【摘要】：采用理論分析方法,通過對(duì)行星軋制過程中橫截面處的金屬流動(dòng)情況以及軋件的受力情況和扭矩的計(jì)算方法進(jìn)行分析,得到了軸向滑動(dòng)系數(shù)以及切向滑動(dòng)系數(shù)的計(jì)算方法,將其與有限元模擬計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:變形區(qū)內(nèi)的切向速度先緩慢減小,然后急劇減小到最小值,再有所增大;而變形區(qū)內(nèi)軸向速度先緩慢增加,再急速增大,隨后有個(gè)緩慢變化區(qū),最后有所增大。本方法計(jì)算得到的滑動(dòng)系數(shù)的變化趨勢(shì)與采用有限元仿真分析得到的結(jié)果變化趨勢(shì)是一致的;驗(yàn)證了該理論計(jì)算方法的正確性。通過對(duì)軋制變形區(qū)內(nèi)的滑動(dòng)系數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算,可以更為準(zhǔn)確地描述軋制過程中的金屬流動(dòng)規(guī)律。
【圖文】：

嫻暮嶠孛娉?寸，從而可計(jì)算得到任一截面處的軸向滑動(dòng)系數(shù)。1.3切向滑動(dòng)系數(shù)的理論計(jì)算為了計(jì)算軋件在軋制變形區(qū)內(nèi)各位置處的切向滑動(dòng)系數(shù)，需對(duì)行星軋制過程中軋件上所受的扭矩進(jìn)行分析。通過分析軋件上所受的扭矩可知，既可以采用受力分析來得到扭矩，也可采用扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算得到扭矩，當(dāng)采用這兩種方法得到的扭矩相等時(shí)，則可以得到軋件在軋制變形區(qū)內(nèi)各位置處的切向滑動(dòng)系數(shù)。1.3.1軋件扭矩的計(jì)算假定變形區(qū)內(nèi)的軋件為一圓錐形的管材，取軋件上軋制變形區(qū)中的1個(gè)微小單元ABCD，其在軋制過程中的扭轉(zhuǎn)變形情況如圖2所示。根據(jù)文獻(xiàn)［11］的中相對(duì)扭轉(zhuǎn)角和扭矩的定義圖2變形區(qū)內(nèi)軋件的扭轉(zhuǎn)變形Fig.2Torsiondeformationofrolledpieceindeformation和計(jì)算方法，相對(duì)扭轉(zhuǎn)角φ為:φ=ω(x+dx)dt－ω(x)dt(13)扭矩T的計(jì)算式為:T=GIPdφdx=GIPdωvxi(14)式中:ω(x)為軋件在軸線方向x處的旋轉(zhuǎn)角速度;dt為扭轉(zhuǎn)時(shí)間;G為切變模量，G=E2(1+)μ;IP為橫截面對(duì)形心的極慣性矩，IP=πD4(－d)432，d，D分別為軋件內(nèi)、外表面直徑。另外，通過對(duì)行星軋制過程中軋件的受力情況進(jìn)行分析可知，微元體所受的扭矩T是軋輥給軋件的旋轉(zhuǎn)摩擦力矩Mf和軋輥給軋件的正壓力所引起的旋轉(zhuǎn)力矩MN之差。因此扭矩為:T=Mf－MN(15)根據(jù)式(14)和式(15)，則有:Mf－MN=GIPdωvxi(16)式(14)中，dω=Syi(x+dx)Vri(x+dx)rpi(x+dx)－Syi(x)Vri(x)rpi(x)，這是與切向滑動(dòng)系數(shù)相關(guān)的參數(shù)，另外根據(jù)入口處切向滑動(dòng)系數(shù)為1，可以得到切向滑動(dòng)系數(shù)的計(jì)算方法。1.3.2變形區(qū)內(nèi)軋件受力情況的分析對(duì)三輥行星軋制過程中軋件的受力情況進(jìn)行

圖3軋輥?zhàn)饔昧Ψ治鯢ig.3Analysisofrollingforce∠CAK=arcsin［sinφ0cos(β+鐖i_t)］－γpi(17)式中:γpi為軋輥斜角;β為軋輥輥?zhàn)D(zhuǎn)角，，即偏轉(zhuǎn)角;φ0為β=0°時(shí)的輾軋角;鐖i_t為特征角。軋輥正壓力在切向、徑向及軸向的分量分別為:Nti=Nisin∠()CAKsinθiNri=Nicos∠()CAKNxi=Nisin∠()CAKcosθ{i(18)而后對(duì)摩擦力的方向進(jìn)行分析，摩擦力的方向如圖4和圖5所示。設(shè)V－相對(duì)與軋制軸線方向間的夾角為α1i，則軋輥在軋制軸線方向的分速度為Vxi=Visinθi;軋輥在切向的分速度為Vri=Vicosθi，因此軋件在軋制軸線方向的分速度為vxi=VisinθiSxi;軋件在切向的分速度為vri=VicosθiSyi，其中，Vi為軋輥的線速度，即Vi=ωＲi。圖4在投影平面上摩擦力方向示意圖Fig.4Directionoffrictiononprojectionplane由圖5可知，行星軋制過程中摩擦力的分量為:圖5行星軋制過程中摩擦力方向示意圖Fig.5Directionoffrictioninplanetaryrollingprocessfxi=μN(yùn)icosα1icosγ1ifyi=μN(yùn)isinα1icosγ1ifzi=μN(yùn)isinγ1{i(19)式中:sinα1i=11+tanθi1－Sxi1－S[()]yii

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