3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 3.1 Расчет массы изделия
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ Необходимо спроектировать печь длянагрева под прокатку кузнечного слитка КС 1, 2 из стали 40ХН. Эскиз детали с размерами представлен на рис. 1 Рисунок 2 – Эскиз слитка из стали 40ХН 3. 1 Расчет массы изделия Чтобы рассчитать массу изделия воспользуемся формулой:
где М - масса изделия, кг; V –объем изделия, м3; p – плотность, кг/м3 Расчёт массы предлагается вести с помощью САПР КОМПАС-3D. Сначала необходимо создать 3D модель слитка. Рисунок 3- 3D модель слитка
Далее в дереве модели выбрать деталь, затем с помощью пкм выбрать «свойства модели» Рисунок 4- Выбор свойств модели В открывшемся меню открыть «материал»
Рисунок 5- Панель свойств По умолчанию стоит Сталь 10, по заданию должна быть 40ХН Чтобы найти данную марку стали, необходимо нажать кнопку «Выбрать материал» Рисунок 6- Выбор материала Из списка материалов выбрать пункт «Стали» Рисунок 7- Выбор стали Выбрать 40ХН и далее нажать клавишу «ок» Рисунок 8- Панель выбора необходимой стали
Чтобы рассчитать массу слитка из выбранной стали 40ХН, необходимо нажать кнопку «Пересчитать МЦХ» Рисунок 9- Окно МЦХ Масса слитка будет составлять: G=1053482г=1053кг 3. 2 Расчет времени нагрева По заданию курсового проекта необходимо рассчитать время нагрева под прокатку. Температура нагрева стали 40ХН под прокатку по справочным данным равна tкон. металла=1250 º С Определяем критерий Био:
где α – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/м2*К. λ - коэффициент теплопроводности нагреваемого тела, 37 Вт/ (м·град) S - расчётная прогреваемая толщина нагреваемого тела, м. Так как слитки планируется укладывать на специальной подложке, нагрев будет считаться двухсторонним, в качестве S необходимо взять половину большего диаметра слитка.
S=0, 5·Д=0, 5·419=209, 5 мм=0, 2095 м В тех случаях, когда теплообмен происходит между твердым телом (стенкой) и газообразной средой, в расчетах необходимо учитывать одновременно с передачей тепла путем конвекции также и тепловое излучение. Суммарная теплоотдача осуществляется лучеиспусканием и конвекцией. Поэтому суммарный коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по формуле:
где 𝛼 к – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Теплоотдача конвекцией имеет особое значение при нагреве металла в низкотемпературных печах (до 600⁰ С) и рассчитывается с применением уравнений подобия типа Nu = f (Gr, Pr). Для расчетов нагрева в электропечах без принудительной циркуляции газовой среды приближенно принимается равным 10…15 Вт/(м2·К), циркуляция рабочей среды увеличивает 𝛼 к; В курсовом проекте 𝛼 к принимается равным 13 Вт/(м2·К) 𝛼 л - коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием (излучением), Вт/(м2·К) Приближенная формула для вычисления aл:
где Спр. − приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2·К4) Упрощённо Спр. принимается равным Спр. = 3, 96 Вт/(м2·К4) Тпечи – температура, фиксируемая горячим спаем термопары, средняя между t среды, t кладки печи, t металла (упрощенно к температуре операции прибавляется 30…500С), К; Тпечи = (t операции +30…50⁰ С)+273, К Тпечи = (1250+50)+273=1573 К aл= 𝛼 ∑ = 13+462=475 Вт/(м2 · К) Bi = Расчет времени нагрева ведется по формуле:
где m= поправочный коэффициент, зависящий от массивности тел и их формы. Для слитка, имеющего форму усеченного конуса, коэффициент рассчитывается по формуле: m=1+
G- масса детали, кг G=1053 кг с - средняя теплоемкость металла, Дж/(кг·K) или Вт·ч/(кг·⁰ С) Чтобы перевести табличные данные из Дж/(кг·K) в Вт·ч/(кг·⁰ С) необходимо сначала перевести теплоемкость в ккал/кг·°C 1 [Дж/(кг·К)] = 0, 000238845896627 [ккал/(кг·°C)] В свою очередь 1 ккал=1, 163 Вт ·ч Таким, образом, чтобы найти теплоемкость, необходимо данные из таблицы по физическим свойствам: С = С([Дж/(кг·К)]) · 0, 00024·1, 163=550·0, 00024·1, 163=0, 154 (Вт·ч/(кг·⁰ С)) F-активная поверхность тела, воспринимающая тепло, м Так как слиток имеет форму усеченного конуса, его активная поверхность тела будет рассчитываться, как площадь боковой поверхности усеченного конуса. Так же необходимо прибавить площади боковой и торцевой поверхности головной и донной части, имеющих формы цилиндра. Площадь активной поверхности можно узнать с помощью САПР КОМПАС 3-D. Для этого необходимо посмотреть параметры МЦХ модели. Рисунок 10-Параметры МЦХ Согласно рисунку 10, площадь F=1650185 мм2=1, 65 м2 Далее согласно формуле (5), рассчитываем время нагрева одного слитка.
Необходимо учесть, что в печь слитки загружаются садкой, для этого полученное расчётное время
Предлагается располагать слитки в печи с зазором равным 0, 5 Dнар, при этом Кр=1, 4 𝜏 нагр. факт= 1, 12·1, 4=1, 57 ч Так как слитки укладываются на подставки, так же необходимо учесть время нагрева подставок, которое упрощённо принимается равным 10-20% от времени нагрева детали. 𝜏 подст=0, 2· 𝜏 нагр. факт=0, 2·1, 57=0, 31 ч Далее необходимо посчитать время выдержки. При проведении нагрева под операции ОМД можно принять время выдержки τ выд. из расчета 1 мин. на 1 мм. расчетно-прогреваемой толщины S 𝜏 выд. = 1·S=1·209, 5=210 мин=3, 5 ч Время вспомогательных операций зависит от степени механизации печей, типа обработки и характера организации труда. Для камерных садочных печей с ручной загрузкой 𝜏 всп. =0, 1-0, 2 ч. Для загрузки электрической печи с выдвижным подом время вспомогательных операций принимается равным 𝜏 всп. =0, 2 ч Общее время цикла обработки слитка при нагреве под прокатку можно рассчитать по формуле:
Z=1, 57+3, 5+0, 2+0, 31=5, 58 ч
По заданию курсового проекта известна масса садки, по которой можно вычислить количество слитков в садке:
где
N= Уточненная масса садки, включая массу приспособлений составляет:
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|