автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.04, диссертация на тему:Обоснование и разработка устройства для деформационного разрезания труб

о

х ^ ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

МЕТАДЛШПЧВСКИЯ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

АЛЬ-ХАБЕАЗ МУХАММЕД БАССАМ

УДК 621.965.1:621.774.3

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО РАЗРЕЗАНИЯ ТРУБ

Специальность 05.04.04 - Машины и агрегаты металлургического производства

Автореферат

диссертации на соискание ученоЗ степени кандидата технических наук

Днепропетровск 1993

Работа выполнена в Днепропетровском ордена Трудового Крэсного Знамени металлургическом институте.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Морозекко В.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Гордаенко A.B.

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Алексеенко Г.Я.

Ведущее предприятие - объединение "Днепропетровский

комбайновый завод"

Защита диссертации состоится " ** ')

в часов на заседании специализированного совета Д 068.02.02

при Днепропетровском металлургическом институте пс адресу: 320635, г.Днепропетровск, ГСП, пр.Гагарина, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Днепропетровского металлургического института.

Автореферат разослан " ¿'г.

Ученый секретарь специализированного совета, профессор, доктор технических наук

В.К.Цапко

ВВЕДЕНИЕ

Применение труб в различных мазлнах и технологиях непрерывно расширяется. В мировой практике производство труб различного назначения осуществляется с ограничением их размеров по длине, что приводит к необходимости разрезания труб на заготовки требуемой длины. Существует много способов и устройств для разрезания труб: рездамп, дисковыми фрезами и палами, ленточными пилами, абразивными кругами, кленовыми ра-ущими роликами, сдвигом в штампах а пр. Широко также применятся такие способа разрезания как плазменный, электроэрозионный, лазерный.

Из всех перечисленных методов заслуживает внимания, по нашему мнению, способ разрезания труб клиновыми деформационными роликами (лДР), при котором нет отходов металла в стругску и обеспечивается попутное образование фаски необходимой для последующей сварки труб с фланцами или друг с другом. Поскольку в литературе нет сведений необходимых при конструировании машин предназначенных для разрезки труб в широком диапазоне диаметров, то нами поставлена задача об определении максимального значения сил действующих на КНР в процессе их внедрения в металл. Постановка и решение этой задачи приводится во второй главе диссертации.

Экспериментальные исследования по разрезке труб (КЛР) о методы обработки результатов экспериментальных исследований приведены в третьей главе. В этой же главе приведены эмпирические формулы необходимые для определения конструктивных параметров устройств дгл разрезания труб (КЯ?), а также сведения необходимые для прочностных расчетов клиновых роликов.

Обоснование расчетной схемы устройства, разработка кинематической схемы и конструктивное обоснование важнейших узлов, приведены в четвертой главе. Здесь рассмотрены уравнения центробежного привода (КНР) и выведена формула для определения геометрических параметров рычагов и усилителя, а такке выведена формула для определения масс ползуна с роликом и масс создающих при вращения барсбано сиьч инерции, которые приводят в движение ползуна с роликами. Принципиальная схема устройства приведена на рис.4.1.

3 конце диссертационной роботы приведены общие выводи я список использованной литерзтуры.

ОБЩАЯ ХАРШЕШСТИКА РАБОТЫ

Актуальность рвботы. Широкий ассортимент труб подлежащих разрезанию на мерные длины требует использования большого количества разнообразных инструментов и устройств с помощью которых разделение производится, зачастую, малоэффективно, со значительными расходами энергии и материала превращаемого в струи?у или в отхода при оплавлении. Внедрение клинового ролика в трубу не приводит к образованию стружки, а только к пластическому оттеснению металла, что существенно сникает энергозатраты, так как разрезание трубы начинается срезу же при достижении уровня напряжений равных пределу текучести и не требует достпяения уровня напряжений соответствующих уровню временного сопротивления разрыву. Таким образом обосновать актуальность работы можно та), что она относится к разряду работ направленных на создание энерго- и ресурсосберегающих технологий. Актуальность определяется также и тем, что предложенная схема в конструкция устройства позволяют производить разрезку труб практически любых диаметров с толщиной стенки до &4-10 мм, тогда как резка труб СКДР) используется преимущественно для диаметров 5+40 мм. Актуальным является также и то, что использование (КДР) возможно и на металлорежущих станках при нарезании полых тонкостенных деталей.

