Численное моделирование и экспериментальное исследование средней контактной температуры при плоском шлифовани

Распределение тепловых потоков между заготовкой Ωз стружкой Ωс и ШК Ωк при шлифовании Учитывая что часть теплового потока из зоны обработки переходит в СОЖ можно использовать следующую зависимость для расчета плотности теплового потока в зоне контакта: гдеPz– касательная составляющая силы шлифования Н; Vк – рабочая скорость ШК м с; Нз– высота круга размер обрабатываемой поверхности заготовки м; ФСОЖ – тепловой поток переходящий в СОЖ Вт: гдесж–...

2015-08-14

84.27 KB

0 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Ульяновский государственный технический университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Лаборатория                                                       Студент

технологии                                                          Группа ТМмд-11

машиностроения                                                Дата

ОТЧЕТ

о выполнении лабораторной работы №4

«Численное моделирование и экспериментальное исследование средней контактной температуры при плоском шлифовании»

по дисциплине

«Методы моделирования физических и тепловых процессов механической обработки материалов»

Задание:t = 0,01 … 0,03мм  и Vsпр= 10 м/мин.

Работу выполнил:                                                     Работу принял:

1. Цель работы.

Получение практических навыков численного моделирования и экспериментального исследования средних контактных температур при различных  режимахплоского шлифования.

2. Математические модели и зависимости для расчета

контактных температур

В процессе шлифования материал заготовки диспергируется отдельными (единичными) абразивными зернами (АЗ), расположенными стохастически на рабочей поверхности шлифовального круга (ШК). В результате работы единичных АЗ выделяется теплота.  Температуры на поверхностях контакта зерен со стружкой и заготовкой называют локальными. Локальные температуры влияют на изнашивание, затупление и засаливание АЗ, а следовательно, на работоспособность ШК, качество поверхностного слоя материала обработанной детали и производительность процесса шлифования. При схематизации процесса теплообмена, с целью расчета локальных температур принимают во внимание источники теплоты от отдельных зерен ШК (дискретные источники тепловыделения).

При расчете средней контактной температуры в зоне шлифования принимают во внимание суммарное тепловыделение от всех  зерен круга, контактирующих в данный момент времени с заготовкой. Схематизируя участвующие в теплообмене объекты, ШК рассматривают как сплошное гетерогенное тело с эквивалентными теплофизическими характеристиками, а источник тепловыделения рассматривают как сплошной. Средние контактные температуры учитывают, в частности, при оценке термоустойчивости связки круга и термических деформаций заготовки.

При решении теплофизических задач зону контакта «шлифовальный круг – заготовка» представляют в виде полосового источника теплоты, перемещающегося по поверхности заготовки.

Для расчета средней контактной температуры в зоне шлифования можно воспользоваться зависимостью, предложенной В. И. Пилинским:

,

где q – плотность теплового потока в зоне контакта круг – заготовка, Вт/м2; к – длина контакта круга с заготовкой, м; Ωз – коэффициент, характеризующий относительное распределение теплоты между контактирующими при шлифовании объектами (кругом, заготовкой и стружкой) и долю теплоты, поступающей в заготовку; ρ – плотность материала заготовки, кг/м3 ; с – удельная теплоемкость материала заготовки, Дж/(кг·К); а – коэффициент температуропроводности материала заготовки, м2 /с; Vsпр– скорость подачи (заготовки), м/с.

Длина контакта ШК с заготовкой при плоском шлифовании

,

гдеDк – диаметр круга, м; t – глубина шлифования, м.

Согласно исследованиям Д. Г. Евсеева и А. Н. Сальникова , доля теплового потока, поступающего в заготовку

,

гдеλк, λ – коэффициенты теплопроводности ШК и заготовки соответственно, Вт/(м·К); hф – средний радиус площадки контакта единичного АЗ с заготовкой, м.

Коэффициент, характеризующий относительное распределение теплоты (рис.1), зависит от полуширины теплового источника, которую в случае плоского шлифования можноопределить по следующей зависимости:

.

Рис. 1. Распределение тепловых потоков между заготовкой (Ωз), стружкой (Ωс)

и ШК (Ωк) при шлифовании

Учитывая, что часть теплового потока из зоны обработки переходит в СОЖ, можно использовать следующую  зависимость для расчета плотности теплового потока в зоне контакта:

,                                    

гдеPz– касательная составляющая силы шлифования, Н; Vк – рабочая скорость ШК, м/с; Нз– высота круга (размер обрабатываемой поверхности заготовки), м; ФСОЖ – тепловой поток, переходящий в СОЖ (Вт):

,

гдесж– удельная теплоемкость СОЖ, Дж/(кг·К); x – массовое паросодержание двухфазного потока (СОЖ – пар) на выходе из зоны шлифования; r– удельная теплота парообразования СОЖ, Дж/кг; Тн– температура насыщения СОЖ, К; G– массовый расход СОЖ через зону контакта круга с заготовкой, кг/с.

