Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

В зоне резания при точении





 

На рис. 7.9 приведена структурная схема теплообмена. Предположено, что в зоне резания нет искусственного охлаждения, а теплообменом компонентов системы с окружающей средой можно пренебречь.

В структурной схеме теплообмена сливная стружка представлена в виде бесконечного стержня. Правда, за пределами плоскости сдвига ON стержень-стружка не существует, его можно выделить из массы обрабатываемого материала лишь условно. В этой воображаемой части стержня условия теплоотдачи будут совсем иными, чем в реально существующей его части. Но при практически применяемых режимах резания скорости v1 перемещения стружки таковы, что все источники теплоты, действующие на ее поверхностях и в объеме, можно считать быстродвижущимися. Следовательно, теплота этих источников впереди них не распространяется. Поэтому условия теплообмена в воображаемой части стружки не могут влиять на результаты теплофизических расчетов. Источник плотностью qd, возникающий на плоскости сдвига ON, принят распределенным равномерно. Он движется внутри стержня-стружки, располагаясь наклон-


но к оси стержня. Угол наклона:

, (7.27)

где Ф – угол сдвига;

g – передний угол резца.

Угол наклона оказывается, как правило, небольшим (m = 10…15°).

Плотность тепловыделения на поверхности сдвига:

, (7.28)

где a – толщина среза, м;

b – ширина стружки, м.

Угол сдвига можно рассчитать по формуле [1]:

, (7.29)

где k – коэффициент укорочения стружки.

Толщина среза при точении определяется по формуле [1]:

, (7.30)

где S – подача, м/об;

j – главный угол в плане.

Ширина стружки мало отличается от ширины среза. Ее можно определить по формуле [1]:

, (7.31)

где t – глубина резания, м.

Длина контакта инструмента со стружкой определяем по формуле [1]:

. (7.32)

Распределение сил трения на поверхности контакта между стружкой и резцом наиболее удачно описывается комбинированным законом. Поэтому и плотность тепловыделения источника J1, действующего на этом участке, принимается распределенной по комбинированному закону с кодом Р = 801. При комбинированном законе распределения наибольшая плотность потока:

. (7.33)

На температуру стружки оказывают непосредственное влияние два итоговых потока теплообмена: q1 с резцом и q3 с заготовкой. Распределение плотности этих стоков принимают равномерным.

Рассмотрим схему расположения источников и стоков теплоты относительно заготовки. Кроме упомянутого потока теплообмена q3, на температуру заготовки влияют источник J2, эквивалентный теплоте трения на задней поверхности резца, и итоговый поток теплообмена q2. Источник J2 полагают распределенным по несимметричному нормальному закону, а итоговый поток теплообмена q2 принимают распределенным равномерно. За малостью размеров всех источников, действующих на поверхности заготовки, и в связи с небольшими значениями угла сдвига Ф (обычно 10° £ Ф £ 30°), заготовку заменяют полупространством, по которому быстро движутся источники J2 и q3, а также сток q2.

При несимметричном нормальном законе распределения источника J2 наибольшая плотность потока:

, (7.34)

где erf(c) – функция ошибок;

k0 – коэффициент, м-2;

l2 – длина контакта задней поверхности резца с заготовкой, м.

Функция erf(c) может быть аппроксимирована выражением:

. (7.35)

Коэффициент k0 определяют по формуле:

. (7.36)

Инструмент на рис. 7.9 представлен в виде неограниченного клина с углом b и углом между кромками ОО’ и ОL, равным 90°. На поверхности режущего клина действуют плоские источники теплоты q1 и q2, длина которых соответственно ; 1 и ;2, а ширина b.

При составлении структурной схемы теплообмена в зоне резания не учтено влияние нароста на резце.

С учетом вышеизложенного можно получить формулы для расчета температур на контактных площадках тел.

Так температура на поверхности сдвига ON со стороны заготовки:

θ3ср = (1+с) × А1 q3, (7.37)

а со стороны стружки:

θ3ср = (1+с) × А2 × (qd – q3), (7.38)

где с – коэффициент, учитывающий повышение температуры, вызванное накоплением теплоты в поверхностных слоях материала заготовки при длительном резании;

А1, А2 – коэффициенты, которые определяются по методике, изложенной в п. 3.7.1. При этом учтено, что вследствие высокой скорости движения другие источники, кроме qd и q3, на температуру площадки ON не влияют. Значение коэффициента c для обычного точения невелико (с = 0,05…0,15).