Цель работы - обоснование и создание нового высокопроизводительного оборудования для разрезания труб в металлообрабатывающих отраслях народного хозяйства.

В соответствии с этой целью в работе решены следующие задачи:

1.Теоретически обоснована и определена рациональная схема автономного привода радиального перемещения каждого КДР, участвующего в разрезании трубы.

2.Теоретически обосновано получение формулы для определения усилий действующих на каждый ролик при внедрении его в металл, что позволило рассчитать значение сил инерции и соотношение плеч рычак-кого механизма для определения движущих сил.

3.Экспериментально в лабораторных,-:, 0 затем и в производственных условиях подтверждены результаты теоретических исследований и расчетов:; расхождение между теоретическими и экспериментальными результатами составляет 10-12*, в сторону занижения последних.

При выполнении настоящей работы автор базировался на трудах: Г.М.Крестешникова, П.М.Гаврилпна, Е.М.Кричевского, В.Н.Морозенко,

В.А.Тимошенко, Е.Д.Сабакина, Ю.Н.Маркина, В.М.Гребеник?, А.И.Эрлиха, А.Е.Матяш, Ю.Н.Алексэндрова и др.

Изучены такяе многие зарубекные источники. .

Диссертация представляет собой обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований выполненных автором за период обучения в аспирантуре Днепропетровского металлургического института с 1989 по 1993 годы. Основные результат изложены в статьях а тезисах докладов, а такяе внедрены в производство.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые поставлена и решена задача по определению сил сопротивления действующих на ролики при внедрении пх в металл трубы. Для получения новых результатов составлены и проанализированы реологические уравнения, которые затем преобразованы в обыкновенные дифференциальные уравнения, в которых учитывалось время действия прилагаемой нагрузки. В результате решения этих уравнений получены формулы для определения сил, затрачиваемых на упругие и на пластические деформации.

Практическая ценность. Использование результатов теоретических и экспериментальных исследований позволило создать устройство для разрезания труб диаметром от 60 до 280 мм с толщиной стенки от 3 до В мм. Экспериментально проверена возможность разрезания труб диаметром 500-600 мм. Обоснована и разработана конструкция (рабочий проект) трубоотрезного станка с инерционным приводом роликов в радиальном направлении, что позволяет производить резку труб со значительными отклонениями от круглости формы без нарушения силового рексма деформвц:м.

Реализация в промышленности. Рабочий проект трубоотрезного станка передан для изготовления Днепропетровскому объединению "Комбайновый 38Е0Д", который использует широкий диапазон диаметров труб для изготовления шпеков и других изделий входящих в конструкции свеклоуборочных комбайнов. ОкидаемыЗ экономический эффект от внедрения одного трубоотрезного станка составляет 214 тыс.руб. в год. При этом высвобождается 6 рабочих и 3 стпнка оснащенных пилами Геллера. Разработанная конструкция трубоотрезного станка монет быть рекомендована к внедрению на трубопрокатных заводах.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались ва .Республиканских конференциях в г.Днепропетровске и Харькове, на научных семинарах энергомеханического факультета металлургического . института, на научных семинарах кафедры технологии машиностроения!

а таксе на научно-практических конференциях производственного объединения "Днепропетровский комбайновый завод".

Цубликацки. Основное содерганпе работы опубликовано в статьях, приведенных в конце автореферата.

Содернанйе работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, обоснование конструкции устройства и его описание изложены в четырех главах диссертации.

Первая глава посвящена краткому анализу способов е устройств для разрезания труб различными способами с применением всевозможных инструментов. Анализ литературных источников показал, что наиболее распространенной технологической операцией является разрезание труб в холодном состоянии на мерные длины в потоке. Изучение различных источников позволило классифицировать применение в промышленности способы разделения труб и полых изделий на мерные длины. Предлагаемая, классификация приведена в таблице I.

Таблица I

Разделение триб и полт илделиО на мерные _[ 3 длины

| Со снятием етруеркй'

/Ъхмия?схие Способы

г:

I'¡треьными резцами

А исходами пияз-ми и фрезами

9лнтраэрощо//№х.