Для гомогенного стационарного потока с равными скоростями фаз x равно массовому расходу пара, деленному на массовый расход обеих фаз паровоздушной смеси (в случае, когда жидкость полностью испаряется в зоне шлифования, x= 1; если испарение отсутствует, x= 0).

При подаче СОЖ поливом с учетом фазовых превращений:

,

где ρж и ρжn – плотность СОЖ и ее паров соответственно, кг/м3; n– координата области фазового перехода, м; μж и μжп – динамическая вязкость СОЖ и ее паров соответственно, Па·с; G1 – массовый расход СОЖ через зону контакта при отсутствии фазовых превращений, кг/с:

,

гдеh0 – средняя толщина слоя СОЖ в зоне контакта ШК с заготовкой, м:     h0 = 0,125·d0 ; р0 и р01 – давление СОЖ на входе и выходе из контактной зоны, Па; d0 – средневероятный размер АЗ круга, м.

3. Практическая часть.

Исходные данные:

рабочая скорость ШК – 30 м/с; t = 0,01…0,03мм; Vsпр= 10 м/мин;

ШК из электрокорунда белого или нормального зернистости 16 … 40 твердостью СМ1 … СТ1, структуры 6 … 8 на керамической связке;заготовки, имеющие форму прямоугольного параллелепипеда, из конструкционной стали в состоянии поставки;

Решение:

1) При t = 0,01 мм.

Рассчитываемсреднюю толщину слоя СОЖ в зоне контакта ШК с заготовкой h0 = 0,125·d0=0,125

Рассчитываем длину контакта ШК с заготовкой

Определяем массовый расход СОЖ G1 при отсутствии фазовых превращений

Рассчитывают расход СОЖ G с учетом фазовых превращений

Определяют тепловой поток, переходящий в СОЖ

,                                    

гдеPz– касательная составляющая силы шлифования, Н; Vк – рабочая скорость ШК, м/с; Нз– высота круга (размер обрабатываемой поверхности заготовки), м; ФСОЖ – тепловой поток, переходящий в СОЖ (Вт):

гдесж– удельная теплоемкость СОЖ, Дж/(кг·К); x – массовое паросодержание двухфазного потока (СОЖ – пар) на выходе из зоны шлифования; r– удельная теплота парообразования СОЖ, Дж/кг; Тн– температура насыщения СОЖ, К; G– массовый расход СОЖ через зону контакта круга с заготовкой, кг/с.

Доля теплового потока, поступающего в заготовку:

= .

Средняя контактная температура в зоне шлифования :

2) При t = 0,02 мм.

Рассчитываем длину контакта ШК с заготовкой

Средняя контактная температура в зоне шлифования :

3) При t = 0,03 мм.

Рассчитываем длину контакта ШК с заготовкой

Средняя контактная температура в зоне шлифования :

По результатам построим график зависимости температуры от t.

Рис. 1. График зависимости средней контактной температуры шлифования от глубины шлифования при Vsпр= 10 м/мин

Вывод: как видно из графика существует прямая  связь между температурой и глубиной шлифования. Чем больше глубина, тем больше температура.

Библиографический список

6.1. Евсеев, Д. Г. Физические основы процесса шлифования / Д. Г. Евсеев,     А. Н. Сальников. – Саратов : Изд-во Сарат.  ун-та, 1978. – 128 с.

6.2. Унянин, А. Н. Повышение эффективности совмещенного шлифования путем рационального применения технологических жидкостей: Дис. … канд. техн. наук: 05.02.08 / Ульян. политехн. ин-т. – Ульяновск, 1986. – 229 с.

6.3. Худобин, Л. В. Минимизация засаливания шлифовальных кругов /      Л. В. Худобин, А. Н. Унянин. – Ульяновск :УлГТУ, 2007. – 298 с.

6.4. Марочник сталей и сплавов / А. С. Зубченко, М. М. Колосков,            Ю. В. Каширский [и др.]; под общ. ред. А. С. Зубченко. – 2-е изд., доп. и     испр. – М. : Машиностроение, 2003. – 784 с.

