CC BY
70
Получившееся значение напряжения Сд = 240,28 МПа откладываем по оси ст. Затем из точки пересечения графика «быстро изменяющейся нагрузки» опускаем на ось е прямую и получаем значение Ед.
Предполагаем, что при пересечении этой прямой графика «статической нагрузки» получаем точку, из которой параллельно участку упругой деформации проводим другую прямую, в результате чего получаем значение Еу. Искомое значение относительной деформации Ей находится как
Ей =£д ~Еу . (10)
Относительное укорочение или остаточная деформация
А/ = Еи •/ , (11)
Полученная остаточная деформация образуется в результате одного удара, т.е. при прокатке одной заготовки Зная число ударов между заменами планок, можно посчитать общую остаточ-
ную деформацию А /общ
А/общ = А/ ■ п , (12)
где п - число ударов.
Проведенные предварительные расчеты показывают, что остаточная деформация при максимальном напряжении между заменами плашк достигает 3,6 мм, что соответствует производственным данным.
Следовательно, представленная модель позволяет определить величину остаточной деформации с учетом динамических явлений, возникающих при захвате полосы валками.
Библиографический список
1. Определение результирующОих напряжений в зоне контакта поверхностей облицовочных планок и подушек валков прокатных клетей/ Л.Е.Кандауров, А.В.Коковихин, Ф.Г.Ибратмов, А.В.Веселов, И.В.Казаков, К.Г.Алешкевич // Моделирование и развитие процессов и обработки металлов давлением: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2006. С. 245-248.
2. Беляев Н.М. Сопротивление материалов: Учебник. М.: Наука, 1976. 608 с.
УДК 621.771
Н. Ш. Тютеряков, Н. В Оншин, Л. Е. Кавдауров
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ИЗНАШИВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНОСЕ
Известно, что для оценки износостойкости материалов используются показатели интенсивности изнашивания: линейная, весовая и энергетическая [1]. Однако эти показатели не связывают износ со свойствами материала и характеристиками процесса трения (нагрузкой, скоростью, температурой и пр.). Установление такой связи было бы чрезвычайно важно, так как, располагая ею, можно управлять процессом изнашивания и подбирать материалы трущихся пар по их свойствам и режимам работы.
С целью выяснения зависимости изнашивания от температуры был проведен сравнительный эксперимент по определению показателей интенсив -ности изнашивания для различных марок стали и чугунов. Эксперимент проводился на специально сконструированной установке для проведения испытаний материалов на изнашивание при высоких температурах [2]. Схема испытания в данной установке - «диск - колодка». В качестве истирающего диска в установке используется абразивный круг марки 63С25СМ27КБ3 диаметром 200 мм,
приводимый во вращение электродвигателем переменного тока мощностью 250 Вт с частотой вра-щения 1500 об ./мин.
Образцы для исследования представляли собой цилиндрические стержни диаметром 14-15 мм и длиной 30 мм, закрепленные в державке массой 700 г, которая помещалась в электрическую печь для нагрева до заданной температуры.
Нагретый до заданной температуры образец с державкой опускался на вращающийся абразивный круг и истирался в течение 30 с. В процессе истирания регистрировалась потребляемая электродвигателем мощность с помощью ваттметра типа Д539. Перед каждым испытанием поверхность круга выравнивалась алмазной шарошкой.
До и после истирания образцы взвешивали на электронных весах ВЛКТ-500д-М с точностью до 0,005 г. По потере массы образца определяли изношенный объем. Плотность сталей и чугунов принимали одинаковой и равной 7,85 г/см3. Мощность, затрачиваемую на истирание образца, определяли как разность полной
мощности и мощности холостого хода двигате-ля. Полученные результаты использовали для расчета работы сил трения при истирании и показателя энергетической интенсивности изнашивания ряда материалов. Используя эксперимен-
тальные данные, с помощью стандартной программы Microsoft Excel получили графики и уравнения зависимости показателя энергетической интенсивности изнашивания от температуры для исследуемых материалов (рис. 1, 2).
