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本文工作的主要目的是根据受力面积与平均单位接触压力之积得到受力均值(P=F·p),得出轴向进给轧制轧制力和力矩的理论值计算公式,并进行轧制测试试验,对理论计算公式的正确性进行验证。 分析轧轮和轧件的接触面状况,对轧轮和轧件进行数学描述,得出接触面和接触面各边界线的参数方程并进行了计算求解,得出接触面积计算表达式。对试验中轧件的隆起情况进行统计分析,得出轧件隆起高度的数学表达式,并与理想状态下接触面积表达式相综合,得出一般轧制的等效接触面积计算公式。 根据45#钢变形抗力模型,结合单位接触压力有关研究成果,针对轴向进给轧制这种特定情况,求得轧制变形程度和应变速度的数学表达式,得出轴向进给轧制45#钢的变形抗力,得到轴向进给轧制单位接触压力计算公式。 接触面积与单位接触压力之积得到主要部分轧制力。此外,轧制力还包括轧件精整和校正部分受力,本文将其简化为弹性回复力。根据弹塑性力学关于两个平行圆轴的接触问题的有关计算公式,得到轴向进给轧制弹性回复力的计算公式。根据轧制条件的几何关系和受力分析,将轧制力及其摩擦力进行分解,得到径向、轴向和切向各轧制力计算公式;切向摩擦力与轧轮直径之积得到轧制力矩计算公式。 以理论计算得出的结果作指导,设计和制作了各传感器并安装调试,进行轧制测试试验,利用动态应变仪等仪器和数据采集卡对轧制过程进行了测试和记录。对记录的数据进行分析和处理,得到了轧制力及力矩的实测值。将实测值与相应条件下的理论值作了比较,在110次测试试验中获得313个数据,误差在(-20%,20%)以内者占83.7%,超出(-30%,30%)者只占6%;并将部分理论值与相应的数值模拟结果进行了比较和分析,两者曲线比较接近,从实测和数值模拟两方面证明了利用本文公式进行工程计算是可行可靠的。 各工艺参数对接触面积、轧制力和力矩的影响进行了理论分析和试验研究,取得的一些结论对机床设计和轧制工艺设计具有参考价值。 本文完成了轴向进给轧制基础理论研究的部分工作,揭示了各轧制工艺参数与轧制力和力矩的内在联系,加深了对轴向进给轧制这一新塑性成形方法变形过程和变形规律的理解和认识,为设计和改进轴向进给轧制轧机、轧轮和轧制工艺提供了指导。