Выражения для расчета температур контактных площадок OL и OS со стороны стружки и заготовки имеют вид:

θ1ср = A3 q1T + (1+c) A2 (qd – q3) – A4 q1; (7.39)

θ2ср = A5 q2T + (1+c) A6 q3 – A7 q2, (7.40)

где А2 – А7 – коэффициенты, которые рассчитывают с помощью алгоритмов, показанных на рис. 7.1 и 7.5, и относящихся к ним таблиц и рисунков. При этом коэффициент А2 имеет одинаковое значение в формулах (7.41) и (7.42), поскольку температура θ3ср, вызванная теплотой деформирования, имеет одно и то же значение по всей длине стружки. Дело в том, что каждый из элементов стружки, получив в процессе деформирования у плоскости ON какое-то количество теплоты, перемещается далее среди других таких же элементов, сколовшихся ранее или позднее. Каждый из этих элементов был нагрет до температуры θ3ср в тот момент, когда он подвергался деформированию. Поскольку отдачи теплоты в окружающую среду от стружки практически нет, нет притока теплоты от других источников, то нет и теплообмена между элементами стружки. Следовательно, в любом месте стружки, в том числе и на контактной площадке с резцом, температура θ3ср, вызванная теплотой деформирования металла, должна быть одной и той же.

Когда учитывается влияние теплоты деформирования на температуру θ2ср на площадке контакта заготовки с резцом, коэффициент А6 отличается от коэффициента А1. Это объясняется тем, что источник плотностью q3 воздействует на температуру θ2ср не непосредственно, а косвенно, только в порядке взаимного влияния источника q3 на температуру площадки ; 2, расположенной под источником J2.

Коэффициент А6 считают по формуле:

, (7.41)

где Вср – передаточная функция (формула 7.20).

Температуру контактных площадок OL и OS со стороны резца рассчитывают по формулам:

θ1ср = С11 q1 + С21 q2; (7.42)

θ2ср = С22 q2 + С12 q1, (7.43)

где С11 – коэффициент, учитывающий влияние источника q1 на температуру передней поверхности инструмента;

С21 – коэффициент, учитывающий влияние источника q2 на температуру передней поверхности инструмента;

С22 – коэффициент, учитывающий влияние источника q2 на температуру задней поверхности инструмента;

С12 – коэффициент, учитывающий влияние источника q1 на температуру задней поверхности инструмента.

Коэффициенты С11 и С22 определяются с помощью алгоритма, показанного на рис. 7.1. Коэффициенты С21 и С12 отображают взаимное влияние источников. Для установившегося теплообмена их определяют по формулам:

; (7.44)

, (7.45)

где l – коэффициент теплопроводности материала клина, Вт/(м × °С);

;1 и ;2 – длины контактных площадок, м;

N1 и N2 – функции.

 
 

Значения функций N1 = f(h1, b, a2) и N2 =f(h2, b, a1) определяют по рис. 7.10. Функции N1, N2 зависят от угла заострения b резца, безразмерной ширины контактных площадок и , а также соотношений и между длинами контактных площадок.

Сопоставляя попарно формулы (7.37) и (7.38), (7.39) и (7.42), (7.40) и (7.43), получим уравнения баланса средних температур на контактных поверхностях инструмента. Решая эти уравнения, можно рассчитать плотности и направления итоговых потоков теплообмена q1, q2 и q3.

Плотность итогового потока теплообмена q3 находят по формуле:

. (7.46)

Плотности итоговых потоков теплообмена q1 и q2находят при решении уравнений баланса температур на контактных площадках резца.

Определив плотности и направление итоговых потоков, можно рассчитать средние температуры на поверхностях инструмента. Удобным показателем термической напряженности процесса резания является температура резания, под которой понимают среднюю температуру по всей поверхности соприкосновения инструмента с обрабатываемой заготовкой и стружкой:

. (7.47)

 

 







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 542. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Определение трудоемкости работ и затрат машинного времени На основании ведомости объемов работ по объекту и норм времени ГЭСН составляется ведомость подсчёта трудоёмкости, затрат машинного времени, потребности в конструкциях, изделиях и материалах (табл...

Гидравлический расчёт трубопроводов Пример 3.4. Вентиляционная труба d=0,1м (100 мм) имеет длину l=100 м. Определить давление, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе, . Давление на выходе . Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура...

Огоньки» в основной период В основной период смены могут проводиться три вида «огоньков»: «огонек-анализ», тематический «огонек» и «конфликтный» огонек...

Дезинфекция предметов ухода, инструментов однократного и многократного использования   Дезинфекция изделий медицинского назначения проводится с целью уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - вирусов (в т...

Машины и механизмы для нарезки овощей В зависимости от назначения овощерезательные машины подразделяются на две группы: машины для нарезки сырых и вареных овощей...

Классификация и основные элементы конструкций теплового оборудования Многообразие способов тепловой обработки продуктов предопределяет широкую номенклатуру тепловых аппаратов...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия