Введение

Частью термодинамической системы является технологическая система, которая включает в себя следующие функционально взаимосвязанные элементы:

• средства труда (станок, инструмент, приспособление и т.д.),

• предмет труда (деталь, узел, машина и т.д.),

• исполнитель (оператор, рабочий).

Технологическая система предназначена для выполнения заданных технологических процессов или операций. Вид технологической системы определяется предметом труда. Технологическая система производства металлорежущего станка естественно будет отличаться от технологической системы изготовления фрезы.

Технологические системы можно подразделить по уровням:

• системы первого уровня предназначены для получения отдельных поверхностей на заготовках,

• системы второго уровня предназначены для получения отдельных деталей, включающих несколько различных поверхностей, т.е. эти системы складываются из нескольких технологических систем первого уровня,

• системы третьего уровня предназначены для получения нескольких деталей, составляющих узел станка, т.е. включают несколько систем второго уровня.

Объединяя несколько технологических систем третьего уровня можно получить систему, результатом функционирования которой будет получен станок или другая машина.

Технологическая система функционирует в том случае, если к ней подводится энергия. Уровень энерговооруженности технологических систем непрерывно повышается. Меняется и соотношение между различными видами энергии, подводимой к технологическим системам. В последнее время в дополнение к традиционно используемым видам энергии (механической, электрической, тепловой) все большее применение находят энергия плазмы, лазера, заряженных частиц.

Следствием роста энерговооруженности производства является интенсификация тепловых процессов, происходящих в технологических системах. Повышение производительности операций механической обработки ведет к ужесточению режимов обработки резанием и связанных с этим тепловых процессов на поверхностях инструментов.

Основная часть тепловых процессов происходит в подсистемах первого и второго уровней, в которых осуществляется изменение формы и свойств заготовки с целью превращения ее в деталь.

Основные задачи дисциплины:

• оценка теплового режима работы отдельных элементов станков – червячных и зубчатых передач, подшипников, муфт и т.д.

• расчет теплового режима на поверхностях инструмента, определяющего его стойкость для различных операций механической обработки.

Теплообмен между элементами технологической системы может осуществляться одним из трех способов.

Теплопроводность представляет собой процесс передачи тепловой энергии микрочастицами вещества. Микрочастицы, двигаясь со скоростями, пропорциональными их температурам, переносят энергию из более нагретой в менее нагретую область тела. Распространение тепловой энергии в металлах происходит главным образом путем диффузии электронов.

Конвекция возможна только в жидкой или газообразной среде, где перенос тепловой энергии происходит путем перемещения некоторых объемов жидкости или газа из области с одной температурой в область с другой температурой. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью, такой процесс называется конвективным теплообменом. В технологических системах процесс обмена тепловой энергией между потоком жидкости (газа) и твердым телом может протекать в двух направлениях: теплота передается от твердого тела в жидкость или газ (например, от инструмента в охлаждающую среду) или, наоборот, от жидкости (газа) к твердому телу (например, при нагреве плазмой).

Тепловое излучение – это процесс распространения теплоты электромагнитными волнами, который содержит двойное превращение энергии: тепловая энергия излучающего тела переходит в лучистую, а затем лучистая энергия, поглощаемая другим телом, превращается в тепловую.

В технологических системах, как правило, происходят одновременно все три вида теплопередачи, однако в зависимости от конкретных условий каждый из них может играть большую или меньшую роль.