Разработка математической модели проектирования новых видов профилей высокой жесткости на основе методики оценки прочностных свойств гнутых профилей
Анализ направлений в решении задач по экономии металла, снижению удельной металлоемкости машин и строительных конструкций, трудоемкости изготовления и повышению эффективности их эксплуатации. Разработка методов проектирования профилей высокой жесткости.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 27,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВЫХ ВИДОВ ПРОФИЛЕЙ ВЫСОКОЙ ЖЕСТКОСТИ НА ОСНОВЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ
профиль жесткость металл
Е.А. Анисимова, Н.М. Локотунина
(ГОУ ВПО «Магнитогорский
государственный технический университет им.
Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Челябинская область,
Россия, vendetta-katya@mail.ru)
Процесс профилирования в валках является весьма прогрессивной разновидностью технологии обработки металлов давлением, который позволяет получать гнутые профили различной конфигурации поперечного сечения. Одним из главных направлений в решении задач по экономии металла, снижению удельной металлоемкости машин и строительных конструкций, трудоемкости изготовления и повышению эффективности их эксплуатации является широкое производство и использование гнутых профилей проката во всех отраслях.
Преимущественным спросом в тяжелом и транспортном машиностроении для обшив грузовых цельнометаллических вагонов и полувагонов, балок мостовых кранов, корпусов шахтных вагонеток пользуются профили высокой жесткости (ПВЖ), изготавливаемые в листопрокатном цехе № 8 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ЛПЦ-8 ОАО «ММК»). Одним из востребованных является профиль 1590Ч6Ч1535Ч40,8Ч4,8 мм, применяемый в конструкции полувагона в качестве крышки люка.
При производстве данного вида профиля важную роль играют пластические свойства заготовки, а для потребителей наиболее важными являются характеристики прочности и жесткости готового профиля. На сегодняшний день данный вид профиля не удовлетворяет требованиям потребителей по эксплуатационным параметрам. С помощью Microsoft Excel разработана программа для решения задачи оптимизации на основе методики оценки прочностных свойств гнутых профилей.
Однако, данная методика не учитывает влияние конфигурации разрабатываемого профиля на стойкость валков, с низкой стойкостью которых в настоящее время столкнулись в ЛПЦ-8 ОАО «ММК».
От величины и места износа валков зависят геометрия профиля, настройка профилегибочного стана, его производительность [1]. Факторы, влияющие на срок службы валков, представлены на рисунке 1.
Для анализа стойкости валков собран массив данных, включающий в себя количество прокатанного металла и соответствующие ему показатели временного сопротивления разрыву, числа мест изгибов на профиле, а также ширины, высоты и длины гофра.
С помощью функции анализа данных выполнен множественный регрессионный анализ и получено уравнение регрессии, показывающее зависимость стойкости валков от различных параметров:
, (1)
где В - количество отформованного металла до перевалки валков, т;
- временное сопротивление разрыву, Н/мм2;
- число мест изгибов на профиле;
- высота гофра;
- ширина гофра, мм;
Полученное уравнение регрессии можно считать статистически надежной аппроксимацией исследуемой зависимости, так как рассчитанное число Фишера Fр = 4,57 больше табличного F [0,05; 5; 21] = 2,69.
С помощью полученной зависимости была усовершенствована методика оценки прочностных свойств гнутых профилей, включающая в себя [2]:
- Относительный показатель прочности. Данный показатель, который принимаем в качестве целевой функции [3]:
, (2)
где , - момент сопротивления соответственно проектируемого и базового профилей, см3;
, - сопротивление металла деформации соответственно проектируемого и базового профилей, Н/мм2.
- Сопротивление металла деформации для соответствующего профиля определяем как приведенную характеристику [5]:
, (3)
где - площадь поперечного сечения всего профиля, мм2;
- площадь поперечного сечения i-ого участка, мм2;
- интенсивность напряжения на i-ом участке профиля, Н/мм2;
- количество участков, на которые разбит профиль.
- Интенсивность напряжения на i-ом участке профиля:
, (4)
где - интенсивность деформации, рассчитываемая по формуле:
, (5)
где - разность между конечной и начальной шириной гофра, мм.
Варьируемыми параметрами выбраны элементы гофров жесткости: высота () и ширина гофра (), толщина заготовки (S), внутренний () и наружный () радиусы скругления.
В качестве ограничений использован комплекс показателей, учитывающий конструкционные особенности профиля: ; ; ; ; ; .
Длину гофра уменьшили с 1535 мм до 1525 мм по требованию заказчика.
При решении задачи оптимизации приняты ограничения, учитывающие пластические свойства металла:
, (6)
где - cтепень использования запаса пластичности при профилировании;
- относительное удлинение металла при испытании на растяжение.
Размещено на http://www.allbest.ru/
, (7)
где - усредненный показатель степени использования запаса пластичности металла готового профиля;
- предельное значение степени использования запаса пластичности по сечению профиля.
Полученная в работе зависимость стойкости валков от различных параметров (1) была принята в качестве ограничений.
В результате решения задачи оптимизации определены основные геометрические характеристики и характеристики прочностных и пластических свойств металла профиля и получена рациональная конфигурация ПВЖ с увеличенной шириной гофра до 130 мм, уменьшенными периодом до 1525 мм и толщиной до 4,5 мм.
Производство данного вида профиля приведет к снижению металлоемкости изделий при повышенной прочности и жесткости металла, сто играет важную роль для потребителей проката.
Литература
1. Филимонов С.В. Метод, расчеты и технология интенсивного деформирования в роликах гнутых профилей типовой номенклатуры / С.В. Филимонов, В.И. Филимонов. Ульяновск: УлГТУ, 2004. 246 с.
