
- •Введение
- •1 Информационно-аналитический обзор состояния вопроса
- •Литье под давлением на машинах литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования
- •1.1.1 Технология литья под давлением алюминиевых сплавов
- •1.1.2 Технологическая оснастка для литья под давлением алюминиевых сплавов
- •1.1.3 Машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования
- •1.2 Поршневая пара машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования
- •1.2.1 Варианты конструкции поршневой пары
- •1.2.2 Способы производства заготовок деталей поршневой пары
- •1.2.3 Особенности эксплуатации поршневой пары
- •1.3. Проблема эксплуатационной стойкости поршневой пары машины лпд и опыт ее решения
- •1.3.1 Эксплуатационная стойкость поршневой пары
- •1.3.2 Основные методы повышения эксплуатационной стойкости поршневой пары
- •1.4 Ключевые характеристики работы
- •2 Исследовательская часть
- •2.1 Условия эксплуатации поршневой пары: тепловой, механический и триботехнический аспекты
- •2.1.1 Тепловой аспект
- •2.1.2 Механический аспект
- •2.1.3 Триботехнический аспект
- •2.2 Разработка вариантов конструкции биметаллического пресс – поршня
- •2.2.1 Базовый вариант конструкции пресс – поршня
- •2.2.2 Вариант конструкции биметаллического пресс – поршня №1
- •2.2.3 Вариант конструкции биметаллического пресс – поршня №2
- •2.3 Сравнительная оценка поршневой пары, выполненной по новым и базовому вариантам
- •2.3.1 Расчеты для базовой конструкции пресс-поршня и конструкции биметаллического пресс-поршня №1 и №2
- •2.3.1.1 Расчеты для базовой конструкции пресс-поршня
- •2.3.1.2 Расчеты для конструкции биметаллического пресс-поршня №1
- •2.3.1.3 Расчеты для конструкции биметаллического пресс-поршня №2
- •2.3.2 Расчет варианта замены латуни на бронзу и конструкции биметаллического пресс-поршня №1 и №2
- •2.3.2.1 Расчет варианта замены латуни на бронзу и конструкции биметаллического пресс-поршня №1
- •2.3.2.2 Расчет варианта замены латуни на бронзу и конструкции биметаллического пресс-поршня №2
- •2.3.3 Сравнительная оценка
- •2.4 Выбор технологии производства литой заготовки биметаллического пресс-поршня
- •2.5 Защита технологического решения
- •2.6 Выводы по главе 2
- •Список использованных источников
2.3.2.2 Расчет варианта замены латуни на бронзу и конструкции биметаллического пресс-поршня №2
1. Расчет теплообмена:
Биметаллический пресс – поршень №2 (бронза на сталь) состоит из четырех прямоугольных бронзовых пластин в осевом направлении в точка 0°, 90°, 180°, 270°, что свидетельствует о рабочая поверхность биметаллический пресс – поршень №2 на половину состоит из бронзы, а другая из стали, следовательно коэффициент лучеиспускания равен:
α = (0,35/2) + (0,87/2)=0,61;
По формуле (2.1) получили:
Вт
2. Расчет напряжения:
Биметаллический пресс – поршень №2 (бронза на сталь) содержащий бронзовую оболочку покрывающая на половину рабочую поверхность пресс – поршня, а другая из стальная рабочая поверхность, соответственно пределом прочности равен:
(700/2) + (1760/2) = 1230 МПа.
