотке каждого следующего слоя в противоположном предыдущему слою направлении) или линейным (при намотке слоев в одном направлении и укладке проволок следующего слоя в канавку, образованную проволоками предыдущего слоя с тем же шагом свивки). В последнем случае контактные напряжения будут существенно меньше, и сечение каната будет использовано более полно. Однако навивка всех слоев в одном направлении приводит к кручению каната при изменении растягивающей нагрузки.

Свивочные и контактные напряжения снижают прочностные и пластические свойства проволок, приводят к эффекту упругой отдачи и тенденции свитой пряди к раскручиванию [1, 6, 9], поэтому возникает необходимость в их минимизации.

1.2.1. Направления повышения работоспособности подвижных канатов

Перераспределение (нейтрализация) напряжений в проволоках при свивке обеспечивается: преформацией проволок при их свивке в прядь и прядей при свивке в канат [5, 6, 10-12], рихтовкой прядей и каната после свивки [10, 12-17], предварительной вытяжкой каната после свивки [18], низкотемпературным отпуском и механико-термической обработкой [19 - 21], круговым (радиальным) пластическим обжатием прядей и спиральных канатов линейного касания и т.д. Часто указанные способы обработки комбинируют. Применение пластического обжатия прядей, выполняемое волочением, прокаткой, обкаткой или ротационной ковкой [22] в отличие от других способов силового воздействия, позволяет улучшить сразу несколько качественных ха-

рактеристик: повысить точность изготовления прядей по диаметру, уплотнить свивку, устранив возможную неравномерность натяжения проволок, сформировать полосовой контакт и нейтрализовать свивочные напряжения.

1.3. Современное состояние и направления развития технологии пластического обжатия прядей подвижных канатов.

Исследования по пластическому обжатию в нашей стране были начаты во второй половине 1962 г. в Одесском научно-исследовательском отделе стальных канатов - ОНИСК ВНИИметиз. В обзорных статьях об эволюции и перспективах развития технологии стальных канатов [23, 24] изложены основные вехи развития канатного производства.

В комплекс исследований канатов с полосовым касанием проволок в прядях (ПК) входят направления по поиску оптимальных методов производства: 1) обжатых прядей с преобразованием круглых проволок в фасонные (рисунок 1.2); 2) фасоннопрядных канатов прокаткой круглых прядей перед их свивкой в канат; 3) обжатых канатов с преобразованием прядей в фасонные; 4) комбинированных канатов с дважды деформированными прядями.

1 - ротор машины, 2 - проволока, 3 - монолитная волока, 4 - готовая прядь

1.3.1. Глубокое обжатие прядей

Рисунок 1.2 - Схема обжатия пряди на прядевьющей машине:

Аналитический обзор публикаций [24] позволяет выделить преимущества канатов из прядей, обработанных с глубокими обжатиями, перед стандартными круглопроволочными канатами:

1. Увеличение заполнения сечения металлом на 5+10 % по сравнению с канатами с линейным касанием проволок в прядях (ЛК) [1].

2. Увеличение работоспособности в среднем в 1,3+1,6 раза [25-27].

3. Увеличение износостойкости в 2,0+2,5 раза по сравнению с не деформированными канатами той же конструкции за счет уменьшения контактных напряжений между элементами каната и образования поверхностного контакта ПК [28].

4. Увеличение разрывной прочности на 20+30 % по сравнению с кругло-проволочными аналогами того же диаметра и материала [29] за счет увеличения прочности проволок. Повышенная прочность обеспечивает увеличение долговечности, либо позволяет увеличивать нагрузки при сохранении прежнего запаса прочности.

5. Более равномерное распределение напряжений между элементами пластически обжатых прядей и канатов из них [30-32].

6. Увеличение сопротивляемости поперечным деформациям (раздавливанию) с увеличением степени обжатия прядей [1, 33] за счет формирования прочного кольца в слоях из проволок клиновидной формы [34].

7. Устранение эффекта «закусывания» проволок верхнего повива между проволоками смежной пряди, что снижает нагрузку на проволоки верхнего повива и риск их преждевременного выхода из строя [1].

8. Минимальное действие сил упругой отдачи на концы оборванных проволок прядей вследствие уменьшения свивочных напряжений в процессе обжатия. Оборванные концы, не отслаиваясь от пряди, занимают место в промежутках между элементами каната, не мешая его работе (рисунок 1.3, 1.4) [29].

Рисунок 1.3 - Характерное по- Рисунок 1.4 - Характерное поло-

ложение концов оборванных жение концов оборванных прово-проволок в канате из пластине- лок в стандартном кругло-ски обжатых прядей проволочном канате

9. Возможность увеличения производительности прядевьющего оборудования за счет увеличения коэффициента свивки до 10+12 [1, 35].

10. Улучшение антикоррозионных свойств за счет препятствования попаданию влаги и абразивов, а также удержания канатной смазки внутри пластически деформированной пряди, что объясняется уменьшением технологических зазоров и образованием кольца клиновидных проволок [34].

11. Расширение возможностей конструирования прядей и канатов в связи с вариантом обжатия некруглых прядей-заготовок из проволок меньшего числа типоразмеров, что в свою очередь ведет к упрощению производства [36].

12. Возможность изготовления прядепроволок, отличающихся гибкостью и усталостной прочностью [37, 38].

13. Повышение продольной жесткости обжатых прядей [39].

14. Эффективная работа на грузоподъемных устройствах в условиях Крайнего Севера [40].

15. Снижение потерь от релаксации напряжений арматурного каната [41, 42].

В связи с тем, что обжатию подвергается сложно дискретный объект (прядь, канат), состоящий из значительного числа элементов (проволок, прядей), которые в процессе деформации изменяют свою первоначальную круглую форму, длину и свойства, возникает ряд технологических сложностей:

- требуется усиление привода прядевьющей машины и увеличение жесткости основных узлов оборудования;

- уменьшение площади металлического сечения и наклеп снижают работоспособность каната;

- снижение механических свойств проволок деформированных прядей;

- появление «подрезов» на поверхности изделия являющихся концентраторами напряжений и обусловливающих избыточную массу каната из-за наличия необжатых участков. Появление «подрезов» объясняется попаданием деформируемого металла в технологические разъемы между роликами [43, 44];

- чувствительность процесса деформирования пряди к положению оси волоки относительно продольной оси пряди и интенсивности подачи смазки в очаг деформации [43]. Так при малейшем несоблюдении этих условий под действия больших удельных нагрузок на площадках контакта проволок с каналом волоки происходит разрыв масляной пленки, вследствие чего прядь либо становится неуравновешенной, что существенно снижает качество каната, либо обрывается в волоке, что приводит к увеличению выпуска несоответствующей продукции и снижает производительность труда;

- необходимость применения противонатяжения или подкрутки для устранения эффекта «фонарения» (или «птичьей клетки»), описанного в 1965 г. В. К. Скалацким [45]. Причиной возникновения «фонаря» является излишняя слабина проволок, входящих в монолитную волоку. Постепенно нарастающее выпучивание проволок перед деформирующим инструментом приводит к обрыву пряди.

Устранение эффекта «фонарения» возможно применением противонатяжения, подкрутки или противонатяжения и подкрутки пряди одновременно, величины которых приведены в работах [45, 46].

Эффективность процесса радиального обжатия определяется, в частности, видом деформирующего инструмента. Этапы развития технологии обжатия витых изделий связаны с монолитными [39, 45-68], вращающимися [69-

71], роликовыми волоками [44, 72, 73] и прокатными клетями [74-82]. Сравнительный анализ преимуществ и недостатков известных методов деформирования витых изделий, проведенный автором работы [83], представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1- Сравнительная характеристика известных методов пластического обжатия

Параметр Монолитная волока Вращающаяся волока Четырехролико-вая волока Двухроликовая волока Четырехвалко-вая прокатная клеть

Процесс заправка пряди в деформирующее устройство Трудоемкий процесс заправки пряди Трудоемкий процесс заправки пряди Трудоемкий процесс заправки пряди Трудоемкий процесс заправки пряди Простая заправка

Необходимость усиления привода канатной машины Требует значительного усиления привода Требует усиления привода Требует усиления привода Требует усиления привода Не требует усиления привода

Производительность процесса Низкая, за счет трудоемкости процесса заправки Низкая, за счет трудоемкости процесса заправки Низкая, за счет трудоемкости процесса заправки и настройки калибров Низкая, за счет трудоемкости процесса заправки Средняя производительность за счет трудностей при настройки калибров

Требуемое дополнительное оборудование 1. Необходимо усиление мощности привода вытяжного механизма канатной машины 2. Установка волоки 1. Необходимо усиление мощности привода вытяжного механизма канатной машины 2. Установка вращающейся волоки 1. Необходимо усиление мощности привода вытяжного механизма канатной машины 2. Установка четырехролико-вой волоки 1. Необходимо усиление мощности привода вытяжного механизма канатной машины 2. Установка двухроликовой волоки Установка прокатной 4-х валковой клети с регулируемым приводом