' ^ехтпрарищчеекие способы

-V-

без снятия струэ/скъ

/1еынич>хгие способы

Элнтро-

Ноусобочныни полотнами

АЬрамЬными кругами

гичияее/сие

Плазменные

Лазерное

[ианобымц ршиками

Круч

уениен с

Деформацией £ обои маг

СдЬиюч 6 штампа*

длины

Подробному анализу были подвергнуты способы разделения труб без снятия сгрукки, предпочтение было отдано способу разделения клиновыми роликами. Изучение всех достоинств и недостатков способа показало, что основным недостатком является образование наплывов на надутой 2 внутренней поверхности груб, которые фондируются в результате пластического вытеснения металла внедряющимся в него клином. Подавляющее большинство изученных нами работ посвящено разработке методов борьбы с наплывами, которые образуют утолщение стенки трубы прилегающей к*торцу, что впрочем выгодно в том случае.

если торцы труб сварзваются, так как масса металла подвергаемого нагреву в этом случае увеличивается. Исследованиями различных авторов установлено, что образование наружного наплыва происходит при внедрении клана на глубину 0,45-0,65 толщины стенки, а после этого начинается образование наплыва на внутренней поверхности трубы. В работах А.Е.Матяш исследованы количественные зависимости образования наплывов и поставлены задача для установления оптимальных режимов разрезания при которых эти наплывы минимальны. Однако в силу закона постоянства деформируемых объемов могсно с уверенностью сказать, что при разделении труб и полых изделий-наплывы неизбежны и их суммарный объем будет равен объему металла выдавленного клином.

Поскольку клиновой ролик, а такзе его рабочая зершпна. есть треугольник, высота которого равна толщине стенки трубы, го объем выдавленного пластической деформацией металла будет равен З'Я'Э где в - площадь треугольника- длина окрулкостп. Отсюда следует, что уменьшение деформируемого объяла может быть достигнуто только при уменьшении угла клина.

Ваяным фактором влияющем на процесс разделения труб клиновым инструментом является упрочнение вытесняемого металла в результате пластической деформации, которая не учитывается при определении сил сопротивления внедрении. Из обзора литературных источников следует, что до настоящего времени еще не создана методика теоретичес-вго расчета сил затрачиваемых на внедрение клинового ролика в упруго пластическую среду конечных размеров.

Все-вышеперечисленное позволило поставить следующие задачи:

1. Теоретическое обоснование и постановка задачи для вывода формул определяющих силы сопротивления.

2. Экспериментальное исследование сил сопротивления, пластического течения и упрочнения материала.

3. Разработка принципиальной схемы устройства и конструкции устройства для разделения труб клиновыми роликами с автономны? приводам.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И В130Д РАСЧЕТНЫХ Ф0Р1.1УЛ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕН 1Л СИЛ СОПРОППЗЛ-ГИ^!

Постановка задач::. Из обзорз литературных источников следует, что задача о внедрении клина в упругогластпческое полупространство известна, однако для рассматриваемого етя случая, когда клин внедряется в трубу с тонкой стенхо'1, что способствует образована»

деформационных наплавов на наружной и на внутренней поверхностях, эта задача не отражает истинной картины явлений. В настоящей работе сделана попытка к описанию связей между напряжениями и деформациями с помощью реологических уравнений:

Ц^Ь-ьцМ+ч-е^Н) {21)

где су - девиатор тензора упругих напряжений; «54у - дев а агор тензора напряжений равных сил превызавщих предел текучести

- девиаторы тензоров деформаций; /^и ¿г - модули упругости неупрочненного и. упрочненного металла; Рп - тензор скорости необратимой деформации; Ц - модуль вязкости (пластичности); ( О -время.

. В дополнение к реологическим уравнениям было использовано уравнение сохранения энергии для деформационных процессов

, (2.2)

где и - внутренняя энергия цродеформированного металла;^-плотность; количество тепла выделенного в результате внутреннего трения при деформации.

