一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法及试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法及试验系统。该方法包括：计算模拟真实磨损与接触疲劳损伤所需施加的等效压力载荷与等效滑差率，输入以上等效压力载荷与等效滑差率参数进行接触疲劳与磨损模拟试验以获取接触疲劳损伤极限和磨损损伤极限；构建轧制生产过程的传热模型，依据传热模型计算值确定等效输入热量以及冷却液喷射流量，输入等效输入热量以及冷却液喷射流量值进行热疲劳模拟试验以获取热疲劳损伤极限；结合上述两项试验参数进行接触疲劳、磨损和热疲劳耦合损伤模拟试验以获取耦合损伤极限；确定轧辊主动再制造时机。本发明专利技术可实现磨损、接触疲劳、热疲劳等损伤的耦合演化模拟，并基于模拟结果确定轧辊主动再制造时机。

【技术实现步骤摘要】
一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法及试验系统
本专利技术涉及轧辊试验
的一种试验方法，尤其涉及一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，还涉及该装置的用于确定轧辊主动再制造时机的试验系统。
技术介绍
轧辊是轧机上使金属产生连续塑性变形的主要工作部件和工具，退役大型冶金轧辊具有可再制造性好，再制造价值高等特点，已经引起了国内外科研机构以及大型冶金装备制造企业的广泛关注。但轧辊工作状态复杂、失效形式多样，再制造前难以判断退役的轧辊能否再制造；废旧轧辊失效时间和失效状态存在差异，造成再制造毛坯质量不一，需进行单件定制化修复，再制造效率低。为此，需在轧辊服役期间选择合适的时期对其进行再制造，以最大程度地减小再制造毛坯质量的差异性及不确定性。目前轧辊损伤试验模拟多只考虑接触疲劳、热疲劳、磨损作为单一因素的损伤演变模拟，这种模拟方式适合用于评价各种轧辊材料的抗损伤性能，但实际损伤是热、力、速度场耦合作用的结果，单一因素的模拟结果误差较大。授权号为“CN105277461B”，名称为“轧辊热疲劳试验模拟装置”的专利文献中公开了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其用于对中心轴平行设置的加载辊(4)与试件(5)进行试验，其特征在于，其包括以下步骤：/n计算轧制生产过程中沿所述轧辊接触弧分布的轧制压力；/n根据所述轧制压力计算出试验模拟所需施加的等效压力载荷；/n计算并确定模拟轧辊实际工作中磨损与接触疲劳损伤试验机所需施加的等效滑差率；/n构建轧制生产过程的传热模型，依据所述传热模型的计算值，确定加载辊(4)的等效输入热量以及对试件(5)的冷却液喷射流量；/n根据所述等效压力载荷与所述等效滑差率进行接触疲劳与磨损模拟试验以获取接触疲劳损伤极限和磨损损伤极限；/n根据所述等效输入热量以及所述冷却液喷射流量进行热...

【技术特征摘要】
1.一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其用于对中心轴平行设置的加载辊(4)与试件(5)进行试验，其特征在于，其包括以下步骤：
计算轧制生产过程中沿所述轧辊接触弧分布的轧制压力；
根据所述轧制压力计算出试验模拟所需施加的等效压力载荷；
计算并确定模拟轧辊实际工作中磨损与接触疲劳损伤试验机所需施加的等效滑差率；
构建轧制生产过程的传热模型，依据所述传热模型的计算值，确定加载辊(4)的等效输入热量以及对试件(5)的冷却液喷射流量；
根据所述等效压力载荷与所述等效滑差率进行接触疲劳与磨损模拟试验以获取接触疲劳损伤极限和磨损损伤极限；
根据所述等效输入热量以及所述冷却液喷射流量进行热疲劳模拟试验以获取热疲劳损伤极限；
根据所述等效压力载荷、所述等效滑差率、所述等效输入热量以及所述冷却液喷射流量进行接触疲劳、磨损和热疲劳三种损伤的耦合损伤模拟试验以获取耦合损伤极限；
根据所述接触疲劳损伤极限、所述磨损损伤极限、所述热疲劳损伤极限以及所述耦合损伤极限确定轧辊主动再制造时机。


2.如权利要求1所述的用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其特征在于，定义所述磨损损伤极限为T1，所述接触疲劳损伤极限为T2、所述热疲劳损伤极限为T3，所述耦合损伤极限为T4，所述轧辊主动再制造时机为极限T1、T2、T3、T4中的最小值。


3.如权利要求1所述的用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其特征在于，所述轧制压力的计算公式为：



所述等效压力载荷的计算公式为：



其中，
式中，P为所述轧制压力，Pe为所述等效压力载荷，Bm为轧件平均宽度；lc为轧辊与轧件的接触弧长，h0为轧件初始的厚度，h1为轧件轧制后的厚度，k为考虑宽度方向主应力影响系数后的变形阻力(k一般为1.15σ，σ为材料变形阻力)，u为材料动摩擦因数,ρ为试件(5)与加载辊(4)的综合曲率半径，ρ1为试件(5)曲率半径，ρ2为加载辊(4)曲率半径，b为试件(5)辊子宽度，μ1为试件(5)材料泊松比，μ2为加载辊(4)材料泊松比，E1为试件(5)材料弹性模量，E2为加载辊(4)材料弹性模量。


4.如权利要求1所述的用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其特征在于，所述等效输入热量以及冷却液喷射流量确定方法主要包括：先确定轧辊表面不同部位的换热系数，构建实际生产中轧辊圆周截面的高精度二维传热模型，并获轧辊工作过程的温度分布数据，依据仿真获取的温度数据确定试验所需的等效输入热量以及所述冷却液喷射流量。


5.如权利要求1所述的用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其特征在于，所述等效滑差率计算方法为：



式中，S为所述等效滑差率，n1为试验中试件(5)所需施加的转速，n2为试验中加载辊(4)所需施加的转速，R1为试件(5)半径，R2为加载辊(4)半径，R为实际生产中轧辊真实半径，通过该计算方法可调节加载辊(4)和试件(5)的转速达到所试验需要的等效滑差率。


6.如权利要求1所述的用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其特征在于，定义所述磨损损伤极限为T1，所述接触疲劳损伤极限为T2、所述热疲劳损伤极限为T3，所述耦合损伤极限为T4；所述轧辊主动再制造时机的计算公式为：



式中，α，β，χ，δ分别为所述接触疲劳损伤极限、所述磨损损伤极限、所述热疲劳损伤极限以及所述耦合损伤极限的确定系数。
或，
所述轧辊主动再制造时机的计算公式为：



式中，α，β，χ，δ分别为所述接触疲劳损伤极限、所述磨损损伤极限、所述热疲劳损伤极限以及所述耦合损伤极限的确定系数，T0为再制造时机的初始值。
或，
所述轧辊主动再制造时机的计算公式为：



式中，ε，φ，γ分别为所述接触疲劳损伤极限、所述磨损损伤极限、所述热疲劳损伤极限以及所述耦合损伤极限在再制造时机中所占的权重系数。


7.一种用于确定轧辊主动再制造时机的试验系统，其应用于如权利要求1-6中任意一项所述的用于确定轧辊主动再制造时机的试验方法，其特征在于，其包括：
机架(13)；加载辊(4)与试件(5)均设置在机架(13)上；
力加载装置，其用于对试件(5)施加力载荷，使加载辊(4)与试件(5)之间达到等效压力；
驱动装置，其安装在机架(13)上，并用于驱使加载辊(4)与试件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋守许，蔚辰，汪志全，郁迥，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34