Оценка энергозатрат на осуществление процесса обжатия Высокие энергозатраты Высокие энергозатраты Средние энергозатраты Средние энергозатраты Средние энергозатраты

Оптимальность формоизменения Оптимальное формоизменение в круглом калибре Оптимальное формоизменение в круглом калибре Высокая неравномерность деформации Высокая неравномерность деформации Высокая неравномерность деформации

Специалистами Магнитогорского государственного технического университета (МГТУ), Магнитогорского калибровочного завода (ОАО «МКЗ») и Белорецкого металлургического комбината (ОАО «БМК») проведены работы по применению пластического обжатия при производстве арматурных кана-

Похожие диссертационные работы по специальности «Обработка металлов давлением», 05.16.05 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лаптева, Татьяна Александровна, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Малиновский В.А. Стальные канаты: сб. науч. тр. 4.1. - Одесса: АстроПринт, 2001.- 188 с.

2. ГОСТ 3241 -91 «Канаты стальные».

3. ГОСТ 18899-73 «Канаты стальные закрытые несущие».

4. ГОСТ 10505-76 «Канаты стальные закрытые подъемные».

5. Королев В.Д. Канатное производство: Учеб. пособие. - М.: Металлургия, 1980.-256 с.

6. Мольнар В.Г., Владимиров Ю.В. Технологические основы производства стальных канатов. - М.: Металлургия, 1975. - 200 с.

7. Белалов X. Н., Клековкин A.A., Клековкина H.A. и др. Стальная проволока // Монография. - Магнитогорск: Изд. Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011.-690 с.

8. Никифоров Б.А., Харитонов В.А., Копьев A.B. Технология волочения проволоки и плющения ленты: Учеб. пособие. - Магнитогорск: Изд. Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 1999. - 355 с.

9. Казменко В.Д. Стальной канат. Прочность и ресурс. - Ленинград: Машиностроение, 1983. - 72 с.

10. Лозовая A.B. Исследования и основные направления повышения работоспособности канатов // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Одесса: АстроПринт, 2008.-С. 154-163.

11. Ганина Л.К. Основные направления повышения технического ресурса канатов на ОАО «СИЛУР» / Металлургическая промышленность в XXI веке: проблемы и перспективы: сб. докладов. - Харцыск. - 2011. - С. 83-89.

12. Технологическая инструкция 173-МТ.КН-114-2009. Производство стальных канатов, 2009

13. Туленков Ф.К. Об изменении напряженного состояния проволоки в процессе рихтовки ее на промежуточных этапах волочения // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 1. - Киев: Техника, 1964. - С. 282-286.

14. Ветров А.П., Фомин Г.М. Рихтовка канатов и метод расчета параметров рихтовального устройства // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 5. - Киев: Техника, 1968.-С. 170-174.

15. Ветров А.П., Фомин Г.М. Проверка работоспособности канатов, рихтованных на вращающемся рихтователе. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Киев: Техника, 1969.-С. 152-154.

16. Сергеев С.Т. Исследование эффективности рихтовки спиральных канатов // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 9. - Киев: Техника, 1972. - С. 139-143.

17. Чаругин В.Н. Рихтовка каната двойной свивки / Стальные канаты: Сб. науч. тр. Вып. 6. Киев: Техника.1969. С. 149-152.

18. Губин М.Я., Жережон - Зайченко Ю.В. Стабилизация натяжения прядей при производстве нераскручивающихся канатов двойной свивки // Черная металлургия. - 1991. - № 1. - С. 63-64.

19. Першин Г.Д., Воронина B.C. Исследование и выбор рациональных режимов МТО витых проволочных изделий // Теория и практика производства метизов: сб. науч. тр. Вып. 15. - Магнитогорск: МГМИ, 1989. - С. 83-91.

20. Исследование эффективности механотермической обработки стальных канатов. Сергеев С.Т., Морозовский Е.К. и др. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 10. - Киев: Техника, 1973. - С. 74-81.

21. Совершенствование технологии производства стабилизированных арматурных канатов новой конструкции. Шубин И.Г., Киян Е.С., Каюков A.C., Адам-чук C.B. // Материалы 62-й научной конференции по итогам научно-исследовательской работы за 2002-2003 гг. Магнитогорск 2003. - С.74-77.

