CC BY
58
МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (90) 2010
МАРКЕЧКО Игорь Владимирович, кандидат технических наук, доцент, заііедующий кафедрой «Машины и технология обработки металлов давлением». ГРЯЗНОВ Владимир Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Машины и техно* логин обработки металлов давлением».
УДК 621.77.001.891.57
ПАНКОВ Антон Юрьевич магистрант группы ОДМ-519. Адрес для переписки: e-mail: [email protected]
Статья поступила в редакцию 10.03.2010 г.
©' В. Г. Штелм, А. Ю. Попов, И. В. Маркечко, В. В. Грязное,
А. Ю. Панков
М. В. МЕДВЕДЕВ В. Г. ШТЕЛЕ С. Д. МАКЕЕВ В. И. САКС
Омский государственный технический университет
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КОМБИНИРОВАННОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ВТУЛОК СО СТУПЕНЧАТОЙ
НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ__________________________
Представлена последовательность разработки математической модели, описывающей ряд процессов холодной объемной штамповки (комбинированное, прямое выдавливание и высадку в одно- и многоступенчатую матрицу). Разработанная математическая модель позволяет определить силовой режим, конечное и текущее формоизменения заготовки при холодном выдавливании втулок со ступенчатой наружной поверхностью. Ключевые слова: выдавливание, математическая модель, полная мощность деформации, удельное усилие на пуансоне, упрочнение металла.
При изготовлении заготовок деталей в металлообрабатывающем производстве достаточно большое внимание должно быть уделено внедрению холодной объемной штамповки (ХОШ), включающей в себя комплекс процессов безотходного и малоотходного пластического деформиронании. На данном этапе эффективное применение ХОШ сдерживается недостаточным количеством руководящих технических материалов по разработке технологических процессов и проектированию оснастки комбинированных и совмещенных способов выдавливания, для которых характерны возможность получения сложных по конфигурации изделий за один ход пресса, меньшие нагрузки на инструменте, возможность регулирования (в определенных пределах) формоизменением путем варьирования геометрических параметров инструмента и заготовки.
Анализ предварительных экспериментов по нос-тадийному выдавливанию деталей со ступенчатой наружной поверхностью позволил получить информацию о кинематике течения металла и областях распространения деформации. Изучение особшшостей течения металла проводилось по макрошлифам стальных деформированных образцов, выполненных в меридиональной плоскости. Эта ж 1 формация положена в основу схематизации (разделения объема заготовки на пластические /, 2, Зп-2 и Зп-1 и жесткие 3и Зп зоны) (рис. 1).
Согласно расчетной схеме, объемы пластических областей в любой момент деформации зависят от соотношения размеров инструмента и неизвестных параметров Уу Л.,о>/<х4. (Уф — скорость изменения радиуса ШЕЛ фланца; /г-высоты пластических зон и стк!а$ — от-
носительное нормальное давление на контактных поверхностях). Эти параметры определяются энергетическим методом с использованием вариациошюто принципа возможных изменений деформированного состояния. Принятая схема кинематически возможных полей скоростей должна удовлетворять условию несжимаемости и граничным условиям для скоростей перемещения частиц металла. При этом варьирумые параметры V# Ьп и ак/а.ч должны принимать значения, соответствующие минимальным значениям усилий на пуансоне.
В иластических зонах скорости перемещения металла по оси г приняты линейно зависимыми от этой координаты. Закон изменения скорости в радиальном направлении определен из условия совместности скоростей деформации.
На поверхностях контакта с инструментом напряжения трения равны
изя|^ >/3 '
(1)
где Кп — коэффициент, определяемый экспериментально 11 ];
сГу — напряжение текучести материала заготовки;
В-^~ — относительное нормальное давление на
контактных поверхностях.
Неравномерность деформации учитывается введением мощностей, затрачиваемых на срез между жесткими и пластическими зонами.
Полная мощносп» деформации в момент времени,
Рис. I. Расчетная схема процесса комбнннропанного выдавливания втулок со ступенчатой наружной поверхностью.
соответствующий достаточно малому перемещению АЛ при скорости для неупрочняемой среды, представляет собой функционал, в котором неизвестные координатные функции Н (интенсивность скоростей деформации сдвига в пластических зонах), У(р (разрыв скоростей по поверхностям среза), V (разрыв скоростей по поверхностям контакта металла и инструмента) зависят от искомых параметров У^ /»я, определяющих формоизменение и силовой режим.
На любой стадии выдавливания полная мощность равна
* 2-^1, (2)
1/ф= У у Уу иоп=Уо/У0 — скорости изменения радиуса и движения оправки, отнесенные к скорости движения пуансона.
Для зон 1 и 2 величина осевого напряжения на контактных поверхностях принимается равной удельному усилию на пуансоне (р), то есть
°г = =Р
Принимается также, что величина осевого напряжения не зависит от координаты 2, тогда
—Зп-2 _ —Л»-/ _ „
аг =ст2 = р
(6)
где Ы,- мощность сил сопротивления деформированию;
п — количество ступеней матрицы, участвующих в формообразовании;
/ 1(п-1)+9— количество составляющих мощностей.
Компоненты скоростей перемещений частиц металла, скоростей деформаций, интенсивностей скоростей деформаций определяются на каждой ступени как функции вида:
Г,£,Я = /(А*^фЛ).
