- •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
- •1.2.3 Особенности эксплуатации поршневой пары
- •1.3. Проблема эксплуатационной стойкости поршневой пары машины лпд и опыт ее решения
- •1.2.2 Способы производства заготовок деталей поршневой пары
- •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
2.1.2 Механический аспект
В процессе производственного цикла пресс – поршень подвергается механическим нагрузкам воздействию со стороны пресс – формы и заливаемого сплава.
Рассмотрим цилиндрическую оболочку пресс – поршня под действием осесимметричных нагрузок и нагрева рисунок 2.1.
Уравнение радиального прогиба оболочки. Если ω(х) – радиальное перемещение точек срединной поверхности (положительному значению соответствует перемещение точек на окружности большего радиуса), то будем иметь следующее дифференциальное уравнение:
,
(2.2)
где
–
цилиндрическая жесткость, Н
см;
Е – модуль упругости материала;
h – толщина оболочки, см;
а – радиус срединой поверхности, см;
q – распределенная нагрузка, приложенная к срединной поверхности, Н/см2;
α – коэффициент линейного расширения, 1/°C;
То – температура срединной поверхности наружной поверхности, °С;
V – коэффициент Пуассона.
Рисунок 2.1 – Силовые факторы в сечениях
цилиндрической оболочки пресс-поршня:
0 – точка середины сечения пресс-поршня;
а – радиус срединой поверхности пресс-поршня;
h – толщина оболочки;
Q – поперечная сила;
Ns – внешней равномерное
распределение по поверхности нагрузки;
Mx, My – изгибающие моменты;
Распределение температуры по толщине стенки предполагается линейными.
Поперечном сечении оболочки (сечении перпендикулярном к оси рисунок 19) на единицу длины действуют:
перерезывающая сила, Н/см
,
(2.3)
изгибающий момент, Н см/см,
,
(2.4)
В продольном сечении (сечении, проходящем через ось) на единицу длины приходятся:
Рисунок 2.2 – Напряжения в сечениях пресс – поршня
а – в поперечном: б – в продольном:
h – толщина оболочки; h – толщина оболочки;
Q – поперечная сила; NB – продольная сила;
z – деформация в слое; MB, – изгибающий момент;
Mx, – изгибающий момент; σѲU, σѲP – нормальное напряжение
σх – нормальное напряжение;
τ – касательное напряжение
растягивающая сила
,
(2.5)
изгибающий момент
,
(2.6)
При
отсутствии нагрева
Напряжение изгиба в поперечном сечении распределения по толщине линейно
,
(2.7)
где z – расстояние от точки до срединной поверхности.
Касательной напряжение в поперечном сечении
,
(2.8)
В продольном сечении возникают нормальные напряжения растяжения
,
(2.9)
и изгиба
,
(2.10)
Нормальное напряжение в продольном сечении
,
(2.11)
Для
наружной поверхности
[14].
Пластическое кручение пресс – поршня
При упругом кручении пресс – поршня максимальные напряжения в контурных точках сечения определяют по формуле:
,
(2.12)
Опасный крутящий момент получится из условия, что максимальные напряжения будут равны пределу текучести:
Ту = τy Wp = τy πd3/16≈τy 0,2d3, (2.13)
Возможно дальнейшее увеличение крутящего момента вследствие роста напряжений во внутренних, менее напряженных точках сечения.
Предельным состоянием для пресс – поршня будет такое, при котором напряжения во всех точках сечения станут равными пределу текучести.
Составим выражение для предельного крутящего момента как результирующего момента возникающих в сечении (в предельном состоянии) внутренних касательных сил:
,
(2.14)
Рисунок 2.3 – Опасные крутящие моменты:
а – в поперечном: б – в продольном:
τ – касательное напряжение ρ– работа внешней силы;
τ – касательное напряжение;
dA – площадь сечения
Так
как
(площадь элементарного кольца), то
,
(2.15)
Или
,
(2.16)
Здесь
,
(2.17)
Величина Wp.р1 называется пластическим моментом сопротивления при кручении.
Аналитическое
решение поставленной задачи связано
с большими трудностями. Необходимо
большое количество последовательных
вычислений, кроме того, зависимость
от времени в уравнениях (2.2-2.6) носит
неявный характер.