Из (2.1) и (2.2) следует, что задача о нахождение сил вызывающих упругопластические деформации может быть поставлена в линейном варианте. Для нахождения сил действующих в системе инструмент-изделие мы воспользовались широко используемым в реологии методом операционного исчисления и получила систему обыкновенпых линейных дифференциальных уравнений второго порядка с правой честью:

т,-х, + С (х*-хг) = [)-

где/7?? - масса упруго деформированного металла; тг - масса пластически деформированного металла в момент времен" вредя релаксации; \ - модуль пластичности; Рг_р ~ силы порождающие упругие и пластические деформации; р - частота вынужденных колебаний деформирующей силы (частота вращения); С1 а - коэффициенты жесткости; - фазовый угол; X? - общая деформация; Хг - пластическая деформация; - упругая деформация (= X* - Хг ).

Введя обозначения: щ- т^г--0,1 > -¡¡¡Г

и воспользовавшись методом неопределенных коэффициентов, при нулевых начальных условиях,

получили следующие выражения для деформаций упругопластической

в пластической

i-(P-ct91-2h)

(2,5)

Из анализа (2.4) и (2.5) следует, что наибольшей интерес, с точки зрения определения максимального значения силы сопротивления, представляет первое слагаемое в правой части выражения (2.4).После преобразования его получим

(2.6)

Как следует из анализа этого выражения в нем присутствуют таксе фундаментальные характеристики материалов как масса и собственная частота, что позволяет осуществить введение в расчет модулей упругости 1-го к 2-го рода. Следует отметить, что в расчетной формуле (2.С) отсутствует такоЗ параметр как угол внедряющегося клина, но как было сказано ранее, объем ила масса вытесняемого пластическими деформациям: материала зависит непосредственно от угла внедряющегося клина. Из формулы (2.5) и (2.6) рассчитаны значения усилий Ц для разделения труб с различной толщиной стенки (рис.2.1). Из графика следует, что сопротивление упругому деформировании почти на порядет бсльие сопротивлений пластическому деформированию.

1 f

Р(Н)

3000 г500 2000 1500 1000 500

/ -- \

i \ 1

(t й s

ш I

л

и \

V

2

ч 5 е

Ргг.2.1 Зависимость изменения усилия, действующего на ролик от толщины стенки

толщина стрнки (мм)

3. ЭКСПЕРГО.ЕНТАЛЬЕЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ТРУБ -' • КЛИНОВЫШ ДЕШШРУШШ РОЖКАМИ

Методика проведения эксперимента. Непосредственное измерение усилий действующих не КДР осуществлялось с помощью динамометра конструкции ВНИИ на котором шеето резца крепилась деркавка с роликом необходимой геометрии и размеров (рас.3.1).

Испытыввлись ролики диаметром 60, 80 t: 120 ш, с углом клина 20°, 30° и 40°. Разделялись трубы диаметром 40, 50, 60, 80, 120, 150 и 230 им, с толщиной стенки от I до 8 мм. В зависимости от угла клина рассчитывалась масса выдавленного металла. Собственная частота измерялась резонансным методом с помощью датчиков сопротивления п тензостанции ТА-4. Результаты измерений и вычисленные значения заносились в корреляционные таблицы, а затем обрабатывались методами математической статистики. Из труб, с помощью КДР отделялись кольца (рис.3.2) из которых вырезались заготовки для мнкрошлифов. По поверхности нетравленных мнкрошлифов производилось измерение микротвердости на микротвердомере ПМГ-З. По данным измерений строились графики изменения микротвердости (наклепа) по всему сечению стенки трубы и вглубь от поверхности раздела. Результаты приведены на графике (рис.3.3).

После травления микрошлифа изучались на металлографическом микроскопе ;,№/i-8M.

Фотографирование микроструктуры по кадрам позволило построить деформационную картину от наружной до внутренней стенки трубы.

Установлено, что максимальные пластические деформации наблюдаются на наружном и внутреннем наплывах.

