Разработка математической модели области внеконтактной деформации при производстве гнутых гофрированных профилей

• Автор: Храбров, Василий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Елава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования
1.1. Описание проблемы
1.2. Существующие методики определения размеров области плавного перехода
1.3. Производство гнутых гофрированных профилей
1.4. Выводы
Глава 2. Теоретическое исследование области внеконтактной деформации заготовки при профилегибке
2.1. Анализ формоизменения заготовки в межклетьевом пространстве стана
2.2. Определение размеров области внеконтактных деформаций для профилей с трапециедальными гофрами при формовке в первой деформирующей клети
2.2.1. Определение работы внешних сил
2.2.2. Определение работы внутренних сил
2.2.3. Определение размеров области внеконтактных деформаций
2.2.4. Методика расчета размеров области внеконтактных деформаций в первой
деформирующей клети для профилей с трапециедальными гофрами
2.3. Исследование области внеконтактных деформаций полосы
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальные исследования
3.1. Исследование процесса профилирования на станах НЮ, Н20, Н44, Н60
3.2. Результаты экспериментов по исследованию процесса профилирования гнутых гофрированных листов
3.3. Повышение стабильности процесса профилирования
3.4. Экспериментальная установка
3.5. Результаты исследований поведения полосы на экспериментальной установке
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Разработка методики определения параметров профилегибочных станов
4.1. Параметры необходимые для проектирования профилегибочного стана
4.2. Методика определения предельного угла подгибки и межклетьевого расстояния
4.3. Выводы по главе
Глава 5. Внедрение результатов работы
5.1. Профилегибочные станы для прокатки гофрированных профилей
5.1.1 .Профилегибочный стан для производства профнастила НЮ
5.1.2. Профилегибочный стан для производства профнастила Н20
5.1.3. Профилегибочный стан для производства профнастила Н44
5.1.4. Профилегибочный стан для производства профнастила Н60
5.3. Выводы по главе:
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Список литературы

В настоящее время в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, строительство, авиационная промышленность, производство товаров народного потребления, находят все большее применение изделия в виде тонкостенных профилей различного сечения. Основными преимуществами таких изделий являются высокая прочность и жесткость при незначительном весе.
Наиболее эффективным способом получения профильных изделий является профилирование на профилегибочных станах. Сущность процесса профилирования заключается в последовательном изгибе полосового или ленточного материала при прохождении его между несколькими парами вращающихся навстречу друг другу валков, форма которых переносится на листовой металл.
Основными преимуществами профилирования на профилегибочных станах, по сравнению с другими методами получения гнутых профилей, являются: высокая производительность, возможность получения профилей практически неограниченной длины, высокое качество поверхности изделий, возможность применения заготовки с предварительно нанесенным на нее защитным и декоративным покрытиями. По сравнению с гибкой полос в штампах профилирование отличается более высокой производительностью и возможностью получать изделия любой длины. Прессованные профили обычно дороже и не всегда доступны в серийном и мелкосерийном производстве.
В основе технологического процесса профилирования лежит калибровка валков. Задача калибровки — получение из плоской исходной заготовки профиля заданной конфигурации. Формирование качественного профиля за наименьшее количество проходов является одним из основных показателей рациональности калибровки. Кроме калибровки качество получаемых профилей зависит от конструкции профилегибочного стана и его параметров:
диаметра инструмента, межклетьевых расстояний, а так же от механических характеристик материала используемого в качестве заготовки.
Одним из широко распространенных типов гнутых профилей являются гнутые гофрированные листы с трапециедальными гофрами или профнастил. Профнастил широко применяется в строительстве в качестве кровельного и облицовочного материала, материала для несъемной опалубки при устройстве перекрытий и д.р.
Производство профнастила на профилегибочных станах имеет свои особенности. Ввиду большой ширины используемой заготовки, при формировании профиля образуются большие плоские участки по краям листа. Из-за наличия данных плоских элементов поведение полосы при получении гнутых гофрированных профилей отличается от поведения полосы при получении профилей типа уголков и швеллеров. Поэтому методы расчета калибровки и параметров оборудования для уголковых и швеллерных профилей не применимы к профилям типа гофрированных листов.
Как правило, для производства одного и того же типа профнастила используют металл различной толщины с разными значениями предела текучести, с различными типами покрытия. Часто переход на материал с другими характеристиками приводит к появлению дефектов на готовых изделиях и требует перенастройки оборудования для их устранения.
Исследование процесса профилирования показало, что изменение параметров материала заготовки оказывает основное влияние на поведение профилируемой полосы не в очаге деформации, где металл контактирует с валками рабочей клети и ограничен формой калибра, а в межклетьевом пространстве стана перед клетями, в которых начинается формирование гофр. Также было замечено, что применение различных по толщине и пределу текучести заготовок вызывает изменение размеров и формы области внеконтактных деформаций полосы.
Исходя из этого, был сделан вывод, что от поведения профилируемой заготовки в пространстве между клетями стана и размеров области

X -е£3 £Э»- <5 XI
"7 ■— - 03 1

,, у Ркр
А-А

Рис.2.12. Расчетная схема
Для нахождения силы ^необходимой для сближения кромок полосы
воспользуемся методом предложенным С.П.Тимошенко [44].
Рассмотрим балку (рис.2.12) узкого плоского поперечного сечения, нагруженную силой Ркр. Левый конец балки жестко закреплен, правый имеет
возможность перемещаться только вдоль оси ОУ. Если сила мала, то изгиб балки происходит только в вертикальной плоскости и эта форма изгиба будет устойчивой. Однако если сила Ркр увеличивается, достигается ее предельное
значение, при котором изгиб вертикальной плоскости становится неустойчивым. Тогда балка выпучивается в боковом направлении и могут иметь место большие поперечные прогибы при весьма малом увеличении нагрузки. Это предельное значение Ркр называется критической нагрузкой
[44].
Критическая нагрузка определяется путем рассмотрения потенциальной энергии системы. Какой-либо боковой прогиб балки сопровождается увеличением энергии деформации. После малого бокового выпучивания мы имеем не только деформацию изгиба в вертикальной плоскости, которую