6.5. Чередниченко, Г. И. Физико-химические и теплофизические свойства смазочных материалов / Г. И. Чередниченко,  Г. Б. Фройштетер, М. П. Ступак. – Л. : Химия, 1986. – 224 с.



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
14444. ЧИСЛЕННОЕ И АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 3d-ИОНОВ В КРИСТАЛЛАХ ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ СИНГОНИИ 365.99 KB
  Спектроскопические свойства ионов трехвалентного титана в кристаллах с гетеродесмической (ионно-ковалентной) связью. Целью работы является переформулировка уравнений теории кристаллического поля для примесных ионов в низкосимметричной позиции кристаллической решетки, вычисление с помощью предлагаемых уравнений параметров кристаллического поля лигандов. Методами исследования является теоретический анализ уравнений теории кристаллического поля
14443. ЧИСЛЕННОЕ И АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ МОЛИБДАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ 274.94 KB
  В результате выполнения дипломной работы был выбран потенциал описывающий взаимодействие атомов в кристаллической решётке молибдата стронция составили силовую матрицу рассчитали частоту колебаний для разных точек зоны Бриллюэна в акустической и оптических ветвях.Описание программы для расчёта частоты колебаний кристаллической решетки42 3. Для достижения цели требуется решить следующие задачи – выбрать подходящий потенциал взаимодействия атомов в кристаллической решетке который позволяет учесть ковалентный...
782. Экспериментальное исследование стилей руководства в НОККиИ 104.54 KB
  Теоретические аспекты исследования лидерства в психологии .Сущность и понятия лидерства и специфика его проявление. Классификация типов лидерства. Классификация стилей лидерства.
1516. Экспериментальное исследование детско-родительских отношений 7.01 MB
  В результате участия детей и их родителей в разработанной системе занятий изменится тип родительского отношения с неэффективного на эффективный и большинство детей станут ощущать эмоциональное благополучие в семье, что позволит говорить о гармонизации детско-родительских отношений.
12887. Экспериментальное исследование и анализ полученных результатов 71.41 KB
  Методологическую основу исследования составили работы Змановской Е. 1998 Гилинского Я. Поэтому нормы воспринятые в семье могут быть пересмотрены или отброшены индивидом в ходе его взаимодействия с различными проявлениями культуры например с феноменом телевизионного насилия Бандура 2000 и социальным окружением...
9720. Экспериментальное исследование проблем одаренности ребенка 165.97 KB
  Одаренный ребенок очень требователен к собственной личности, зачастую ставит перед собой не осуществимую в данное время цель, все это может привести к возникновению эмоционального расстройства и дестабилизированных поведенческих форм
9852. Экспериментальное исследование памяти в младшем школьном возрасте 206.04 KB
  Младший школьный возраст является вершиной детства. Ребенок сохраняет много детских качеств - легкомыслие, наивность, взгляд на взрослого снизу вверх. Но он уже начинает утрачивать детскую непосредственность в поведении, у него появляется другая логика мышления. Ведущей деятельностью детей младшего школьного возраста является учебная деятельность. Учение для ребенка - значимая деятельность. В школе он приобретает не только новые знания и умения, но и определенный социальный статус. Меняются интересы, ценности ребенка, весь уклад его жизни...
11016. Экспериментальное исследование проблемы творческой одаренности учащихся 148.12 KB
  Гилфорд считает что творческая одаренность и творческий потенциал могут быть определены как совокупность способностей и других черт которые содействуют успешному творческому мышлению. В последние годы творческая одаренность активно исследовалась такими психологами как А. Одаренные дети демонстрирующие выдающиеся способности...
1667. Экспериментальное исследование владения фразеологизмами у детей 6-7 лет с нарушениями зрения 33.53 KB
  Теоретические основы проблемы изучения владения фразеологизмами у детей 67 лет с нарушением зрения. Особенности лексического развития детей с нарушениями зрения в логопедических исследованиях. Экспериментальное исследование владения фразеологизмами у детей 6-7 лет с нарушениями зрения.
9816. Экспериментальное исследование образа «Я» при помощи теста М. Куна и Т. Макпартлэнда «кто Я?» 58.02 KB
  Социологическое исследование это сбор новых фактов и их интерпретация в терминах выбранной или построенной в соответствии с поставленной задачей теоретической моделью с помощью методов адекватных операциональным определениям свойств конструктов лежащих в основании этой модели. [20] Изучая разные сферы общества или разные качества личности и т. Изучая разные сферы общества или разные качества личности и т. Самоуважение симпатия самопринятие любовь к себе чувство расположения самооценка самоуверенность самоуничижение...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.