Сопоставление данных тензшетрических, микроскопических исследований, а такке изучение характера распределения мгаро твердости по сечению вдоль поверхности реза показывает, что нарастание усилия сопротивления (КДР) наблюдается до глубины внедрения соответствующего 0,55-0,6 толщины стенки трубы, т.е. до тех пор пока пластическое вытеснение металла происходит навстречу движущемуся клину и на наружной поверхности трубы образуется пластический наплыв. Дальнейшее перемещение клина в стенку трубы не сопровождается резким нарастанием усилия. При достигениь" значения 0,&¿0,85 толщины стенки, пластическое вытеснение полностью направлено на внутренние стенки трубы, которое сопровождается образованием внутренних наплывов. При углублении клина на 0,95+0,98 толщины стенки осевые составляющие силы внедрения создают напряжения разрывающие трубу по кромкам внутреннего наплыва.

.;с.3.1. Комплект аппаратуры тензоствнцаи и набор клиновых » роликов для проведения экспериментальных исследований

Рис.3.2. Кольца отрезанные от труб разных диаметров хлвновдаи деформирующими роликами

(а/***) 300

/ /—

/ I г_

/ =в»

'"Л У

01 02 03 01 05

роеапатьг от побергности раукла (нн)

Рис.3.3. Характер изменения микротвердости по толщине стенки к вглубь по стенке

Полученные экспериментальные данные после пересчета вытесненной массы и измерения собственной частоты, обработаны с. помощью nrirpan'jj мпог.ествеяной линеГ-ной регрессии (REGRE ) на ЭВМ EC-I06I. Программа REGRE позволяет произвести комплексную обработку экспериментальных данных а получить информацию для корреляционного, регрессгонного и дисперсионного анализов.

Уравнение?.! регрессии называют математическую формулу выбранного вида, параметры которой рассчитываются для данной статистики методом наименьшие квадратов. По::ск вида зависимости производился для следующих классов зависимостей:

1. Линейные полиномы

$=А,+А,т,+Агх,+Аз&- (зл)

2. Квадратичные полиномы

3. Показательные функции

Р^е-твт-Хах-0)аи'. (3.3)

Последней класс формул после линеаризации путем логарифмирования сводятся к первому классу.

Выбор этих классов формул обусловлен их универсальным характером, а текке, это касается 3-го класса, близостью процесса разделения труб КдР к процессу резания, при описании которого используется такой вид формул.

Получив результаты обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов с помощью REGRE , можно провести корреляционный анализ, с помощью которого определяются характер и степень влияния факторов на зависимую величину. Показателем взаимосвязи является коэффициент парной корреляции, принимающим значение от -I до +1.

Анализ парных корреляций показал, что все коэффициенты корреляции значимы, т.е. их значения больше критического значения для данной стойкости и отражают наличие существенного влияния выделенных факторов на условие. Все факторы положительно коррелировали с усилием внедрения клина. Наибольшее влияние оказывает перемещение вращающегося дискового клина.

Получены следующие уравнения регрессии (для усилия внедрения КДР) для трех классов зависимостей:

Д = - 1603,06 - 6,3859Щ+ 76360/, + 2,4073 0»; (3.4)

= 1287,13 - 154950П7, + 4568,2/, - 1,2281«) + + 893140/7?,*+ 165460Л' + 1371200 О)*;

(3.5)

(3.6)

Бое голученные уравнения адекватны по критерию Фишера, тлеют высокую долю объясняемой вариации (более 975) и коэффициент мно-яественной корреляции (больше 0,98). Коэффициенты уравнений регрессии значимы по критерию Стьюдента.

.Однако, сопоставление результатов расчета по полученным уравнениям регрессии показало, что в случае линейной регрессии существует область значений факторов, в которой уравнение регрессии дает отрицательное значение, что противоречит физической природе процесса. Квадратное уравнение регрессии устраняет этот недостаток линейного уравнения, однако имеет более сложную и громоздкую форму. Поэтому целесообразно использовать для описания зависимости усилия ( Р ) от выделенных факторов выражение (3.6).

Полученное выражение использовано для расчета деталей при проектирования устройства для разделения труб КДР, а такяе для выбора оптимальных технологических и геометрических параметров процесса. Сопоставление результатов теоретических и 8кспериыентальных исследований показывает, что экспериментальные результаты превышают теоретические на 10-12$, что, по-видимому, объясняется тем, что при постановке теоретических исследований не учитывалось влияние сил трения.