2. Разработка новой конфигурации профилей высокой жесткости на основе методики оценки эксплуатационных свойств. / Е.А. Анисимова, Н.М. Локотунина, Н. Г. Шемшурова // Вестник национального технического университета «ХПИ». Сборник научных трудов. Тематический выпуск: Новые решения в современных технологиях. - Харьков: НТУ «ХПИ - 2010. - №42. - 152 с.
3. Методика определения показателя прочности холодногнутого профиля. / Н.Г. Шемшурова, О.В. Ионова, Н.М. Локотунина, Е.М. Сололдова // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Межрегиональный сборник научных трудов. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. С. 215-219.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование участка по изготовлению гнутых профилей, технологического процесса их изготовления. Расчет ширины заготовок для профилей, оптимизация раскроя материала. Разработка формующих роликов. Расчет технико-экономических показателей участка.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 03.02.2012Производственная технология изготовления гнутых профилей, их механические свойства и применение. Уголок алюминиевый анодированный, нержавеющий и равнополочный. Механические свойства заготовки при профилировании, механический запас пластичности металла.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.08.2014Характеристика сортамента, техническое описание оборудования: стеллажа, тележки, разматывателя, плавильной и стыкосварочной машин, петлеобразователя, рольганга, шлеппера и укладчика. Описание процесса производства замкнутых сварных гнутых профилей.
курсовая работа [306,1 K], добавлен 08.12.2017Обзор конструкций клетей для прокатки сортовых профилей с максимальным диаметром до 40 мм. Описание конструкции разработанной прокатной клети. Расчет приводного вала на прочность. Расчет двухрядных сферических роликоподшипников на долговечность.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 04.05.2010Анализ систем автоматизации технологического процесса производства и использования алюминиевых профилей. Требования к системе управления и параметрам, подлежащим регулированию и сигнализации. Разработка принципиальных схем измерения и управления.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 07.09.2014Профилирование лопатки первой ступени турбины высокого давления. Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора. Профилирование решеток профилей рабочего колеса по радиусу. Расчет и построение решеток профилей РК турбины на ПЭВМ.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.02.2012Расчет параметров потока и построение решеток профилей ступени компрессора и турбины. Профилирование камеры сгорания, реактивного сопла проектируемого двигателя и решеток профилей рабочего колеса турбины высокого давления. Построение профилей лопаток.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 27.02.2012Конструкция и принцип действия исполнительной машины. Расчет цилиндрической, конической и червячной зубчатых передач. Конструирование приводного вала. Выбор насосной установки. Разработка механизма зажима трубы. Изготовление шестерни привода транспортера.
дипломная работа [788,7 K], добавлен 20.03.2017Прокатка заготовки и сортовых профилей на валках врезными углублениями на бочке - ручьями. Расчет размеров и формы калибров валков с учетом возможного обжатия за каждый проход и заполнение металлом калибров. Выбор максимального обжатия, длина раската.
контрольная работа [65,2 K], добавлен 17.01.2016Разработка методики предварительной оценки конструкторско-технологической эффективности кольцевых сверл. Этапы проектирования режущей части кольцевого сверла. Анализ сил резания, тепловых потоков и температур, виброактивности при кольцевом сверлении.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 09.11.2016Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора. Параметры потока в межвенцовых зазорах ступени в среднем, периферийном и втулочном сечении. Определение размеров камеры сгорания. Расчет выходной патрубка - осерадиального диффузора.
курсовая работа [741,3 K], добавлен 27.02.2012Изучение теоретических основ нарезания зубчатых колес методом обкатки зубчатой рейкой. Построение профилей колес с помощью прибора. Фрезерование зубьев цилиндрического колеса. Форма зуба в зависимости от смещения. Положение рейки относительно колеса.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 04.06.2009Особенности проектирования подошв обуви, оценка ее долговечности, стойкости к механическим факторам износа, разновидности дефектов. Суть метода определения деформационных и прочностных характеристик низа обуви на основе конечно-элементного анализа.
автореферат [1,4 M], добавлен 24.08.2010Разработка конструкции фрезерного станка для обработки алюминиевых и пластиковых профилей "импост". Исследования конструкции на жесткость и виброустойчивость в CAE-системе ANSYS. Основные тенденции развития конструкций узлов и механизмов станков.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 23.12.2013Описание способов достижения высокой конструктивной прочности железного изделия. Основные формы осуществления мартенситного превращения. Описание относительных температур для различных видов стали. Характеристика стальных изделий с высокой пластичностью.
реферат [19,8 K], добавлен 14.12.2008Методика определения основных размеров кулачкового механизма, построение его теоретического профиля и практического профилей. Особенности проектирования и конструирование элементов привода. Порядок проверки вала на установленную и статическую прочность.
курсовая работа [138,7 K], добавлен 26.02.2010Назначение трубного электросварочного стана цеха гнутых профилей ПАО "Северсталь" для производства профильных труб с максимальной толщиной стенки. Анализ устройства мостового электрического крана, его назначение, техническое обслуживание и ремонт.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 24.05.2015Расчет параметров потока и построение решеток профилей для компрессора и турбины. Профилирование рабочей лопатки компрессора, газодинамический и кинематические параметры профилируемой ступени на среднем радиусе. Кинематические параметры ступени турбины.
практическая работа [2,1 M], добавлен 01.12.2011Крупные изобретения конца XVIII в. в металлургии. Экономичность процесса производства прессованием профилей сложной формы и сечений. Упругая, пластическая и холодная деформация металла. Классификация методов обработки металлов давлением. Роль силы трения.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 08.05.2012Требования к способам и технологии сварки. Процесс проектирования конструкции балки: подбор стали, определение из условия прочности сечения профилей. Расчет расхода сварочного материала. Основные правила техники безопасности при проведении работ.
курсовая работа [545,5 K], добавлен 03.04.2011