22. Гостенин В.А., Егоров В.Д. Эволюция и перспективы развития канатного производства / Сталь. - 2001. - №5. - С. 43-46.

23. Глушко М.Ф., Скалацкий В.К., Шилин И.А. Эволюция и перспективы развития технологии производства стальных канатов // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 5. - Киев: Техника, 1968. - С. 94 - 101.

24. Харитонов В.А. Лаптева Т.А. Развитие теории и технологии пластического обжатия витых изделий - Магнитогорск, 2013. - 47 с. Деп. В ВИНИТИ

14.02.2013, №б-В2013.

25. Скалацкий В.К., Емельянов В.Г. Работоспособность канатов из пластически обработанных прядей в зависимости от материала и параметров формирования прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 10. - Киев: Техника, 1973. -С. 110-120.

26. Малиновский В.А., Соломкин Л.Д. Ваерные и некоторые другие канаты типа ПК // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 3. - Одесса: АстроПринт, 2003. - С. 243-250.

27. Вагелюк В.И., Скалацкий В.К. Опыт эксплуатации канатов из круглых обжатых прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Киев: Техника, 1969. -С. 210-212.

28. Малиновский В.А. Определение площадей контакта при круговом пластическом обжатии // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 9. - Киев: Техника, 1972. -С. 91-94.

29. Выносливость канатов из пластически обжатых прядей в зависимости от конструктивных и технологических факторов. Глушко М.Ф., Скалацкий В.К. и др. // Прочность и долговечность стальных канатов: сб. науч. тр. - Киев: Техника, 1975.-С. 37-44.

30. Скалацкий В.К., Кулик Н.Т. Характер распределения напряжений в круглых пластически обжатых прядях при осевом растяжении // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Киев: Техника, 1969. - С. 154 - 157.

31. Скалацкий В.К., Шкарупин Б.Е. Исследование механических свойств обжатых прядей и канатов из них // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 4. - Киев: Техника, 1967.-С. 138-145.

32. Чуприн А.П., Гайдученко Б.И., Бирюков Б.А. Определение вытяжки проволок в слоях пряди при пластическом деформировании // Теория и практика производства метизов: сб. науч. тр. - Свердловск: изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1985. -С. 77-83.

33. Глушко М.Ф., Скалацкий В.К. Вопросы расчета, механические испытания и сравнительная оценка круглых обжатых прядей // Стальные канаты: сб. науч.

тр. Вып. 2. - Киев: Техника, 1965. - С. 172-180.

34. Терских С.А. и др. Волочение пряди из круглых проволок // Бюл. ЦНИИЧМ. -1964.-№ 10.-С. 46-47.

35. Глушко М.Ф., Скалацкий В.К. и др. Разработка и освоение новых видов силовой обработки при производстве стальных канатов // Повышение эффективности и качества метизных изделий: сб. науч. тр. - М.: Металлургия, 1981. -С. 37-41.

36. Емельянов В.Г. Формирование пластически обжатых прядей из некруглых заготовок // Метизное производство: сб. науч. тр. Вып. 6. - М.: Металлургия, 1977.-С. 57-61.

37. Малиновский В.А., Кобяков Ю.В., Овчаренко В.М. Прядепроволока и ее механические свойства // Технический прогресс в метизном производстве: сб. науч. тр. Вып. 9. -М: Металлургия, 1981. - С. 32-35.

38. Малиновский В.А. Прядепроволока и канаты из нее // Стальные канаты. Под ред. В.И. Дворникова. - Одесса: АстроПринт, 2001. - С. 51-53.

39. Малиновский В.А., Кобяков Ю.В. Продольная жесткость обжатых прядей // Повышение эффективности и качества метизных изделий. - М.: Металлургия, 1981.-С. 41-43.

40. Скалацкий В.К., Назаренко А.П., Емельянов В.Г. Исследование работоспособности пластически обработанных прядей и канатов при низких температурах // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 10. - Киев: Техника, 1973. - С. 154158.

41. Исследование технологии производства стабилизированных арматурных канатов. Адамчук C.B., Пудов Е.А. и др. // Труды конгресса прокатчиков. - М.: -2000.-№3.-С. 506-508.

42. Егоров В.Д., Воронина B.C. Технология производства арматурных канатов в стабилизированном исполнении // Сталь. - 1983. - № 9. - С. 61-66.

43. Зарецкий JI.M. Разработка новых конструкций, способов пластического обжатия арматурных канатов и оборудования для их реализации: Дис. ...канд. техн. наук. - Магнитогорск, - 2007. - 118 с.

