книги / Теория волочения

стержня оправки. Вставив пружинный или гидравлический дина­ мометр между этим упором и замком стержня оправки, можно определить силу, действующую на стержень. Если упор уста­ новить невозможно, для определения сил волочения полых про­ филей можно применить рамку с траверсой для замка оправки, эскиз которой показан на рис. 211.

Механические динамометры используют принцип действия меха­ нического индикатора, и конструкция их пояснений не требует.

На рис. 212 показан меха­ нический динамометр, приме­ ненный Е. В. Пальмовым и М. К. Гурьяновой для исследо­ вания сил при волочении сталь­ ной проволоки [1].

На рис. 213 приведен меха­ нический динамометр, приме­ ненный Л. Е. Альшевским для исследования сил волочения стальных труб [2].

Гидравлические динамометры получили значительное распро­ странение для определения сил волочения непосредственно на волочильных машинах. На рис. 214 показано устройство гидрав­

Рис. 216. Схема гидравлического динаРис. 217. Схема волокодержателя с гидра мометра с шарнирным волокодержавлическим датчиком

телем:

что b — 2а. Поэтому сила волочения Р создает в датчике давле-

На рис. 216 показана схема гидравлического динамометра Помпа, отличающегося тем, что измеряемая сила увеличивается

402

вращающимся рычагом, вследствие чего соответственно повы­ шается точность измерений.

На рис. 217 показана схема волокодержателя, применяемого на машинах для волочения проволоки толстых и средних разме­ ров, с вмонтированным в него гидравлическим датчиком, который соединен с манометром.

Механические и гидравлические динамометры и датчики не дают возможности измерять нагрузки в начале процесса и реги­ стрировать их изменение при установившемся процессе. Их целесообразно применять только для массовых замеров сил во­ лочения, цель которых — получить средние значения сил, напри­ мер при контроле качества волок, при проверке в производствен­ ных условиях результатов лабораторных исследований, а также для дополнительных или параллельных определений и исследо­ ваний при малых скоростях.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ ВОЛОЧЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

Между волокой и волокодержателем можно установить дат­ чик индукционный, емкостный, сопротивления или другой си­ стемы. Упругая деформация датчика вызывает изменение опре­ деленных электрических параметров. Соединив датчик с соответ­ ствующими регистрирующими приборами, можно измерить и за­ писать силу волочения. Индукционный датчик для измерения сил золочения разработан лабораторией силоизмерительных прибо­ ров в ЦНИИчермете [4].

На рис. 218 показана схема установки для одновременного измерения сил волочения и температуры деформационной зоны проволочными датчиками, предложенная Н. Г. Решетниковым. Установка состоит из четырех проволочных датчиков — двух рабочих R ?i и и двух компенсационных RKi и /?Kj, наклеенных

на поверхность втулки 1 (названной на схеме корпусом месдозы), усилителя и осциллографа, механического динамометра Д для параллельных замеров и двух термопар: контактной и экранной.

Особенность этой установки состоит в том, что практически исключается влияние температуры волоки на электросопротив­ ление проволочных датчиков и, следовательно, исключается возможность искажений в показаниях датчиков.

На рис. 219 приведена схема измерительного моста, приме­ ненного Л. Б. Вульфовичем. Преимущество этого моста состоит в возможности применения одних и тех же месдоз для усили­ тельной и безусилителной схем замеров сил волочения. Мост питается от батареи, что позволяет полностью исключить появле­ ние наведенных токов на шлейфах осциллографа. При этом за­ регистрированные на осциллограмме колебания с большой сте­ пенью точности воспроизводят колебания процесса. Если условия

403

процесса позволяют использовать безусилительную схему за­ меров сил волочения, то замкнутый мост месдозы балансируется с помощью переменного резистора с сопротивлением, в 50—100 раз большим сопротивления плеча моста. Резистор включен

Рис. 218. Установка для определения силы волочения и температуры проволоки:

а — схема установки: Т — контактная термопара; ЭТ — экранная термопара; Д — дина* мометр; / — корпус месдозы; 2 — втулка изолирующая; 3 — блок питания; 4 — усили­ тель; 5 — осциллограф; б — схема соединения датчиков и включения их в измерительную аппаратуру: / — блок питания; 2 — усилитель; 3 — осциллограф

404

параллельно одной из диагоналей моста в цепь из трех резисторов равного сопротивления, причем движок переменного резистора соединен со второй диагональю моста. При малой мощности сигнала та же месдоза может быть подсоединена к каналу уси­ лителя.

Силы волочения профилей крупных размеров целесообразно измерять с помощью проволочных датчиков, наклеенных на де­ формирующийся растяжением металлический стержень, соеди­

Рис. 219. Схема измерительного моста для усилительной и безусилительной месдоз

чиков в силовых измерениях приведены в монографии Н. И. Раевского [71.