(3)
Так как относительное удельное усилие на пуансоне определяется уравнением
Используя уравнения пластичности для пластических зон
определяем нормальные /явления на вертикальных стенках инструмента
(7)
и5 **8
Нормальные давления на вертикальных поверхностях инструмента в жестких зонах приняты равными нормальным давлениям смежных пластических зон, то есть
Лг,
Я,-К,
(4)
-/
18)
где Рп - площадь контакта пуансона и заготовки, то после введения в него выражения (3) получим
«/^г„аг3-. Д., Л, гм,и+, ит. , (5)
где а=Я/Яг Ря=Н/Я^ А*т/Я,; 7=Ь/Я}
относительные значения геометрических размеров;
В последней жесткой зоне нормальные давления приняты усредненными, исходя из фактического падения давления от зоны Зп-1 к свободной поверхности выдавливаемого отростка
(9)
#
К1
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИК N>2 (90) 2010 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МЛШИНО»ЕДЕНИ|
МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ К4
После подстановки выражений (6) — (9) в уравнение (5) получаем выражение
аЯ Ч а5)
(Ю)
содержащее в левой и правой частях неизвестную величину р/сг5.
Неизвестные параметры Цф и уп определяются из условия минимума полной мощности деформации
Я 11(Н-1Ь9
— ІН/=о диа £? 1
Я 11(н-1>+9
(11)
В системе (11) второе уравнение в явном виде определяет параметр уа относительно 1/ф. После подстановки уп в первое уравнение системы (11) получаем нелинейное алгебраическое уравнение д
Используя схему комбинированного выдавливания полой втулки со ступенчатой наружной поверхностью в качестве базовой, составлены расчетные уравнения для процесса прямого выдавливания и высадки водно- и многоступенчатую матрицу. В результате анализа компонентов этих уравнений получено обобщенное уравнение, позволяющее определить формоизменение и силовой режим этих процессов.
Библиографический список
1. Леванов. АЛ 1. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением (Текст] / А.Н. Леванов (и др.). - М. : Металлургия, 1976. — 415 с.
2. Третьяков. А.В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением |Текст| / А.В. Третьяков. В.И. Зюзин. -* М.: Металлургия, 1973. — 224 с.
т,)=о.
(12)
Совместное решение уравнений (10) и (12) позволит окончательно определить формоизменение и силовой режим процесса выдавливания.
При расчете усилия деформирования влияние упрочнения учитывается по кривым упрочнения, аппроксимированным степенной зависимостью
(13)
где ст$0 — напряжение текучести в начальный момент деформации;
А и С — коэффициенты аппроксимации (2); е. — интенсивность деформации.
МЕДВЕДЕВ Максим Валерьевич, старший преподаватель кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением».
Адрес для переписки: [email protected] ШТЕЛЕ Виталин Геннадьевич, ассистент кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением».
Адрес для переписки: [email protected] МАКЕЕВ Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением ».
САКС Владимир Иванович, магистрант группы ОМД-519, направления: 150400.68 «Технологические машины и оборудование».
Статья поступила в редакцию 15.03.2010 г.
©. М. В. Медведев, В. Г. Штеле, С. А. Макеев, В. И. Сакс
Книжная полка
УДК 622
Шалай, В. В. Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС [Текст]: учеб. пособие / В. В. Шалай; ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 294 с.: рис., табл. - Библиогр.: с. 290-294. - 1БВК 978-5-8149-0825-4.
В учебном пособии приведен материал но основным разделам дисциплины "Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС". Рассмотрены вопросы от производства нефтепродуктов до их реализации, транспортировка нефтепродуктов трубопроводным, железнодорожным, водным и автомобильным транспортом. Особое внимание уделено снижению потерь нефтепродуктов при эксплуатации нефтебаз и АЗС, их транспортировке, хранению, сливным и наливным операциям. Приведена методика расчета нагревателей нефтепродуктов, даны примеры расчетов.
Проанализировано истечение нефтепродуктов через насадки, сифонные трубопроводы, рассмотрены вопросы перевозки, слива топлив, учета количества и качества. Приведена методика выбора объема резервуаров для нефтебаз и АЗС, рассмотрены вопросы защиты от коррозии и молний, автоматического тушения пожара. Отражены вопросы влияния нефтепродуктов на человека и окружающую среду.
Каждый раздел завершается перечнем вопросов для самоконтроля, что позволяет читателю проверить степень усвоения изучаемого материала.
УДК 62-19
Шишмарев, В. Ю. Надежность технических систем [Текст]: учеб. для вузов / В. Ю. Шншмарев. - М.: Академия, 2010. - 303, [1] с.: рис., табл. - (Высшее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 301. - ISBN 978-5-7695-6251-8.
Рассмотрены вопросы теории и показатели надежности ремонтируемых и перемонтируемых объектов, методы оценки надежности нерезервированных и резервированных систем, принципы конструирования, обеспечивающие получение надежных систем. Изложены методы расчета надежности систем различных типов. Приведены расчеты надежности элементов систем автоматизации, машин и систем отдельных групп. Описаны методы повышения надежности технологического оборудования и программного обеспечения.