IЮ
з
_м_
Дж
б,б б Q б,б б Q 4, б 4, Q З б З Q 2 б 2 Q
Q 1QQ 2QQ 3QQ 4QQ 5QQ 6QQ 7QQ SQQ
t 0C
a I=810-6t2-0,0013t+2,39
/
у
t,°C
I=3W-6t2-0,001t+2,68
t 'C
I=4 10-6t2-0,0012t+ 3,28
t,°C
I=110-5t2-0,0016t+ 2,63
t, °C
I=2W-6t2+0,0003t+2,82
t, °C
I=110-6t2+ 0,0005t+ 3 , 23
Рис. 1. Зависимости показателя энергетической интенсивности изнашивания материалов:
а - Ст3; б - 45; в - 55С2; г - 40X; д - У8; е - 6ХС
При комнатной температуре интенсивность изнашивания большинства материалов практически одинакова - 2-10-10 м3/Дж. Заметно меньшие значения показателя изнашивания наблю-
даются у стали 65Г - в два раза, 12Х18Н10Т и СОРМАИТ - в 1,5 раза. При температуре испытаний 400°С наибольшее увеличение показателя энергетического интенсивности изнашивания
!=-2-10-612+0,002Н+1,2896
V°С
1,°0
!=4-10*-М002П+2,.71
I-10'|и
м?_
Дж
7 , 0 6 , 5 6 , 0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
—1— о _с
30 /
/
/
/
0 100 200 300 400 500 600 700 800
СО
1=910-6 Р-0,00191+3,49
1-1СТ10, 2,8
аа3
М 2,7
ш
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
2,0
б
I-10-10, 7,0
м 3
Дж 6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
Г
1 1
12 М8п 0 ./
./
0 100 200300400500600 700 800
1, °С
!=4-10-7 г2+0,0004г+2,07
СЧ25
0 100 200 300 400 500 600 700 800
1,°0
!=-5-10-6Р+ 0,0057г+ 3,73
СС
!=9-10-7Р-0,000П+2,01
Рис. 2. Зависимости показателя энергетической интенсивности изнашивания материалов: а - 65Г; б - 12Х18Н10Т; в - СЧ15; г - СЧ25; д - СЧ30; е - СОРМАЙТ
наблюдается у стали 45 (в 2 раза) и чугуна СЧ15 (на 30%), у всех остальных материалов увеличение интенсивности изнашивания составляет по -рядка 10.. 15%. Наибольшее различие значений показателя интенсивности изнашивания проявляется при 800°С. Увеличение этого показателя в два раза выявлено у Ст3 и стали 45. Для сталей 55С2, 40Х, 6ХС иУ8 рост показателя изнашивания составил 25..35% по сравнению с результа-тами, полученными при 400°С. Стабильно низкий рост изнашивания (порядка 10%) сохранил-сяу 65Г, 2Х18Н10Т и СОР МАЙТа.
Таким образом, в ходе эксперимента было установлено, что с увеличением температуры изнашивание материалов увеличивается. Наибольшее (в 2,5...4 раза) изнашивание имеют рядовые марки стали, что делает их практически
неработоспособными при высоких температурах. У легированных марок сталей при 400°С изнашивание увеличивается незначительно, но при 800°С рост изнашивания составляет 25.35%. Наилуч-шие показатели у 65Г, 2Х18Н10Т и СОРМАЙТа. Их показатели интенсивности изнашивания имеют стабильно низкие значения вплоть до 800°С и изменяются всего на 10. 15% по сравнению со значениями, полученными при комнатной температуре. Кроме того, стойкость этих материалов в 1,5 раза выше по сравнению с остальными при комнатной температуре ив 2.4 раза выше в условиях высоких температур. Полученные результаты позволяют рекомендовать эти материалы для изготовления и наплавки де-талей, работающих в условиях абразивного из -носа при высоких температурах.
Библиографический список
1. КрагельскийИ.В. Трениеи износ. ММашиностроение, 1986. 480 с.
2. Определение показателя энергетической интенсивности изнашивания материалов для валковой арматуры сортовых станов/ Кандауров Л.Е., Оншин Н.В., Унру С.Я., Тютеряков Н.Ш. / ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова». М., 2005. 8 с. Деп. в ВИНИТИ 09.08.05, № 1132-В2005.
УДК 621.771
Н. В. Оншин, Н. Ш. Тютеряков
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГИБОВ ЛИНЕЕК ВАЛКОВОЙ АРМАТУРЫ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
Валковая арматура сортовых станов предна-значена для направления раската в калибры валков и удержания его в очаге деформации. Рабочие элементы арматуры скольжения (линейки) выполнены в виде пластин с выступом на торце по профилю межвалкового зазора. Они являются наиболее нагруженными деталями валковой арматуры, так как удерживают заготовку практически в очаге деформации
Проведенные исследования по тепловому состоянию линеек валковой арматуры показали, что для их оптимального охлаждения со стороны нерабочей поверхности необходимо выполнять фаски или скругления [1] (рис. 1), а толщина линейки должна уменьшаться по мере приближения к ее носовой части. Для создания конструкции линейки с минимальной массой необходимо стремиться к тому, чтобы наибольшие нормальные напряжения во всех сечениях были одинаковы. Этот принцип позволяет использовать материал линейки с максимальной эффективностью. При этом прогибы носовых частей линеек
не должен превышать допустимых значении, поскольку это сказывается на качестве проката.
Для определения прогибов носовых частей линеек рассмотрим конструкцию линейки, изображенную на рис. 1. Сечение носовой части линейки постепенно сужается и становится тоньше. При этом радиусы скруглений уменьшаются. Размеры произвольного сечения (Ь, к и г) носовой части линейки можно определить по следующим формулам:
Ь = Б0 +4Я Я2 -(Ь - х)2 1;
к = Н -
Ь
г = хЯта
Ь
(1)
(2)
(3)
Момент инерции этого сечения можно опре-делить, разбив его на несколько простых элементов (рис. 2).