С конца пятидесятых годов начали применять полупроводни­ ковые тензодатчики. Их высокая чувствительность, а также зна­ чительные величины характеристик выходного сигнала позво­ ляют избавиться от тяжелого и громоздкого усилительного обо­ рудования, получать измерительные системы с бесконтактной передачей информации от быстро вращающегося объекта. В таких установках используют смонтированный на вращающемся объекте миниатюрный передатчик, несущая частота которого модули­ руется сигналом, снимаемым с тензодатчиков [8].

Датчики давления, созданные на основе полупроводников, выдерживают большие ударные нагрузки и вибрации. Известны попытки [9) использовать полупроводниковые тензодатчики в месдозах давления, работающих при криогенных температурах. Это представляет несомненный интерес для некоторых разновид­ ностей волочения.

При волочении проволок тонких и тончайших размеров, чтобы предупредить обрывность, рекомендуется наблюдать за натяже­ нием проволоки во время всего процесса волочения. Для этой

405

цели при однократном волочении может быть использована схема прибора, разработанного Научно-исследовательским институтом легкого и текстильного машиностроения для определения натя­ жения нити основы (рис. 220). Натяжение нити передается пру­ жине, к которой прикреплены подвижные контакты чувствитель­ ного реостата, соединенного с гальванометром. При изменении

При использовании для определения силы волочения анали­ тических зависимостей погрешность расчета складывается из неточностей определения прочностной характеристики, коэф­ фициента трения, угла рабочего конуса и скорости проволоки

чения неточность при использовании экспериментальных заме­ ров удельных расходов электроэнергии вызывается неполным соответствием мощности холостого хода той мощности, которая идет на приведение в движение барабана или тяговой шайбы при рабочей нагрузке. В результате рабочей нагрузки изменяются зазоры в приводе и условия смазки, однако точное влияние может быть определено лишь при непосредственном замере сил волоче­ ния одновременно с определением удельного расхода электро-

406

энергии. Это сказывается при определении сил и напряжений волочения с использованием рассматриваемого метода,. особенно при определении силовых условий многократного волочения.

Для замеров удельных расходов электроэнергии достаточно иметь простые, но вполне надежные приборы: ваттметр зеркаль­ ный класса 0,5 или самопишущий, универсальный трансформатор тока № 5 и три сопротивления, соединенные по схеме, показан­ ной на рис. 222. Данные по удельному расходу электроэнергии при волочении приведены на рис. 223 и 224. Ниже приведены выражения, определяющие мощность, силу и напряжение необ­ ходимые для волочения:

Наиболее ранним можно считать метод экспериментального определения нормальных радиальных и касательных сил при помощи разрезной волоки. Эта волока состоит из двух полуци­ линдров, соприкасающихся по диаметральной плоскости. В полу­ цилиндрах выполнены половины конического канала таким образом, чтобы ось канала строго совпадала с осью цилиндра. При волочении измеряют силу, стремящуюся развести обе части волоки, и из несложных геометрических соотношений определяют усредненное по поверхности контакта протягиваемого металла и волоки нормальное давление.

На подобном принципе основан прибор А. А. Динника [11], схема которого приведена на рис. 225. Прибор состоит из разрез­ ной рамки У, в которой укреплены плашки 2, образующие во­ локу с клиновым каналом. Через него протягивается плоский образец 3 силой Рх. Давление от протягиваемого металла на плашки Ру передается механической месдозе 4, снабженной индикатором 5. Схема действия сил на плашки показана на рис. 226. Для вычисления коэффициента трения определяют силу волоче­ ния Рх и давление на плашки Pyt связь между которыми легко представить из следующих соотношений: силы R (полное давле-

408

ние) вызываются действием силы волочения РХ9 следовательно, при проектировании этих сил на ось волочения можно записать

где, как и в гл. VII, р = а + р.

. Рис. 225. Схема установки для определения контактных напряжений, по А. А. Диннику:

1 — разрезная рамка; 2 — плашки; 3 — образец; 4— месдоза; 5 — индикатор месдозы; б—обойма месдозы с вин­

том установки нуля

получаем величину коэффициента трения fn = tg р. Этот способ дает лишь приближенные значения коэффициента трения.

Рис. 226. Схема действия сил на плашку разъем­ ной волоки

В работе А. П. Чекмарева и Пг И. Чуйко [12] приведен метод измерения контактных напряжений в обжимном и калибрующем участках волоки при помощи точечных месдоз, расположенных попарно под углом 45 и 90 град, к поверхности канала волоки.

409

На рис. 227 приведена схема действия сил на штифты месдозы. Как следует из этого рисунка,

гиб балки / / / . Сила трения через штифт и балку упруго дефор­ мирует поперечины. Упругие деформации обеих частей элемента фиксируются с помощью тензодатчиков сопротивления и реги­ стрирующей аппаратуры.

Расположение точечных месдоз по винтовой линии вдоль рабочей зоны волоки позволяет замерить величину и распределе-

*датчики измерения сил трения

ние напряжений по длине рабочей зоны волоки. Примером такого устройства может служить приведенная на рис. 229 схема волоки

2 — 3 см!сек через модель волоки, представляющую собой стальную кассету, боковые стенки которой изготовлены из пластин опти­ чески нечувствительного стекла. Пластины вставлены в кассету

410