44. Пластическое обжатие прядей в четырехвалковых калибрах. Никифоров Б.А., Поляков М.Г. и др. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 8. - Киев: Техника, 1971.-С. 75-80.

45. Скалацкий В.К. Геометрия деформации проволок при круговом обжатии прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 2. - Киев: Техника, 1965. - С. 254260.

46. Скалацкий В.К. Исследование режимов обжатия предварительно свитых стальных прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 4. - Киев: Техника, 1967.-С. 205-210.

47. Патент 1007032 Великобритании. Проволочный канат.

48. Патент 1194758 Великобритании. Проволочный канат.

49. Патент 794412 Великобритании.

50. Патент 42318 Япония. Круглый канат.

51. Kokoku steel wire LTD (каталог фирмы «Кококу», Япония), 1982.

52. KKKs fishing wire горе (каталог фирмы «Кококу», Япония),1986.

53. Wire ropes (католог фирмы «Тэйкоку сангэ», Япония), 1978.

54. Shinkos special wire ropes (проспект фирмы «Шинко», Япония), 1983.

55. Showa Seiko Kaisha LTD (проспект фирмы «Сейко», Япония), 1986.

56. Каталоги проволочных канатов и стальной проволоки фирмы Тэйкоку Сангё и Шево Сэйко Кииса, 1963.

57. Патент 8506 Японии. Способ изготовления круглого стального каната.

58. Патент 87963 Великобритании.

59. Патент 3307343США. Способ изготовления проволочного каната.

60. Патент 2223354 Российская Федерация. Способ изготовления проволочного каната.

61. Скалацкий В.К., Емельянов В.Г. Повышение технического ресурса канатов из пластически обжатых прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 9. — Киев: Техника, 1972.-С. 171-179.

62. Малиновский В.А., Соломкин Л.Д. Канаты типа ПК - опыт изготовления и эксплуатации // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 2. - Одесса: АстроПринт,

2001.-С. 225-230.

63. Скалацкий В.К., Шкарупин Б.Е. Экспериментальные исследования силовых режимов кругового радиального обжатия прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 3. - Киев: Техника, 1966. - С. 201- 205.

64. Скалацкий В.К. Круглые обжатые пряди и особенности их изготовления // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 2. - Киев: Техника, 1965. - С. 245-253.

65. Скалацкий В.К. Канаты из обжатых прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 1. - Киев: Техника, 1964. - С. 152-158.

66. Исследование процесса пластического обжатия прядей в сборной волоке. Со-ломкин Л.Д., Черенков А.Н. и др. // Прочность и долговечность стальных канатов: сб. науч. тр. - Киев: Техника, 1975. - С. 161-164.

67. Силовая калибровка канатов. Чукмасов С.Ф., Трушин A.B. и др. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 3. - Киев: Техника, 1966. - С. 242-244.

68. Разработка способа увеличения срока службы крановых проволочных канатов // ОАО «Черметинформация». Новости черной металлургии за рубежом, прил. № 7, 2002.

69. Глушко М.Ф., Озернюк О.Т., Савков В.И. Волочение прядей во вращающихся волоках // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 8. - Киев: Техника, 1971. - С. 37-45.

70. Озернюк О.Т. Вращающаяся волока с фасонным профилем рабочего канала // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 10. - Киев: Техника, 1973. - С. 120-122.

71. Озернюк О.Т. Вращательное волочение многослойных прядей непосредственно в процессе их свивки // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 9. - Киев: Техника, 1972.-С. 179-182.

72. Коковихин Ю.И. Пластическое обжатие проволочных прядей в роликовых волоках // Бюл. ин-та «Черметинформация». - 1973. - № 8. - С. 43-44.

73. Экспериментальное исследование энергосиловых параметров прокатки прядей в четырехвалковых калибрах. Глушко М.Ф., Никифоров Б.А. и др. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 8. - Киев: Техника, 1971. - С. 81-86.

74. Шилин И.А., Балан В.П. Элементы расчета проката круглых прядей в фасон-

ный профиль // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 2. - Киев: Техника, 1965. -С. 261-267.

75. Шилин И.А. Силовые режимы при изготовлении фасоннопрядных канатов методом проката круглых прядей // Теория и практика производства метизов: сб. науч. тр. Вып. 3. - Свердловск: изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1988. - С. 206-212.

