الأطروحة: إنتاج الأنابيب. الأطروحة: استقرار إنتاج الأنابيب في قطاع المقطع العرضي عند تصغير الأنابيب
إلياشينكو أ. - أستاذ مساعد بقسم ميكانيكا الإنشاءات
جامعة موسكو الحكومية للبناء ،
مرشح العلوم التقنية
ترتبط دراسة قدرة التحمل للقضبان المرنة ذات الجدران الرقيقة المضغوطة التي لها انحراف مبدئي وخضعت للتواء موضعي مع تحديد الحد الأدنى المقطع العرضيعصا. تم تقديم الأحكام الرئيسية المعتمدة لدراسة حالة الإجهاد والانفعال في المرحلة فوق الحرجة للقضبان رقيقة الجدران المضغوطة غير المثالية. تناقش هذه المقالة السلوك فوق الحرج للقضبان ، والتي يتم تقديمها كمجموعة من عناصر العمل المشتركة - لوحات ذات خسارة أولية ، تحاكي عمل أرفف الزوايا ، الإنطلاق والصليب. هذه هي ما يسمى بألواح الرفوف ذات الحافة المقروصة بشكل مرن والأخرى حرة (انظر الشكل). في الأعمال ، يشار إلى هذه اللوحة بالنوع الثاني.
وجد أن حمل الكسر ، الذي يميز قدرة تحمل القضيب ، يتجاوز بشكل كبير الحمل P cr (m) ، حيث يوجد انحناء محلي للملف الجانبي غير الكامل. من الرسوم البيانية المقدمة ، يمكن ملاحظة أن تشوهات الألياف الطولية على طول محيط المقطع العرضي في المرحلة فوق الحرجة تصبح غير متكافئة للغاية. في الألياف البعيدة عن الأضلاع ، تقل سلالات الانضغاط مع زيادة الحمل ، وعند الأحمال القريبة من الحد الأقصى ، بسبب الانحناء الحاد لهذه الألياف بسبب الانحناءات الأولية والسهام المتزايدة باستمرار لموجات نصف طولية تشكلت بعد خسارة محليةالاستقرار ، تظهر سلالات الشد وتنمو بسرعة.
تعمل أقسام المقطع العرضي ذات الألياف الطولية المنحنية على إطلاق الضغوط ، كما لو تم إيقاف تشغيلها عن عمل القضيب ، مما يضعف القسم الفعال ويقلل من صلابته. لذا فإن القدرة على التحمل رقيقة الجدرانلا يقتصر على التواء المحلي. يمكن أن يتجاوز الحمل الكامل ، الذي تدركه المقاطع الأكثر صلابة (أقل انحناءًا) من المقطع العرضي ، قيمة P cr (m) بشكل كبير.
سوف نحصل على قسم فعال ومخفض ، باستثناء الأقسام غير العاملة في الملف الشخصي. للقيام بذلك ، نستخدم التعبير الخاص بوظيفة الإجهاد Ф ك (س ، ص) ، الذي يصف حالة الإجهاد للوحة k من النوع الثاني (انظر).
دعنا ننتقل إلى الضغوط فوق الحرجة σ kx (في اتجاه قوة الضغط الخارجية) ، المحددة في القسم الأكثر سلبية من القضيب (x = 0). دعنا نكتبها بشكل عام:
σ ك س = ∂ 2 Ф ك (أ كم ، ص ، و كج ، و كوج ، β ج ، د ، β ج ، د ، ي ، ℓ ، ث) ∕ ص 2 ، (1)
حيث يتم تحديد ثوابت التكامل А km (م = 1،2 ، ... ، 6) وأسهم مكونات الانحراف المكتسبة f k (j = 1،2) من حل نظام حل المعادلات. يتضمن نظام المعادلات هذا معادلات متغيرة غير خطية وشروط حدية تصف العملية المشتركة للوحات الشخصية غير المثالية. الأسهم f koj (j = 1،2 ، ... ، 5) لمكونات الحرف الأولي انحراف k-thيتم تحديد اللوحات تجريبياً لكل نوع من أنواع الملفات الشخصية ؛
ℓ هو طول نصف الموجة المتكونة أثناء الالتواء المحلي ؛
s هو عرض اللوحة ؛
β ج ، د = سي 2 + دℓ 2 ؛
β ج ، د ، ي = cs 4 + dl 2 s 2 + gl 4 ؛
ج ، د ، ي هي أعداد صحيحة موجبة.
سيتم الإشارة إلى العرض المخفض أو الفعال للقسم المصغر من رف اللوحة (النوع الثاني) بواسطة s p. لتحديد ذلك ، نكتب شروط الانتقال من المقطع العرضي الفعلي للقضيب إلى المقطع العرضي المصغر:
1. تظل الضغوط في الألياف الطولية عند الوجه الأولي للصفيحة (عند y = 0) المجاورة للضلع (انظر الشكل) كما هي التي حصلت عليها النظرية غير الخطية (1):
حيث F 2 kr = f 2 kr + 2f k0r f kr.
لتحديد الإجهاد σ k2 = σ k max ، من الضروري استبدال (1) بإحداثيات الألياف الطولية الأكثر تحميلًا ، والتي توجد من الحالة: ∂σ kx / y = 0.
2. لا يتغير مجموع القوى الداخلية في اللوحة أثناء الانتقال إلى القسم المصغر في اتجاه قوة الانضغاط:
3. تظل لحظة القوى الداخلية بالنسبة للمحور الذي يمر عبر الوجه الأولي (y = 0) العمودي على مستوى اللوحة كما هي:
من الشكل ، من الواضح أن
σ ′ k2 = σ k1 + y p (σ k2-k1) / (y p + s p). (5)
نكتب نظام المعادلات لتحديد العرض المخفض للوحة s p. للقيام بذلك ، نستبدل (1) و (5) في (3) و (4):
حيث α = πs / ℓ ؛ F kr، ξ = f kr f koξ + f kr f kξ + f kor f kξ ؛
ص ، ξ هي أعداد صحيحة موجبة.
نظام المعادلتين (6) و (7) الناتج يجعل من الممكن تحديد العرض المخفض s ص لكل من أرفف الصفائح التي تشكل قضيبًا رقيق الجدران مضغوطًا خضع لالتواء محلي. وهكذا ، تم استبدال المقطع العرضي الفعلي للملف الشخصي بقسم مخفض.
يبدو أن التقنية المقترحة مفيدة من الناحيتين النظرية والعملية عند حساب قدرة التحمل للقضبان رقيقة الجدران المضغوطة مسبقًا ، والتي يُسمح فيها بتكوين الموجة المحلية وفقًا لمتطلبات التشغيل.
قائمة ببليوغرافية
- إلياشينكو إيه في ، إيفيموف آي بي. حالة الإجهاد والإجهاد بعد الالتواء المحلي للقضبان رقيقة الجدران المضغوطة ، مع مراعاة الانحراف الأولي // تشييد المبانيوالمواد. الحماية من التآكل. - أوفا: أشغال in-ta NIIpromstroy ، 1981. - ص 110 - 119.
- إلياشينكو أ. لحساب نقاط الإنطلاق ذات الجدران الرقيقة والزاوية والصليبية مع أسس حدبة أولية // بايل. - أوفا: السبت. علمي آر. نيبرومستروي ، 1983. - س 110-122.
- إلياشينكو إيه في ، إيفيموف آي بي. دراسة تجريبية للقضبان ذات الجدران الرقيقة ذات العناصر الرقائقية المنحنية // التنظيم والإنتاج أعمال البناء. - م: Tsentr.Buro n.-t. معلومات Minpromstroy ، 1983.
يتم التخفيض بعد التسخين الإضافي (أو التسخين) للأنابيب إلى 850-1100 درجة مئوية عن طريق دحرجتها على طواحين مستمرة متعددة الحوامل (مع ما يصل إلى 24 عمودًا) دون استخدام أداة داخلية(مغزل). اعتمادًا على نظام العمل المعتمد ، يمكن أن تستمر هذه العملية مع زيادة سمك الجدار أو تقليله. في الحالة الأولى ، يتم التدحرج بدون شد (أو مع توتر قليل جدًا) ؛ وفي الثانية - مع توتر شديد. الحالة الثانية ، باعتبارها أكثر تقدمًا ، أصبحت منتشرة على نطاق واسع في العقد الماضي ، لأنها تسمح بتخفيض أكبر بشكل ملحوظ ، وتقليل سمك الجدار في نفس الوقت يوسع نطاق الأنابيب المدلفنة مع أكثر اقتصادا - رقيقة الجدران أنابيب.
