Методика и устройства для изготовления опытных образцов

Для решения целого ряда многопрофильных задач, рассматривае­мых в настоящей работе, потребовалось изготовить большое количе­ство многослойных пластинчатых гофрированных пакетов с широ­ким диапазоном геометрических параметров.

Изготовление пакетов по заводской технологии (гофрирование па­кетов лент из нетермообработанной стали в специальных приспособлениях и последующая термообработка (термофиксация) в среде нейтральных газов) требует дорогостоящей оснастки и в условиях существующей лабораторной базы и финансирования вузов неприменимо.

Поэтому с целью упрощения технологии изготовления гофриро­ванных пакетов и удешевления экспериментов, гофрированные ленты изготавливались путем прокатки термобработанной ленты на специ­альных установках.

После изготовления гофрированной ленты проводилось разреза­ние ее на части. Скомплектованные для экспериментальных исследо­ваний пакеты подвергались опрессовке до полного распрямления. Как показали опыты, оставшаяся после распрямления форма упругой ли­нии гофра не изменялась при последующих деформациях (в экспериментальных исследованиях), так как амплитуда деформаций не превышала стрелы выгиба гофра.

Измерение геометрических параметров производилось с помощью универсального микроскопа с последующей обработкой полученных данных на компьютере и использовании в дальнейшем среднеста­тических значений геометрических параметров.

Для изготовления гофрированной ленты использовалась установка кон­струкции Г. А Новикова и модернизированная автором настоящей работы.

Она состоит из корпуса, набора пар сменных шестерен с зубьями эвольвентного профиля, рукоятки и направляющей планки. Получение гофров различной геометрии реализуется за счет установки шестерен различной геометрии зубьев и изменения межцентрового расстояния шестерен. Недостатком установки является увеличение несимметрич­ности профиля гофров при увеличении межцентрового расстояния шестерен. Компенсация и частичное выравнивание профиля произво­дилось установкой прокладок различной толщины из прессшпана или картона с обеих сторон гофрируемой ленты или пакета лент. Однако это мероприятие не всегда являлось эффективным.

На установке, разработанной с участием автора настоящей рабо­ты, этот недостаток почти полностью исключен. Вместо профилиру­ющих шестерен здесь применены диски со сменными пальцами. Для исключения прижима пальцев друг к другу и, тем самым, исключе­ния получения несимметричного профиля гофров, оба профилирую­щих диска кинематически соединены дополнительной зубчатой пере­дачей. Изменение геометрии гофров осуществляется путем регулирования межцентрового расстояния профилирующих дисков, диаметров пальцев, их количества и углового шага.

При решении ряда задач потребовалось изготовить гофрирован­ные ленты с переменными по длине ленты геометрическими пара­метрами. Для изготовления таких лент было разработано приспособ­ление, изображенное на рис. 4.1.

Оно представляет собой набор круглых пуансонов 2 и матриц 3 меж­ду которыми заневоливается лента 1, имеющая первоначальную форму уп­ругой линии 4.

Для изготовления опытных образ­цов автором настоящей работы раз­работана методика, позволяющая с учетом остаточного пружинения по­добрать размеры матрицы и пуансо­на, потребные для заданной геомет­рии гофра.

Пользуясь теоремой о разгрузке, можно записать:

(4.1)

где ROCT — радиус кривизны нейтрального слоя после снятия на­грузки;

Ry — радиус кривизны нейтрального слоя, соответствующего фик­тивному упругому состоянию.

Фиктивная кривизна-^- определяется уравнением

Ах/

1 =Мъ
Ry EJ ’

момент инерции ленты прямоугольного сечения ши­

риной b и высотой А; Е — модуль упругости материала ленты; Мъ — изгибающий момент.

С учетом (4.1) имеем:

—"— = —■—Мя — или /?ост =—————————— ГГ~Б~‘

R0 EJ г (4.3)

EJ

Зная остаточный радиус кривизны, можно, исходя из условия, что длина волокна в нейтральном слое постоянна, определить оста­точный угол изгиба:

(4.4)

Обозначим угол пружинения Аф как разность между остаточным Ф^ и начальным ф0 углами изгиба, т. е.:

Аф = Ф0-Фост* (4.5)

Учитывая (4.3), (4.4), (4.5) можно записать:

Изгибающий момент при пластическом изгибе можно определить:

MB=t? sS+—Y,
* *0

где S = . — статический момент половины сечения ленты относи-

4

тельно нейтральной оси; п — модуль упрочнения

(4.8)

|/ — равномерное сужение образца в момент образования шейки; ав — предел прочности;

Р — угол наклона прямой упрочнения

(4.9)

Соотношение между удлинением 5 и сужением |f имеет вид:

Граница упругого изгиба определяется соотношением:

EJ

С учетом приведенных зависимостей окончательно получим:

Таким образом, задаваясь углом <р0, можно подсчитать (4.6) остаточ­ное пружинение ленты и, следовательно, выходные параметры гофра.

Имея выходные параметры гофра, можно подсчитать по (4.12) геометрические параметры пуансона и матрицы Rq, необходимые для изготовления заданной геометрии гофра.