76. Глушко М.Ф., Шилин И.А. Исследование технологии изготовления трехгран-нопрядных канатов методом проката круглых прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 1. - Киев: Техника, 1964. - С. 131-138.

77. Глушко М.Ф., Шилин И.А. Поисковые технологические схемы проката круглых прядей в трехгранник при свивке в канат // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 2 - Киев: Техника, 1965. - С. 239-244.

78. Шилин И.А., Закржевский А.И. Экспериментальная проверка технологических схем проката прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 4. - Киев: Техника, 1967. - С. 202-204.

79. Малиновский В.А., Захрямин А.Д. Обжимное устройство для изготовления фасоннопрядных канатов методом винтовой прокатки // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 1. - Одесса: АстроПринт, 1999. - С. 95-99.

80. Коротков В.Г., Вагелюк В.М. Круговое обжатие прядей и канатов путем винтового проката гиперболоидными роликами // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Киев: Техника, 1969. - С. 164-170.

81. Закржевский А.И., Захрямин А.Д. Геометрия роликов для винтового проката прядей в трехгранный профиль // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 8. - Киев: Техника, 1971. - С. 89 - 98.

82. Коротков В.Г., Малиновский В.А. Конструктивная геометрия рабочей поверхности гиперболоидных роликов для кругового обжатия канатов // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 8. - Киев: Техника, 1971. - С. 98-104.

83. Ставничук П.А. Разработка энергосберегающей технологии производства пластически деформированных арматурных канатов прокаткой: Дис. ... канд. техн. наук. - Магнитогорск, - 2003. - 139 с.

84. Металлы и металлургия. Новости, обзор рынка, цены [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.allmetals.ru, свободный. - Загл. с экрана.

85. МеталлИндекс. Прогнозы. Новости. Аналитика [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.metalindex.ru, свободный. - Загл. с экрана.

86. Технологии изготовления стальных канатов из пластически обжатых прядей в условиях «Северсталь-метиз». Силуянова Т.В., Трусов В.А. и др. // Тр. восьмого конгресса прокатчиков. - 2010. - Вып. 8. - С. 399-406.

87. Исследование и разработка технологии изготовления нового вида продукции -стальных канатов с пластически обжатыми прядями в ОАО «Северсталь - ме-тиз». Трусов В.А., Капуткина JI.M. и др. // Производство проката. - 2011. - № 10.-С. 33-37.

88. Влияние пластического деформирования при волочении проволочных прядей в роликовой клети на механические свойства стальных канатов. Трусов В.А., Капуткина JT.M. и др. // Производство проката. - 2012. -№ 1. - С. 41-44.

89. Скалацкий В.К. Интенсивная силовая обработка в производстве круглопряд-ных стальных кантов // Черная металлургия. - 1962. - №3. - С. 1-23.

90. Скалацкий В.К. Оценка степени деформации при пластическом обжатии круглых прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Киев: Техника, 1969. -С. 170-173.

91. Скалацкий В.К., Соломкин Л.Д. Методы определения степени пластического обжатия прядей // Повышение эффективности и качества метизных изделий: сб. науч. тр. - М.: Металлургия, 1981. - С. 50-54.

92. Haritonov V.A., Zaretsky L.M. Rolling for the production of plastically strained ropes and strands / Eurowire Magazine. - 2004. - № 1. - C. 100-101.

93. Глушко М.Ф., Скалацкий B.K., Малиновский В.А. Силовой анализ процесса кругового пластического обжатия прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 9. - Киев: Техника, 1972. - С. 120-130.

94. Скалацкий В.К., Емельянов В.Г. Определение оптимальных условий процесса пластического обжатия прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 8. — Киев: Техника, 1971. - С. 104-113.

95. Глушко М.Ф., Малиновский В.А. Определение усилия волочения прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 10. - Киев: Техника, 1973. - С. 65 - 74.

96. Малиновский В.А. Исследование деформированного состояния проволок при круговом пластическом обжатии прядей // Прочность и долговечность стальных канатов. - Киев: Техника, 1975. - С. 111-119.

97. Бирюков Б.А. Исследование и разработка технологии пластического деформирования проволочных прядей в роликовой волоке: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Магнитогорск, 1974. - 20 с.

98. Глушко М.Ф. Стальные подъемные канаты. - Киев: Техника, 1966. - 328 с.

99. Скалацкий В.К., Шкарупин Б.Е., Малиновский В.А. Определение силы вытяжки при обжатии предварительно свитых прядей // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 4. - Киев: Техника, 1967. - С. 210-216.

100. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. - М.: Машиностроение, 1977. -423 с.

101. Емельянов В.Г. Исследование процесса и технологии пластического обжатия прядей в монолитной волоке: Автореф. дис. ...канд.техн. наук. - Одесса, 1978. -20 с.

102. Емельянов И.Г., Картак Б.Р., Кузнецов В.Ю. Конечно-элементная модель состояния стального каната канатов // Сталь. - 2001. - № 10. - С. 50-52.

103. Wehking К., Ziegler S. Berechnung eines einfachen Seils mit FEM // Draht Magazine. - 2003. - № 5. - C. 32-36.

104. Хромов В.Г., Хромов И.В. Компьютерное проектирование технологических процессов изготовления канатов с гарантированными показателями качества // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Одесса: АстроПринт, 2008. - С. 130138.

105. Хромов В.Г. Развитие технологической механики стальных канатов с учетом нелинейных пластических свойств проволоки // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 7. - Одесса: АстроПринт, 2009. - С. 174-183.

106. Романенко В.П., Сизов Д.В. Компьютерное моделирование процесса винтовой прокатки крупных заготовок в двухвалковом стане // Известия высших учеб-

ных заведений. Черная металлургия. - 2010. - № 11. - С. 13-16.

107. Моделирование процессов обработки металлов давлением в DEFORM-3D с целью рационального построения технологических процессов. Карамышев А.П., Некрасов И.И. и др. // Металлург № 2, 2012. С. 53-54.

108. Численный анализ расчета срока службы проволочных канатов методом конечных элементов. Vilceanu Lucia, Babeu Tiberiu Dimitrie, Ghita Eugen // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 3. - Одесса: АстроПринт, 2003. - С.95-100.

109. Чаюн И.М., Чаюн М.И. Метод конечных элементов в исследовании деформированного и напряженного состояния канатов // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 2. - Одесса: АстроПринт, 2001. - С. 24-34.

110. Численный анализ расчета срока службы канатов методом конечных элементов. Vilceanu Lucia и др. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 3. - Одесса: АстроПринт, 2003. - С. 95-100.

111. Компьютерное моделирование и расчет канатной системы кольцевых канатных дорог. Патарая Д., Нозадзе Г. и др. // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 7. - Одесса: АстроПринт, 2009. - С. 153-161.

112. Патарая Д., Нозадзе Г. О моделировании передачи усилия в системе приводной шкив - канат // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 7. - Одесса: АстроПринт, 2009.-С. 217-222.

113. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Расчет распределения деформаций по сечению пряди при круговом обжатии // Вестник МГТУ им. Носова: - Магнитогорск: ФГОУ ВПО «МГТУ», 2012. - №.4. - С. 47-51.

114. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. - М.: Наука, 1979. -336 с.

115. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Методика определения контактных площадок при малом обжатии прядей // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2012. - № 4. - С.66-67.

116. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Выбор режимов деформации при обжатии многослойных канатов в трехроликовых волоках // Производство проката, 2013. -№8.-С. 18-25.

117. Колмогоров В.JI. Механика обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1986.-688 с.

118. Загиров H.H., Рудницкий Э.А. Теория обработки металлов давлением / Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. - 56 с.

119. Долженков Ф.Е. Обработка металлов давлением / Донецк, ДонНТУ, 2005, -с.76.

120. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Математическое моделирование процесса обжатия пряди в роликовой волоке // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: Материалы 70-й межрегиональной научно-технической конференции; под ред. К.Н. Вдовина - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ» 2012. Т1 - С.308-312.

121. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Особенности деформации проволок верхнего повива при обжатии пряди в роликовой волоке // Всероссийский научный семинар «Научно-технический прогресс в металлургии» в рамках Всероссийской научно-практической конференции «Череповецкие научные чтения -2011». - Череповец, 2012. - С.148-152.

122. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Моделирование процесса малого обжатия прядей // Обработка сплошных и слоистых материалов. Вып. 37: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск, ГОУ ВПО «МГТУ», 2011. - С.176-179.

Расчет коэффициента давления Р, в проволоках пряди при обжатии

Радиальная составляющая всех нормальных усилий определяется через углы у/, рассчитанные по формуле (2.1), которые определяют отношение нормальной и радиальной составляющих силы Ы, площадки контакта до и после обжатия. Рассчитанные величины угла у/ и количество контактов .у между проволоками до и после деформации приведены таблице П 1.1.