Изучение многочисленных конструкций устройств для разрезания труб клиновыми роликами показали, что во всех, без исключения, используется групповой привод радиального перемещения роликов. Используются механический, гидравлический, пневматический приводы, с помощью которых при шогоролпковых конструкциях все КД? перемещаются в радиальном направлении от периферии к центру одновременно. Это, как показывает опыт, является серьезным недостатком,ток как при разрезке разнотолщпнкых по периметру труб, или эксцентрично смещенных труб, наступит ситуация, когда один ролик уг.е внедрился в трубу, в другой продолжает деформировать трубу расклинивая прорезь и защемляя ролик вышедший своей верзилой в отверстие трубы.

Чтобы исключать этот недостаток, мы предложили использовать „ инерционный привод, который приведен на схеме (рис.4.1) с работает

4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ТРУБ С ГО1МЕНШЕМ КДР

Принципиальна* суема устройства для разрезана труб клиновыми деформирующими роликами

Рис.4.1

следующим образом.

Цилиндрический корпус (I) установлений на направляющие ролики с ребордами вращается относительно неподвижной трубы (7) и угловой скоростью и) . Внутри корпуса ка шарнирах установлены штанги (2). Количество итанг равно числу ГОТ?. На данных рычагах штанг ( гп^ помещены подвикные грузы (3), которые мозшо перемещать вдоль щтапг к изменять тем самым длину плеча "а". 3 нужном положении грузы фиксируются винтами. Из правых, коротких плечах птанг (2) размещены ро-ликовве толкатели, которые входят в ,пазн ползунов (4). При вращении цилиндрического корпусе (I) грузы (3) отклоняются от осп к стенкам под действием сил инерции. Отклонение грузов происходит до тех пор, пека спи не встретятся с упорами (S). Сти упоры настраиваются так, чтобы перемещение роликов (6) прекращалось автоматически после выхода каждого из них во внутреннюю полость трубы. Толкатель короткого плеча зтанги (2) перемещает ползун (4) по направляющим (5),которые расположены на правом торце цилиндрического корпуса (I). К этим ползунам присоединены К£Р, которые могут свободно вращаться относительно собственных осей.

Таким образом кяз?д»й KEP алеет автономный привод радиальной подачи - Sn е Бсе макрогеометрические отклонения, такие как эксцентриситет, разнотолщпнность, окружная волнистссть и пр., будут отслеживаться кат.дым инструментом независимо и при равных условиях.

Пали рассматривается случай разрезания неподвижной трубы тремя роликами, которые ссверзают переносное круговое движение, собственное вращение и поступательное движение в радиальном направлении под действием сил инерции (рис.4.1).

Цилиндрический корпус XI), установленный на направляющие ролики, приводится во вращение с помощью клиноременной передачи. Внутри корпуса, на шарнире, установлена штанга (2),к которой присоединен груз (3) и ползун (4).

При вращении корпуса на груз и на ползун (4) с присоединенным к нему роликом (6) действуют силы инерции, кандая из которых определяется по формуле:

Ри =т-и?-/?) (4.1)

где т - соответствующая масса; СО - угловая скорость; % - расстояние от центра массы до ооей вращения.

Перемещение ролика к центру от действующих сил инерции возмокно лишь в том случае, если:

Для расчета необходимо знать то значение силы, которое будет учитывать противодействие справа, т.е.

' т1 ' (4.3)

Б том случае, если $ = а Пр= ^

РогйстЬ. -ПЬ(1)% -тяр.ш2я< (4.4)

Таким образом значение радиальной силы внедряющей ролик в трубу для приведенной схема можно определить по формуле:

Рй (4.5)

Подставляя численные значения из реальной конструкции, получим

Ря = • 625 • 0,25(15-5) = 5458,75Б = 546,88 кг

Развиваемое усилие достаточно, чтобы производить разрезку труб КДР с толщиной стенки до 5 мм. В случае необходимости получения больших усилий производят подиастройку путем смещения грузов влево по штанге изменяя тем самым плечо "а". Местоположение роликов (6) изменяемся автономной установкой ползунов.

Основные выводы

1. Установлено, что наиболее экономичным способом разделения

труб, с толщиной стенки 1-8 п.т, на мерные длины является разрезка с применением клиповых деформирующих роликов, которые должны и?,:етъ автономный привод для предотвращения их прездевременной поломки из-за перегрузок.

