ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы

Сущность способа заключается в следующем. Известно, что основным назначением напорной волоки является повышение гидродинамического давления смазки непосредственно в зоне деформации. Условие для последовательности величин напорных гидродинамических зазоров ₁> ₂>...> _n-1> _n, выражает то требование, что каждый предыдущий зазор, помимо обеспечения своей доли общего напора, должен снабжать последующий зазор смазкой в достаточном количестве, иначе этот последующий зазор не обеспечит свою долю повышения давления. Кроме того, если применяется сухая смазка, например, на основе технических мыл, то, по мере последовательного прохождения ее через зазоры, она уплотняется, и свойства ее приближаются к свойствам вязкой жидкости, а в предыдущих зазорах, где ее свойства ближе к сыпучему материалу, захват смазки затруднен вследствие ее меньшей плотности и вязкости, поэтому предыдущие зазоры следует выполнять большими для облегчения захвата смазки и снабжения ею в достаточных количествах (с учетом уплотнения) последующих зазоров.

Условие, согласно которому последняя напорная фильера образует с заготовкой зазор _n, в 1,4-1,6 раза превышающий толщину смазочного слоя в рабочей фильере, объясняется требованием наиболее эффективного возрастания создаваемого напора, что связано с необходимостью использования наименьшего количества напорных волок для создания необходимого давления. Известно [С.А. Кузнецов, Э.А.Гарбер, М.Я.Бровман, А.И.Виноградов. Моделирование течения идеально вязкой смазки в напорных зазорах волочильного инструмента // Сб.трудов Международной конференции "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах", Череповец, Изд-во ЧГУ, 1999 г., с. 101-103] , что создаваемое напорным зазором длиной l и толщиной давление выразится формулой



где - эффективная вязкость смазки, если представить ее как линейно-вязкую жидкость; v ₀ - скорость движения заготовки; q - расход смазки через рабочую фильеру, определяемый всей системой фильер, а главным образом, условиями в рабочей фильере; q _кр - характерный критический расход для данного зазора толщиной , при котором вязкие напряжения на неподвижной стенке зазора нулевые, определяемый выражением



Если с высокой степенью достоверности принять, что давление в смазочном слое рабочей фильеры далее по длине значительно не изменяется, то скорости смазки изменяются линейно по толщине этого слоя от 0 на поверхности фильеры до v ₀ на поверхности заготовки (условие "прилипания"), то расход смазки через рабочую фильеру определится [там же]:

где _p - толщина слоя смазки в рабочей фильере, которая определяет режим и коэффициент трения при волочении.

Подставив эти выражения в (1), получим формулу



в которой давление, создаваемое зазором толщиной , выражено через толщину смазочного слоя в рабочей фильере _p.

Если далее взять производную создаваемого давления по толщине зазора , то получим:



Приравняв производную к нулю, получим значение толщины зазора в последней напорной волоке

при которой повышение давления по заданной длине l максимально. То что данный экстремум является именно максимумом, доказывает то, что при меньшей толщине, например равной _p, повышения давления нет, а при значительном ее увеличении давление также снижается согласно формуле (2).

Следовательно, если последняя напорная фильера образует с заготовкой зазор _n, в 1,5 раза превышающий толщину смазочного слоя _p в рабочей фильере, то создаваемое ею давление будет максимально возможным, а так как с этим зазором связаны и остальные напорные зазоры, становится возможным подбор наименьшего числа напорных фильер, обеспечивающих требуемое давление.

Поскольку величина 1,5 является теоретической и учитывая неизбежные изменения зазора в последней напорной фильере и зазора в рабочей фильере, на практике можно указанное соотношение между этими двумя зазорами поддерживать в пределах 1,4-1,6, что обеспечит указанное давление близким к максимально возможному.

Таким образом, выполняется поставленная задача - наиболее эффективное повышение гидродинамического давления смазки и, за счет этого, снижение усилия волочения и повышение стойкости рабочих фильер.