Chương 5: Lực cán và mômen cán

Áp lực của kim loại lên trục cán lμ nguyên nhân chính tạo ra trạng thái ứng suất trong vùng biến dạng, đặc điểm biến dạng của trục cán. áp lực từ phía trục cán lên kim loại có sự t−ơng tác với v−ợt tr−ớc, sự dãn rộng, điều kiện ăn kim loại. Từ điều kiện vμ các thông số công nghệ ta có thể tính đ−ợc áp lực của kim loại lên trục cán vμ qua đó xác định đ−ợc mômen cán, công suất cán, công suất động cơ vμ tiêu hao năng l−ợng trong quá trình cán. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5: Lực cán và mômen cán Gi¸o tr×nh: Lý thuyÕt c¸n Ch−¬ng 5 Lùc c¸n vµ m«men c¸n 5.1- Kh¸i niÖm chung ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n lµ nguyªn nh©n chÝnh t¹o ra tr¹ng th¸i øng suÊt trong vïng biÕn d¹ng, ®Æc ®iÓm biÕn d¹ng cña trôc c¸n. ¸p lùc tõ phÝa trôc c¸n lªn kim lo¹i cã sù t−¬ng t¸c víi v−ît tr−íc, sù d·n réng, ®iÒu kiÖn ¨n kim lo¹i. Tõ ®iÒu kiÖn vµ c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ta cã thÓ tÝnh ®−îc ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n vµ qua ®ã x¸c ®Þnh ®−îc m«men c¸n, c«ng suÊt c¸n, c«ng suÊt ®éng c¬ vµ tiªu hao n¨ng l−îng trong qu¸ tr×nh c¸n. TrÞ sè vµ sù ph©n bè ¸p lùc trªn cung tiÕp xóc cña vïng biÕn d¹ng cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®ªn møc ®é mßn trôc c¸n vµ do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian lµm viÖc cña trôc. TrÞ sè m«men vµ c«ng suÊt c¸n lµ c¸c th«ng sè cÇn thiÕt ®Ó tÝnh c¸c kÝch th−íc gi¸ c¸n vµ c¸c chi tiÕt m¸y c¸n. TrÞ sè m«men kh«ng chØ phô thuéc vµo ¸p lùc mµ cßn phô thuéc vµo ®iÓm ®Æt lùc tæng hîp trªn cung tiÕp xóc. NhiÒu kÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n bao gåm hai thµnh phÇn chÝnh: 1. B¶n th©n trë kh¸ng cña vËt liÖu c¸n (σS). TrÞ sè cña σS phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc cña vËt liÖu vµ ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së thö kÐo (nÐn) ë tr¹ng th¸i øng suÊt ®−êng thuÇn tóy vµ tÜnh (víi mçi mét vËt liÖu, ë nh÷ng tr¹ng th¸i nhiÖt ®é kh¸c nhau vµ tr¹ng th¸i gia c«ng c¬, nhiÖt kh¸c nhau ®Òu ®−îc ®o trÞ sè σS b»ng thùc nghiÖm). 2. C¸c th«ng sè c«ng nghÖ diÔn biÕn tøc thêi trong qu¸ tr×nh c¸n nh− lµ: ma s¸t tiÕp xóc trªn bÒ mÆt, kÓ c¶ khi cã ngo¹i lùc kh¸c t¸c ®éng vµo qu¸ tr×nh c¸n (vÝ dô: lùc kÐo tr−íc vµ sau vËt c¸n) (nσ); vïng cøng (vïng kh«ng biÕn d¹ng) kÒ s¸t ngoµi vïng biÕn d¹ng (nc); sù thay ®æi vµ diÔn biÕn cña chiÒu réng vËt c¸n trong vïng biÕn d¹ng (sù t¸c ®éng cña øng suÊt chÝnh trung gian σ2) (nβ); tèc ®é biÕn d¹ng khi c¸n (nv); sù biÕn cøng, håi phôc vµ kÕt tinh l¹i trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng khi c¸n (nH). Trªn c¬ së cña c¸c th«ng sè nÕu trªn, ta cã thÓ coi ¸p lùc trung b×nh P cã d¹ng tæng hîp sau: P = nσ.nc.nβ.nv.nH. σS (5.1) 5.2- §Æc ®iÓm trë kh¸ng biÕn d¹ng (σS) Trªn thùc tÕ, trong qu¸ tr×nh c¸n trÞ sè σS lµ mét ®¹i l−îng biÕn ®æi tïy theo møc ®é biÕn d¹ng, tïy theo tÝnh chÊt cña tõng kim lo¹i cã møc ®é biÕn cøng nhiÒu hay Ýt kh¸c nhau (thùc chÊt lµ cÊu tróc m¹ng cña kim lo¹i). Nh− ë h×nh 5.1, tïy thuéc vµo vËt liÖu c¸n vµ tr−íc ®ã ®· ®−îc biÕn d¹ng nguéi mµ trÞ sè trë kh¸ng biÕn d¹ng cã sù thay ®æi kh¸c nhau. TrÞ sè σS kh«ng nh÷ng chØ biÕn ®æi theo l−îng biÕn d¹ng nguéi mµ trong qu¸ tr×nh c¸n nãng, trªn Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ N½ng 58 Gi¸o tr×nh: Lý thuyÕt c¸n mét ®é dµi cung tiÕp xóc tõ thêi ®iÓm vËt c¸n ®i vµo trôc cho ®Õn lóc ra khái trôc c¸n gi¸ trÞ σS còng thay ®æi, v× r»ng trong qu¸ tr×nh c¸n l−îng Ðp ∆h t¨ng dÇn lªn theo sù biÕn ®æi chiÒu cao vËt c¸n hx trong vïng biÕn d¹ng. σS (Kg/mm2) σS (Kg/mm2) σS (Kg/mm2) 60% 120 60% 100 80 60% 40% 40% 40% 20% 20% 80 60 100 20% 0% 0% 60 40 80 0% 0 20 40 60 ε% 0 20 40 60 ε% a) b) 60 H×nh 5.1- ¶nh h−ëng cña møc ®é biÕn d¹ng ®Õn trë kh¸ng biÕn d¹ng theo m¸c thÐp. 0 20 40 60 ε% a) 0,63%C vµ 0,62%Mn; b) 0,10%C vµ 0,45%Mn; c) c) 0,93%C vµ 0,62%Mn Nh− h×nh 5.2, gi¶ thiÕt ta cã tèc ®é biÕn d¹ng lµ Ux cã gi¸ trÞ biÕn thiªn theo hai gi¸ trÞ hx vµ Cy. KÕt qu¶ thùc nghiÖm cho thÊy trÞ sè trë kh¸ng biÕn d¹ng cã gi¸ trÞ lín nhÊt ë gi÷a cung tiÕp xóc. σS σS 8 α Cx 6 ε H h Cy x C h1 4 0,4 x 2 0,2 lx 0 0,35 α H×nh 5.2- Sù thay ®æi cña σS, tèc ®é biÕn d¹ng u vµ møc ®é biÕn d¹ng däc theo cung tiÕp xóc Tïy theo c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ph¸t sinh trong qu¸ tr×nh c¸n mµ trÞ sè trë kh¸ng biÕn d¹ng σS cã nh÷ng gi¸ trÞ kh¸c nhau. V× vËy, viÖc tÝnh trÞ sè ¸p lùc trung b×nh theo biÓu thøc (5.1) sÏ gÆp khã kh¨n. Do ®ã trong thùc tÕ tÝnh to¸n, ng−êi ta th−êng lÊy gi¸ trÞ kh«ng ®æi ®· ®−îc thùc nghiÖm ®o ®¹c khi thö kÐo (nÐn) theo c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt nhÊt ®Þnh nh− ®· tr×nh bµy ë trªn, hoÆc theo c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm ®−îc tiÕn hµnh trong mét sè c«ng nghÖ cô thÓ. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ N½ng 59 Gi¸o tr×nh: Lý thuyÕt c¸n 5.3- C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh ¸p lùc c¸n 5.3.1- Gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n c©n b»ng khi c¸n Nh− ta ®· biÕt, lùc c¸n lµm ¶nh h−ëng ®Õn sù ph©n bè øng suÊt trong vïng biÕn d¹ng. V× vËy, nÕu t×m ®−îc quy luËt ph©n bè øng suÊt th× ...