2. Предложен метод теоретического определения и анализа сил сопротивления внедрению (¡СДР) в у пру го пластическую среду конечной толщины. Математическая модель процесса внедрения клина содержат реологические уравнения от которых совершен переход я системе обыкновенных даф5еревц::альннх уравнений с' переменными коэффициентами п с по:.-"оцьв которых получены расчетные форлуля для определения сил затрачиваемых на упругие и пластические деформации. При этом такие установлено, что пластические деформации и напряжения при которых они протекают существенно зависят от времени действия деформирующей силы.

3. Теоретическими исследованиями установлено, что на преодоление упругих сопротивлений затрачивается усилие составляющее примерно 97+£8£ от общей силы сопротивления, а оставшаяся часть используется для поддернанпя напряжений вызывающих пластическое течение металла в данных конкретных условиях нагрухения. Установлено такне, что упругие сопротивления возрастают по мере роста собственной частоты разрезаемой трубы, что напрямую связано с контактной кесткостью деформационного объема, т.е. с фпзико-механиче-скпын свойствами материала трубы.

4. Разработана методика экспериментальных исследований по определению радиальных усилий действующих на трубу и на ролик в процессе деформационного внедрения. Методика включает в себя тензо-метрические измерения сил и тока двигателя, металлографический анализ характера деформаций по толщине стенки трубы, измерение микротвердости вглубь от поверхности разделения клином по всей длине контакта с роликом.

5. Результаты' экспериментальных исследований обработаны с помощью методов математической статистики на ЭВМ по стандартной программе "РЕаЙВ в результате чего получены эмпирические формулы для определения усилий действующих на ролек при его внедрении в стенку трубы. Сравнительный анализ показал, что определение силы по эмпирическим формулам на 10-15* превышает значение спл определяемых по формулам теоретическим. Такое расхождение, по-видимому,

объясняется тем, что в постановке теоретической части не учитывались силы трения.

6. Предложено в разработано устройство для разрезения. труб диаметром до 300 мм с помощью КДР. При этом выполнено условие соблюдения автономности радиального перемещения каядого К£Р.Наиболее подходяща/ для этих условий оказался инерционный привод. Основные параметры привода рассчитывались из условия необходимости преодоления сил сопротивления, которые определялись из полученных эмпирических форцул. Проведенные испытания подтвердили правильность сделанных выводов и работоспособность предложенной конструкции.

7. Выполнен рабочий проект трубоотрезного устройства, который принят объединением "Днепропетровский комбайновый завод" для внедрения. Ожидаемый экономический ?сфект от внедрения составляет 214 тыс.рублей.

. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. В.Н..Морозенко, М.Б.Аль-Хаббаз. Разделение труб с индивидуальным приводом инструмента//!.1етзллургическая с горнорудная промыпленность,- 1992, - S 2(164). - С.55-56.

2. В.Н.Морозенко, А.Г.Ясев, М.Б.Аль-лаббаз. Определение силы сопротивления деформации при разрезании труб //Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1992.-.4 2(164). - С.24-26.

3. М.Б.Аль-Хаббаз, Е.П.Шилое. Экспериментальные исследования труб вращающимися дисковыми клиньями. - К.,I9SI. - 7с.-¿en. в УкрНЖ-ГШ, S 828-IK91.

4. В.Н.Морозенко, М.Б.Аль-Хаббаз. Определение силы сопротивления деформации при разрезании труб: Тез.докл.?есл.науч.-техн.конф. "Прогрессивная технология машиностроения"; - Днепропетровск. 1992. - С.20-21.

5. В.Н.'¡орозенко, М.Б.Аяь-Хаббаз. Устройство для разрезания труб клиновыми деформирующими роликами; Тез.докл. Респ. науч.-техн.конф. "Прогрессивная технология :.:ал:иностроенся": -Днепропетровск. 1992. - С.24-26.

. 6. Положительное решение на заявку Jí 4829940/02/С59579. Способ комбинированной обработки роликами / В.Н.Морозенко, З.В.Троско, ¡Л.Б.Аяь-Хаббаз. Принято 29.10.91.