5.4. Расчет системы охлаждения к оличество теплоты, поступившей с расплавом и отдаваемой отливкой:

(12)

где m₀ – масса отливки, m₀= n·m_и= 4·0,0083= 0,033кг;

С₀ - удельная теплоёмкость отливки, 1920 Дж/кг∙°С;

- температура расплава, 215°С;

- средняя (по объему отливки) температура изделия в момент раскрытия формы, 70 С

Количество теплоты, отводимое хладагентом.

Пренебрегая потерями в окружающую среду, принимаем

(13)

Тогда

Потери теплоты в окружающую среду:

Потери теплоты в окружающую среду конвективно( ):

, (14)

где - площадь боковой поверхности формы, 0,098 м² ;

- коэффициент теплоотдачи, 8 Вт/(м²∙К);

- температура на поверхности формы, 52°С ;

- температура окружающей среды, 21°С;

- время цикла, 16,1 с;

,

где - потери теплоты в окружающую среду через плиты машины, кДж;

- потери теплоты в окружающую среду через излучение, кДж.

Расход хладагента:

Количество воды, необходимой для отвода теплоты:

(15)

где С_х - удельная теплоёмкость охлаждающего агента (воды), 4180Дж/кг∙С;

– разность температур охлаждающего агента на выходе и входе,2˚С.

Расход воды матрицу, кг:

где F_mn – определяем по чертежу пуансона и матрицы, м²;

Параметры канала охлаждения:

Площадь поперечного сечения канала:

(16)

Диаметр канала, м

(17)

Принимаем диаметр канала равным 10 мм , следовательно длина каналов составит 1.2м.

5.5 Прочностные расчеты

5.5.1 Расчет рым-болтов

Рым-болт М16-6g ГОСТ 4751-73

Длина соединения: H=0,019 м

Диаметр резьбы: d=0,016 м

Шаг: s=0,0025 м

Коэффициент заполнения резьбы: β=0,86

Допустимое напряжение: σ_доп=40 МПа

Допустимое напряжение на смятие: σ_{см доп}=0,9σ_доп=36 МПа

Допустимое напряжение на срез: τ_{ср доп}=0,7σ_доп=30 МПа

Масса: m=0.05кг

Количество болтов: n=1

Нагрузка:

(18)

Болт выбирался по каталогу HASCO Z711/16 его характеристики представлены на рисунке

Проверка на смятие:

Рисунок 28 - Рым болт

(19)

σ_см ≤ σ_{см доп}

Проверка на срез:

(20)

τ_ср ≤ τ_{ср доп}

5.5.2 Расчет крепежных болтов

Винт М16˟110 ГОСТ11738-84

Длина соединения: H=0,061м

Диаметр резьбы: d=0,016 м

d₁=0,01 м

Шаг: s=0,002 м

Коэффициент заполнения резьбы: β=0,86

Допустимое напряжение: σ_доп=40 МПа

Допустимое напряжение на смятие: σ_{см доп}=0,9σ_доп=36 МПа

Допустимое напряжение на срез: τ_{ср доп}=0,7σ_доп=30 МПа

Количество болтов: n=8

Нагрузка:

Проверка на смятие:

σ_см ≤ σ_{см доп}

Проверка на срез:

τ_ср ≤ τ_{ср доп}

5.5.3 Прочностной расчет направляющей колонки

Предварительно рассчитывается усилие F, которое действует на направляющую колонку при изгибе:

где m_n = масса подвижной части формы , 200кг;

g – ускорение свободного падения

F = = 500Н

Используя программу SolidWorks Simulation производится прочностной расчет. Задается крепление и приложенная сила, как показано на рисунке 29.

Рисунок 29 – Схема распределение нагрузки

После проведения расчета были получены результаты, анализ которых дан ниже. На рисунке 30 представлена эпюра статического напряжения направляющей колонки. Значение максимального напряжения, которое испытывает колонка составляет s_max = 114 МПа. Полученное расчетное значение ниже допускаемого напряжения изгиба для стали составляет 320 МПа.

Рисунок 30 – Статический анализ колонки

На рисунке 31 представлена эпюра статического перемещения направляющей колонки. Значение максимального линейного перемещения составляет 0.11 мм, что допустимо.

Рисунок 31 – Статическое перемещение

Коэффициент запаса прочности более 1.