В данном случае допускаемое напряжение определяется по формуле (2.28):
где К = 0,825 – твердость материала ≤ 350 НВ;
По формуле (2.29) получили:
м/c
По формуле (2.28) получили:
МПа
3. Расчет износа:
Износ биметаллического пресс – поршня №2 (бронза на сталь):
По формуле (2.24) получили:
4. Расчет при смятии:
Придел при смятии биметаллического пресс – поршня №2 (бронза на сталь):
Расчет силы взаимодействия рассчитывается по формуле (2.31):
μ = (0,4/2)+(0,8/2) =0,6
где μ – коэффициент трения (бронза по стали μ = 0,4 и сталь по стали μ = 0,8, так как между биметаллическим пресс – поршнем №2 и пресс-формой возникают пары трения латунь по стали и сталь по стали):
Коэффициент трения принят μ = 0,6
N – сила нормального давления, Н;
По формуле (2.31) получили:
Н
Расчет предела при смятии:
300 МПа – придел текучести бронзового сплава;
1690 МПа – придел текучести стали 4Х5В2ФС
(300/2)+(1690/2) = 995 МПа
Принимаем придел текучести 967,5
0,6 995 = 597 МПа – допускаемое напряжение смятия.
591,5 МПа – допускаемое напряжение смятия стали 4Х5В2ФС, конструкция биметаллического поршня состоит из стали и бронзы возьмем средне арифметическое значение предела стали и латуни.
150 + 591,5 = 741,5 МПа
По формуле (24) получили:
5. Расчет затраченной мощности усилия прессования пресс-поршней:
Биметаллического пресс – поршня №2 (бронза на сталь):
Для биметаллического пресс – поршня F = 48,4 Н;
По формуле (2.32) получили:
Вт
2.3.3 Сравнительная оценка
Таблица 3.2 – Сравнительная оценка базовой конструкции пресс-поршня, биметаллического пресс-поршня №1 и биметаллического пресс-поршня №2
Основные характеристики |
Стальной пресс – поршень |
Биметаллический пресс – поршень №1 (латунь на сталь) |
Биметаллический пресс – поршень №2 (латунь на сталь) |
Биметаллический пресс – поршень №1 (бронза на сталь) |
Биметаллический пресс – поршень №2 (бронза на сталь) |
Теплообмен,
|
0,061 Вт |
0,121 Вт |
0,09115 Вт |
0,153Вт |
0,1069Вт |
Напряжения
возникающие при производственном
цикле,
|
1488,96 МПа |
277 МПа |
834,44 МПа |
493,5 МПа |
953,87 МПа |
Линейный
износ,
|
0,00056 м |
|
|
|
м |
Смятие,
|
σсм=28,03 МПа≤[σсм] |
σсм=163,45 МПа≤[σсм] |
σсм=268,54 МПа≤[σсм] |
σсм=187 МПа≤[σсм
|
σсм= 280 МПа≤[σсм
|
Мощность,
|
322,5 Вт |
141 Вт |
231,88 Вт |
161,5Вт |
242Вт |
Итоги после сравнительной оценки стального пресс – поршня, биметаллического пресс – поршня №1 и биметаллического пресс – поршня №2 приведенного в таблице 1:
Биметаллический пресс – поршень №1, обладает большим теплообменом чем стальной и биметаллический пресс – поршень №2, что позволит температуре равномерно распределиться по объему пресс-поршня и уменьшения перепад температур приводящим к трещинообразованием пресс-поршня;
После расчета напряжений возникающих при производственном цикле, биметаллический пресс – поршень №1 имеет минимальную деформацию пресс-поршня во время производственного цикла;
Биметаллический пресс – поршень №1 за счет малого линейного износа позволит увеличить количество рабочих циклов пресс-поршня без потерь давления в пресс-камере.
Расчет на смятие показал, что стальной пресс-поршень менее подвержен смятию, чем биметаллический пресс – поршень №1 и биметаллический пресс – поршень №2;
Расчет затраченной мощности усилия прессования пресс – поршней выявил биметаллический пресс – поршень №1 является более экономичнее так как менее машина ЛПД тратит меньше усилия прессования для биметаллический пресс – поршень №1, чем для стального пресс-поршня и биметаллический пресс – поршень №2, как показали расчеты;
Сравнительный анализ показал преимущества биметаллический пресс – поршень №1 (латунь на сталь) минимальный линейный износ и затраты мощности МЛПД усилия прессования.