إن إمكانية ترقق الجدار أثناء التخفيض تجعل من الممكن الحصول على أنابيب بسماكة جدار أكبر قليلاً (في بعض الأحيان بنسبة 20-30٪) في مصنع درفلة الأنابيب الرئيسية. هذا يحسن أداء الوحدة بشكل كبير.
في الوقت نفسه ، في كثير من الحالات ، احتفظ المبدأ الأقدم للعملية ، التخفيض الحر بدون توتر ، بأهميته. ينطبق هذا بشكل أساسي على حالات تقليل الأنابيب ذات الجدران السميكة نسبيًا ، عندما يصبح من الصعب تقليل سمك الجدار بشكل ملحوظ حتى في حالة التوتر الشديد. وتجدر الإشارة إلى أنه يتم تركيب مصانع التخفيض في العديد من ورش درفلة الأنابيب ، والتي تم تصميمها للدرفلة المجانية. ستعمل هذه المطاحن لفترة طويلة ، وبالتالي ، سيتم استخدام التقليل الخالي من التوتر على نطاق واسع.
دعونا نفكر في كيفية تغير سماكة جدار الأنبوب أثناء التخفيض الحر ، عندما لا تكون هناك قوى توتر محورية أو مياه راكدة ، ويتسم مخطط حالة الإجهاد بضغوط انضغاطية. B. JI. كولموغوروف وأ. في هذه الحالة ، تم الافتراض بأن عدم الانتظام * للتشوه لا يؤثر بشكل كبير على التغيير في سمك الجدار ، ولا تؤخذ قوى الاحتكاك الخارجي في الاعتبار ، لأنها أقل بكثير من المقاومة الداخلية. يوضح الشكل 89 تغير منحنيات سمك الجدار من SQ الأولي إلى S المحدد للفولاذ منخفض التقوية اعتمادًا على درجة التخفيض من القطر الأولي DT0 إلى DT النهائي (نسبة DT / DTO) والعامل الهندسي - رقة الأنابيب (S0 / نسبة DT0).
عند درجات صغيرة من التخفيض ، تكون مقاومة التدفق الطولي أكبر من مقاومة التدفق الداخلي ، مما يسبب سماكة الجدار. مع زيادة الإجهاد ، تزداد شدة سماكة الجدار. ومع ذلك ، في نفس الوقت ، تزداد أيضًا مقاومة التدفق إلى الأنبوب. عند قيمة تخفيض معينة ، تصل سماكة الجدار إلى أقصى حد لها ، وتؤدي الزيادة اللاحقة في درجة الانخفاض إلى زيادة أكثر كثافة في مقاومة التدفق الداخلي ، ونتيجة لذلك ، تبدأ السماكة في الانخفاض.
وفي الوقت نفسه ، لا يُعرف عادةً إلا سمك جدار الأنبوب المختزل النهائي ، وعند استخدام هذه المنحنيات ، يتعين على المرء تحديد القيمة المطلوبة ، أي استخدام طريقة التقريب المتتالي.
تتغير طبيعة التغيير في سمك الجدار بشكل كبير إذا تم تنفيذ العملية بالتوتر. كما ذكرنا سابقًا ، يتميز وجود الضغوط المحورية وحجمها بظروف سرعة التشوه في مطحنة مستمرة ، ومؤشرها هو معامل التوتر الحركي.
عند التقليل من التوتر ، تختلف ظروف التشوه لنهايات الأنابيب عن ظروف التشوه في منتصف الأنبوب ، عندما تكون عملية الدرفلة قد استقرت بالفعل. في عملية ملء الطاحونة أو عندما يخرج الأنبوب من المطحنة ، فإن أطراف الأنبوب لا ترى سوى جزء من التوتر ، ويتم التدحرج ، على سبيل المثال ، في الحامل الأول حتى يدخل الأنبوب إلى الحامل الثاني ، بشكل عام بدون شد . نتيجة لذلك ، فإن نهايات الأنبوب تتكاثف دائمًا ، وهو عيب في عملية تقليل التوتر.
قد تكون كمية القطع أقل بقليل من طول النهاية السميكة بسبب استخدام تفاوت زائد لسمك الجدار. يؤثر وجود النهايات السميكة بشكل كبير على الاقتصاد في عملية الاختزال ، حيث يتم قطع هذه النهايات وهي تكلفة باهظة للإنتاج. في هذا الصدد ، يتم استخدام عملية الدرفلة مع التوتر فقط في حالة الحصول على أنابيب بطول يزيد عن 40-50 مترًا بعد التخفيض ، عندما يتم تقليل الخسائر النسبية في التشذيب إلى المستوى المميز لأي طريقة درفلة أخرى.
