Порезка труб на мерные длины в потоке сварочного стана дисковыми пилами и установками абразивной резки требует осуществления специальных мер безопасности персонала, а необходимость частой смены режущего инструмента приводит к потере производственного времени. Для устранения этих недостатков начато проведение исследований, связанных с созданием ножниц, позволяющих осуществлять качественную поперечную резку тонкостенных труб малого диаметра плоскими ножами с различной формой рабочих кромок. Приведена методика и результаты исследований напряженно-деформированного состояния плоских ножей с использованием физического и математического моделирования процесса поперечной резки тонкостенных труб малого диаметра. При физическом моделировании на поляризационно-оптической установке зафиксированы картины очагов деформации, возникающих в нижней части ножа в зоне контакта его режущих кромок с телом разрезаемого им полого круглого профиля. В эксперименте применяли модели трех типов ножей из органического стекла, изготовленные в масштабе 1:1. Режущие кромки ножей для порезки труб с наружным диаметром 25 мм и толщиной стенки 2 мм имели клиновидную, выпуклую полукруглую и вогнутую формы. Данные исследований нагруженного состояния прозрачных моделей ножей послужили основой для проведения математического моделирования напряженно-деформированного состояния режущего инструмента ножниц в прикладном пакете SolidWork с применением модуля прочностного анализа, реализующего метод конечных элементов в форме тетраэдров. Используемые в математической модели текущие значения силы резания трубы предварительно рассчитывали по предложенной ранее зависимости, учитывающей прочность материала полого профиля и площадь срезаемого слоя его поперечного сечения для заданного относительного перемещения режущих кромок ножа. Результатами математического моделирования явились картины деформаций и эквивалентных напряжений режущей части ножа, определявшихся по третьей теории прочности. Установлено качественное подобие картин распределения полей напряжений, зафиксированных с помощью поляризационно-оптического метода на моделях ножей и полученных при математическом моделировании для рабочих образцов режущего инструмента ножниц, эксплуатируемых в условиях трубосварочных станов. Предложенная математическая модель позволяет оценить значения максимальных эквивалентных напряжений в рабочей части плоского ножа с учетом формы его режущих кромок, а также силы, требуемой для порезки на мерные длины тонкостенной трубы с соответствующими размерами ее поперечного сечения и прочностью материала.
Экосистемы
