Расчет температур методом расчета параметров нормативов допустимых сбросов

Методика расчета параметров НДС

Как уже отмечалось, специфическая кинематика процесса ТТ приводит к наличию ряда особенностей процесса ТТ, которые не позволяют напрямую применить существующие методики для расчета угла сдвига, напряжений сдвига, контактных нагрузок, работы резания. В связи с этим предлагается методика для определения этих параметров.

Для простоты рассмотрим процесс прямоугольного попутного ТТ с прямолинейной подачей. Обрабатывается поясок диаметром . Ширина пояска . Инструмент имеет статические передний g и задний a углы лезвия. Радиус округления РК r. Обрабатываемый материал обладает следующими свойствами: действительный предел прочности на разрыв , предел прочности на растяжение . Частота вращения пояска . Подача . Величина снимаемого припуска D.

Тогда в зависимости от текущего оборота  толщину среза  определяем по формуле (2.1), а кинематические передний  и задний  углы по формуле (2.8) учитывая формулу (2.2). Тогда площадь сечения среза может быть определена по формуле:

.    ( 4.45)

Принимаем расчетную схему стружкообразования, соответствующую рисунку 4.15. Тогда мгновенная величина угла сдвига может быть определена по формулам:

– экспериментально (3.10 ):

,                                              ( 4.46)

где  - экспериментально определенная усадка стружки;

– теоретически (см. 3.11)

,                                                     ( 4.47)

где  - угол наклона поверхности резания к плоскости резания (см. рисунок 4.15);  – коэффициент, который можно рассчитать по формуле [59]:

.         ( 4.48)

В этом случае коэффициент усадки стружки может быть определен из выражения (4.46) в виде:

                                               ( 4.49)

Угол сдвига  при угле  может быть определен по формуле (3.9) с коэффициентами Оксли:

,                                          ( 4.50)

где  - угол трения.

Степень деформации определяют по формуле (3.7):

.                                   ( 4.51)

При этом площадь условной плоскости сдвига равна:

.                                                      ( 4.52)

Длину контакта по передней поверхности можно определить по формуле (3.16)

                                              ( 4.53)

Длину пластического контакта по формуле (3.17):

.                                       ( 4.54)

При этом площадь контактной площадки определяется из выражения:

.                                                        ( 4.55)

Сила  и сопротивление пластическому сдвигу  в условной плоскости сдвига может быть определена из формул:

– экспериментально [11]

,                                         ( 4.56)

,                                                 ( 4.57)

где  - угол действия;

– теоретически

,                                              ( 4.58)

В этом случае  может быть определено из опытов на одноосное растяжение стандартных образцов по одной из формулы (3.1). К данной работе воспользуемся коэффициентами В. С. Кушнера:

,                                     ( 4.59)

где , 1/С°.

Примем равномерное распределение касательных напряжений в условной плоскости сдвига.

Скорость сдвига  определяем по формуле (3.8):

.                                              ( 4.60)

В результате главная составляющая силы на передней поверхности равна:

                                       ( 4.61)

Тогда силы и контактные напряжения на передней поверхности можно определить по формулам :

– экспериментально (см. 2.10)

или ,               ( 4.62)

; ,                                                 ( 4.63)

где ; .

–теоретически

, .                                 ( 4.64)

Поэтому в силу выражения (4.61) получим

 Þ  Þ

Þ ,                                                   ( 4.65)

где условно принято .

Следовательно

.                                                        ( 4.66)

Распределение контактных напряжений вычисляем по формуле (3.15):

                               ( 4.67),

где ; ,

Сила трения на задней поверхности определяется по формулам:

- экспериментально из диаграмм изменения сил резания и толщины среза в течение части цикла «резание» по методике, описанной в разделе 5.

– теоретически по формуле (3.20) в виде:

,                                      ( 4.68)

где  - мгновенная ширина фаски износа (принято, что величина упругого восстановления обработанной поверхности постоянна в процессе обработки). Принятая гипотеза, как будет показано в разделе 5, подтверждается экспериментом.

Тогда распределение контактных напряжений по задней поверхности может быть описано зависимостью:

                                             ( 4.69)

где .

Работа деформации и трения в единицу времени определяется по формулам (3.23). Удельные работы в единицу времени деформаций, трения на передней и на задней поверхностях определяем обобщенной формуле:

.                                                   ( 4.70)

Таким образом, расчет параметров процесса НДС следует выполнять следующем порядке после экспериментального определения законов изменения сил резания,  коэффициента укорочения и действительного закона изменения толщины среза:

1. Рассчитать закон изменения кинематический углов по формулам (2.8);

2. По формуле (4.46) определить закон изменения угла сдвига;

3. По формуле (4.51) определить степень деформации;

4. По формулам (4.52), (4.56) и (4.57) определить напряжения сдвига.

5. По формулам (4.53) и (4.54) определить полную длину и длину пластического контакта, а по формулам (4.62) и (4.63) силы  и контактные напряжения на передней поверхности;

6. По формулам (4.67) и (4.69) рассчитываем распределение контактных напряжений;

7. По формулам (3.23) рассчитываем мощности тепловых источников и из формулы (3.22) определяем долю механической работы, идущую на изменение внутренней энергии системы.

С практической точки зрения больший интерес представляет методика теоретического расчета (прогнозирование) указанных выше параметров. В предлагаемой методике это может быть осуществлено решением системы трансцендентных уравнений (4.47) и (4.65) и далее выполнением расчетов по описанной методике.

В результате получаем все данные для проведения расчета температур методом источников, а также для анализа происходящих при ТТ процессов.