Расчеты для конструкции биметаллического пресс-поршня №2

1. Расчет теплообмена:

Теплообмен биметаллического пресс – поршня №2 (латунь на сталь) по формуле (2.1) получили:

Биметаллический пресс – поршень №2 состоит из четырех прямоугольных латунных пластин в осевом направлении в точка 0°, 90°, 180°, 270°, что свидетельствует о рабочая поверхность биметаллический пресс – поршень №2 на половину состоит из латуни, а другая из стали, следовательно коэффициент лучеиспускания равен:

α = (0,35/2) + (0,69/2)=0,52

По формуле (2.1) получили:

Вт

2. Расчет напряжения:

Биметаллический пресс – поршень №2 (латунь на сталь) содержащий латунную оболочку покрывающая на половину рабочую поверхность пресс – поршня, а другая из стальная рабочая поверхность, соответственно пределом прочности равен:

(392/2) + (1760/2) = 1076 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 (латунь на сталь):

По формуле (2.24) получили:

4. Расчет при смятии:

Придел при смятии биметаллического пресс – поршня №2 (латунь на сталь):

Расчет силы взаимодействия рассчитывается по формуле (2.31):

μ = (0,35/2)+(0,8/2) =0,575

где μ – коэффициент трения (латунь по стали μ = 0,35 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 = 0,575

N– сила нормального давления, Н;

По формуле (2.31) получили:

Н

Расчет предела при смятии:

245 МПа – придел текучести латуни ЛМцСКА;

1690 МПа – придел текучести стали 4Х5В2ФС

(245/2)+(1690/2) = 967,5 МПа

Принимаем придел текучести 967,5

0,575 967,5 = 556,31 МПа – допускаемое напряжение смятия.

591,5 МПа – допускаемое напряжение смятия стали 4Х5В2ФС, конструкция биметаллического поршня состоит из стали и латуни возьмем средне арифметическое значение предела стали и латуни.

85,75 + 591,5 = 338,625 МПа

По формуле (2.25) получили:

5. Расчет затраченной мощности усилия прессования пресс-поршней:

Биметаллического пресс – поршня №2 (латунь на сталь):

Для биметаллического пресс – поршня F = 46,376 Н;

По формуле (2.32) получили:

Вт

Расчет варианта замены латуни на бронзу и конструкции биметаллического пресс-поршня №1 и №2

Расчет варианта замены латуни на бронзу и конструкции биметаллического пресс-поршня №1

1. Расчет теплообмена:

Биметаллический пресс – поршень №1 (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 №1 на половину состоит из бронзы, а другая из стали, следовательно коэффициент лучеиспускания равен:

Теплообмен биметаллического пресс – поршня №1 (бронза на сталь) по формуле (2.1) получили:

Вт

2. Расчет напряжения:

Биметаллический пресс – поршень №1 (бронза на сталь) содержащий бронзовую оболочку с пределом прочности 700 МПа работоспособность ограничена контактной прочностью. В данном случае допускаемое напряжение определяется по формуле (2.28):

где К = 0,75 – твердость материала ≤ 350 НВ;

По формуле (2.29) получили:

м/c

По формуле (2.28) получили:

МПа

3. Расчет износа:

Использование бронзовых сплавов в биметаллических пресс-поршня:

Износ биметаллического пресс – поршня №1 (бронза на сталь):

По формуле (2.24) получили:

4. Расчет при смятии:

Придел при смятии биметаллического пресс – поршня №1 (бронза на сталь):

По формуле (2.31) получили:

Н

Расчет предела при смятии:

300 МПа – придел текучести бронзы;

0,4 300 = 120 МПа – допускаемое напряжение смятия.

591,5 МПа – допускаемое напряжение смятия стали 4Х5В2ФС, конструкция биметаллического поршня состоит из стали и латуни возьмем средне арифметическое значение предела стали и латуни.

120 + 591,5 = 711,5 МПа

По формуле (2.25) получили:

5. Расчет затраченной мощности усилия прессования пресс-поршней:

Биметаллического пресс – поршня №1 (бронза на сталь):

Для биметаллического пресс – поршня №1 F = 32,3 Н;

По формуле (2.32) получили:

Вт

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

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, Вт	0,061 Вт	0,121 Вт	0,09115 Вт	0,153Вт	0,1069Вт
Напряжения возникающие при производственном цикле, МПа	1488,96 МПа	277 МПа	834,44 МПа	493,5 МПа	953,87 МПа
Линейный износ, м	0,00056 м	м	м	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, м	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:

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;

2. После расчета напряжений возникающих при производственном цикле, биметаллический пресс – поршень №1 имеет минимальную деформацию пресс-поршня во время производственного цикла;

3. Биметаллический пресс – поршень №1 за счет малого линейного износа позволит увеличить количество рабочих циклов пресс-поршня без потерь давления в пресс-камере.

4. Расчет на смятие показал, что стальной пресс-поршень менее подвержен смятию, чем биметаллический пресс – поршень №1 и биметаллический пресс – поршень №2;

5. 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;

6. Сравнительный анализ показал преимущества биметаллический пресс – поршень №1 (латунь на сталь) минимальный линейный износ и затраты мощности МЛПД усилия прессования.