Таблица П 1.1 - Количество контактов между проволоками и значения угла у до и после деформации пряди

№ Всего Угол у/ контакта до деформа- Всего Угол у/ контакта после деформации

слоя контактов, .у ции контактов, л'

1 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -

2 4 0,00 43,68 43,68 0.00 - 6 0,00 43,68 43,68 0,00 90,00 90,00

3 4 29,74 29,74 43,68 43,68 - 6 29,74 29,74 77,50 77,50 43.68 43,68

4 35,22 35,22 0,00 - - 5 35,22 35,22 0,00 77.50 77.50 -

5 3 0,00 35,22 29,74 - - 5 0,00 35,22 29.74 90,00 90,00 -

Сумма всех контактов .V каждой проволоки разложена на верхние к (жирный шрифт), нижние т (шрифт с подчеркиванием) и боковые е контакты (курсив).

Рассчитанные по формуле (2.2) значения коэффициентов, определяющие радиальную долю давления в слоях пряди до (Са,) и после (СЬ,) образования дополнительных контактов представлены на рисунке П 1.1.

Рисунок П 1.1 - Изменение коэффициентов Са, и СЬ, по слоям пряди

При формировании первого контакта во внешнем слое радиальная составляющая давления снижается с Са^б!,} % до СЬ$=35,4 % (рисунок П 1.1). По формуле (2.3) опре-

делили коэффициенты реализации давления Р, в ¿-ой проволоке С^ (от г-ой проволоки ]-ой проволоке), при учете, что в проволоке внешнего слоя Р,=100%=1.

Рассчитанные значения коэффициентов передачи и коэффициентов для исследуемой пряди составили: 0^=0,485; С<зГ5_^=0,515; Са(4.2)=1,000; Са^=0,500; Са(2. /Г 1,000; СЪ(4.ЗГ0,151; Оу«;=0,698; И(5.4) =2; Щ.3)=2; Ы(4.3г2; N^=1; N^=2; Л^-1)=5. Исходя из условия последовательного формирования контактов для пряди конструкции 1+5+5/5+10 первый контакт будет формироваться между проволоками верхнего по-вива, второй - между проволоками четвертого и третьего слоя. Последний контакт образуется между проволоками внутреннего повива. Таким образом, по формуле (2.4) получаем алгоритм расчета давлений (рисунок П 1.2).

Р(о) алгоритм расчета давления в проволоках пряди до появления

первого контакта_

Р5=1

Р4=Р5*Са5*Са(5-4)*^5-4) Рз=Р5*Са5*Са<5.з)*Н(5.з) Р2=Р4*Са4*Са(4.2)!,!Н(4.2)+Рз!|!Саз*Са(з.2)*Н(з.2)

Р1=Р2*Са2*Са<2-1)*]Ч<2-п_

Р(5) алгоритм расчета давления в проволоках пряди при появления контакта между проволоками верхнего повива_

Р5=1

Р4=Р5*СЬ5*Са<5.4)*^5-4) Р3=Р5*СЬ5*Са<5.з)*Н(5.3) Р2=Р4*Са4*Са(4.2)^(4.2)+Рз*Саз!,!Са(з-2)5|!Н(з-2)

Р1=Р2*Са2*Са(2-п*^2-п_

Р(5,4,з) алгоритм расчета давления в проволоках пряди при появления контакта между проволоками четвертого и третьего повива_

Р5=1

Р4=Р5*СЬ5*Са(5-4)*^5.4)

Рз=Р5*СЬ5*Са(5.з)*Н(5.з)+Р4*СЬ4*СЬ(4.з)*К(4.з) Рг=Р4 * СЬ4* СЬ(4-2)*Н(4.2)+Рз* СЬз * Са(з_2)*М(з-2)

Р1=Р2*Са2*Са(2.))*К(2.п_

Р(5,4,з,2) алгоритм расчета давления в проволоках пряди при появления контакта между проволоками внутреннего повива_

Р5=1

Р4=Р5*СЬ5*Са(54)*Н(54)

Рз=Р5 * СЬ5 * Са(5-3)*М(5-3)+Р4 * СЬ4 * СЬ(4-3)*М(4-3) Р2=Р4*СЬ4*СЬ(4.2)>,:Н(4.2)+Рз*СЬ3*Са(з.2)!1сМ(3.2)

Р[=Р2*СЬ2*Са<2-1)*^2-П_

Рисунок П 1.2 - Алгоритм расчета коэффициента давления Р7 в проволоках пряди при обжатии

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.