تتيح الطرق المذكورة أعلاه لحساب التغيير في سمك الجذع تحديد معامل الاستطالة في النهاية لكل من حالة الاختزال الحر وحالة التدحرج تحت التوتر.
مع ضغط يساوي 8-10٪ ، ومع معامل توتر بلاستيكي يتراوح من 0.7 إلى 0.75 ، تتميز قيمة الانزلاق بالمعامل ix = 0.83-0.88.
من خلال النظر في الصيغتين (166 و 167) ، من السهل معرفة كيف يجب مراعاة معلمات السرعة بالضبط في كل حامل حتى يستمر التدحرج وفقًا لنظام التصميم.
يحتوي المحرك الجماعي للبكرات في مطاحن التخفيض في التصميم القديم على نسبة ثابتة من عدد دورات البكرات في جميع الحوامل ، والتي في حالة معينة فقط للأنابيب من نفس الحجم يمكن أن تتوافق مع وضع الدرفلة الحرة. سيحدث تقليل الأنابيب من جميع الأحجام الأخرى بأغطية مختلفة ، وبالتالي ، لن يتم الحفاظ على وضع التدحرج المجاني. من الناحية العملية ، في مثل هذه المطاحن ، تستمر العملية دائمًا مع القليل من التوتر. يسمح محرك الأسطوانة الفردي لكل حامل مع الضبط الدقيق لسرعته بإنشاء أوضاع شد مختلفة ، بما في ذلك وضع التدحرج المجاني.
نظرًا لأن التوترات الأمامية والخلفية تخلق لحظات موجهة في اتجاهات مختلفة ، فإن عزم الدوران الكلي لللفات في كل حامل يمكن أن يزيد أو ينقص اعتمادًا على نسبة قوى الشد الأمامية والخلفية.
في هذا الصدد ، فإن الظروف التي توجد فيها الأجنحة الأولية والأخيرة ليست هي نفسها. إذا انخفضت لحظة التدحرج في الموقف الأول بسبب التوتر مع مرور الأنبوب عبر المواقف اللاحقة ، فيجب أن تكون لحظة التدحرج في المواقف الأخيرة ، على العكس من ذلك ، أعلى ، نظرًا لأن هذه الحوامل تعاني بشكل أساسي من التوتر الخلفي. وفقط في المدرجات الوسطى ، نظرًا للقيم القريبة للتوتر الأمامي والخلفي ، فإن لحظة الدوران في حالة الثبات تختلف قليلاً عن تلك المحسوبة. في حساب القوة لوحدات محرك المطحنة التي تعمل تحت الشد ، يجب ألا يغيب عن الأذهان أن لحظة التدحرج تزداد لفترة وجيزة ، ولكن بشكل حاد للغاية ، أثناء فترة التقاط الأنبوب بواسطة البكرات ، وهو ما يفسره الاختلاف الكبير في سرعات الأنبوب والقوائم. يمكن أن يتسبب الحمل الأقصى الناتج ، والذي يتجاوز أحيانًا الحمل الثابت بعدة مرات (خاصة عند التقليل مع التوتر العالي) ، في إتلاف آلية القيادة. لذلك ، في الحسابات ، يتم أخذ حمولة الذروة هذه في الاعتبار عن طريق إدخال المعامل المناسب ، الذي يساوي 2-3.
حيث ، p هو رقم التكرار الحالي ؛ vt هي السرعة الكلية لانزلاق المعدن على سطح الأداة ؛ vn هي السرعة الطبيعية لحركة المعدن ؛ wn هي السرعة العادية للأداة ؛ ش - إجهاد الاحتكاك
- إجهاد الخضوع كدالة لبارامترات المعدن القابل للتشوه عند نقطة معينة ؛ - الجهد المتوسط؛ - شدة معدل الإجهاد. x0 - معدل إجهاد الضغط الشامل ؛ Kt - عامل جزائي لسرعة انزلاق المعدن فوق الأداة (محدد بواسطة طريقة التكرار) Kn - عامل جزائي لاختراق المعدن في الأداة ؛ م - اللزوجة المشروطة للمعدن ، المكررة بطريقة التقريب الهيدروديناميكي ؛ - توتر الشد أو الماء الراجع أثناء التدحرج ؛ Fn هي منطقة المقطع العرضي لنهاية الأنبوب التي يتم تطبيق التوتر أو الدعم عليها.
