Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты ____________________________________________________________________ 333   h a x Lxh h /  , (7) где а h – степенной показатель формы очага деформации (для роликов принимается а h =2); x – текущая координата рассматриваемого сечения. Схема решения включала два внешних цикла. На первом цикле была организована процедура расчета параметров процесса в зави- симости от минимально необходимого числа оборотов обода: об пр в п об D Rn V h n 30   , (8) где h  – суммарное обжатие профиля; п V – скорость подачи верхнего ролика; в n – частота вращения роликов (об/мин); об D – диаметр обода колеса. На втором, внутреннем, цикле определялись параметры процесса в течение одного оборота обода, при этом обжатие на текущем i-ом шаге (например, 15°) определялось по сле- дующей зависимости    п пр в об об V Rn D h i 30 . (9) В целом, представленные выше зависимости в сочетании с расчетом параметров сече- ния заготовки составили полный алгоритм по автоматизированному расчету энергосиловых параметров процесса профилировки ободьев колес. Для проверки адекватности предложенной численной математической модели была разработана конечно-элементная модель процесса. При этом использовалась расчетная схе- ма, которая представляла собой заготовку и два рабочих ролика с калиброванной бочкой. Непосредственно моделирование процесса было выполнено для заготовки диаметром 524 мм из стали 08сп. Модель имела следующие граничные условия: верхний ролик имел одну вра- щательную степень свободы и перемещения, нижний ролик – только одну вращательную степень свободы. Результаты и обсуждение В результате реализации численной модели были получены зависимости силы профи- лирования от толщины металла обода колеса (рис. 3,а). Из анализа видно, что с увеличением толщины листов сила увеличивается. Так, например, при увеличении толщины листа с 3 мм до 7 мм (в 2,3 раза) сила возрастает с 264 кН до 967 кН (в 3,7 раза). На рис. 3,б представлены расчетные зависимости силы профилирования от радиуса роликов, при этом видно, что с увеличением радиуса роликов сила возрастает. При увеличении радиуса ролика с 200 до 400 мм сила возросла в 2,5 раза. Из проведенных расчетов была определена максимальная сила профилирования, ко- торая составила 1,2 МН, при этом момент – 3400 Нм, а мощность – 9,7 кВт. Эти данные были использованы при реконструкции машины ИБО-130. Сила профилирования при конечно- элементом моделировании составила 1,12 МН, что ниже аналогичного значения, полученно- го при численном моделировании на 6,7%, что свидетельствует об адекватности предложен- ной модели и возможности её использования при проектировочных расчетах.