يتضمن حساب وضع سرعة التشوه توزيع حالة التشوهات على طول المدرجات على طول القطر ، والقيمة المطلوبة لمعامل التوتر البلاستيكي وفقًا للحالة Ztot ، وحساب معاملات الرسم ، وأقطار اللفائف وسرعة الدوران لمحركات الدفع الرئيسية ، مع مراعاة ميزات تصميمها.
بالنسبة للأعمدة الأولى للمطحنة ، بما في ذلك القاعدة الأولى التي تدحرج ، وللأخير ، الموضوعة بعد الركيزة الأخيرة ، لفات ، معاملات الشد البلاستيكي فيها Zav.i أقل من Ztot المطلوبة. نظرًا لمثل هذا التوزيع لمعاملات الشد البلاستيكي على جميع حوامل المطحنة ، فإن سمك الجدار المحسوب عند الخروج منه أكبر من اللازم على طول مسار الاختزال. من أجل التعويض عن قدرة السحب غير الكافية لبكرات المدرجات الموجودة في الأول وبعد المدرجات الأخيرة التي تم لفها ، فإن الحساب التكراري ضروري للعثور على مثل هذه القيمة Ztot التي تكون سماكة الجدار المحسوبة والمحددة عند الخروج من الدولة هي نفسها. كلما زادت قيمة المعامل الإجمالي المطلوب للتوتر البلاستيكي وفقًا للحالة Ztotal ، زاد الخطأ في تحديده دون الحساب التكراري.
بعد أن قامت الحسابات التكرارية بحساب معاملات الشد البلاستيكي الأمامي والخلفي ، وسمك جدار الأنبوب عند مدخل ومخرج خلايا التشوه على طول حوامل مطحنة الاختزال ، نحدد أخيرًا موضع الحامل الأول والأخير التي تدحرجت.
بالطبع ، يتم تحديد دحرجة القطر من خلال الزاوية المركزية qk.p. بين المحور الرأسي للتناظر لأخدود التدحرج والخط المرسوم من مركز الممر ، يتزامن مع المحور المتداول إلى نقطة على سطح أخدود المرور ، حيث يقع الخط المحايد لمنطقة التشوه على سطحه ، تقع بشكل تقليدي بالتوازي مع محور الدوران. تعتمد قيمة الزاوية qk.p. ، أولاً وقبل كل شيء ، على قيمة معامل Zset الخلفي. والجبهة Zper. وكذلك المعامل
اغطية.
تحديد قطر الدرفلة بقيمة الزاوية qk.p. عادة ما يتم إجراؤه من أجل عيار ، له شكل دائرة مع مركز في محور التدحرج وقطر يساوي متوسط قطر عيار Dav.
أكبر الأخطاء في تحديد قيمة قطر الدحرجة دون مراعاة الأبعاد الهندسية الفعلية للممر ستكون في الحالة عندما تحدد ظروف التدحرج موضعه إما في الجزء السفلي أو عند حافة الأخدود. كلما زاد اختلاف الشكل الحقيقي للعيار عن الدائرة المقبولة في الحسابات ، زاد هذا الخطأ أهمية.
أقصى مدى ممكن لتغيير القيمة الفعلية لقطر لفات العيار هو قطع لفة. كلما زاد عدد اللفات التي تشكل عيارًا ، زاد الخطأ النسبي في تحديد قطر الدرفلة دون مراعاة الأبعاد الهندسية الفعلية للعيار.
مع زيادة التخفيض الجزئي لقطر الأنبوب في العيار ، يزداد الفرق بين الشكل والمستدير. وبالتالي ، مع زيادة تقليل قطر الأنبوب من 1 إلى 10٪ ، يزداد الخطأ النسبي في تحديد قيمة قطر الدرفلة دون مراعاة الأبعاد الهندسية الفعلية للعيار من 0.7 إلى 6.3٪ لمدة 2 - الأسطوانة ، 7.1٪ لثلاث بكرات و 7.4٪ - للحامل "المتداول" chotirio-roll عندما ، وفقًا للظروف الحركية للدرفلة ، دحرجة القطر الموجود على طول الجزء السفلي من العيار.
زيادة متزامنة في نفسه