CC BY
8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДИСКА ПРИ ЕГО ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ
М.В. Селиверстов, старший преподаватель Алтайский государственный аграрный университет (Россия, г. Барнаул)
DOI: 10.24411/2500-1000-2019-11332
Аннотация. Предложена методика определения угловой скорости при электромеханическом деформировании режущей кромки дисковых почвообрабатывающих орудий. Предложена схематизация процесса электромеханического деформирования при восстановлении, представлена модель теплообмена процесса ЭМД, схематически представлен процесс перемещения составного стержня из начального положения в конечное положение на стадии термической подготовки, рассмотрены все элементы его передвижения.
Ключевые слова: угловая скорость, восстановление, электромеханическое деформирование, дисковое орудие, режущая способность, схематизация процесса, модель теплообмена.
Одним из основных параметров определения параметров электромеханического деформирования (ЭМД) режущей кромки дисковых почвообрабатывающих орудий является определение угловой скорости а [1, 2]. Рассмотрим схематическое изображение процесса ЭМД (рис.1а,б). Деталь 2 толщиной ^ (сталь 65Г), жестко прикрепленная к вспомогательной теплоотводя-щей массе 3, выполненной также в виде диска толщиной и (сталь 3), с угловой скоростью а вращается под формующим электродом 3 (твердый сплав Т15К6), к которому приложено напряжение U и давление Р (г1 - радиус цилиндрической части
сечения детали; г2 -радиус конической части сечения детали до конечной части затупленной кромки; г3 - радиус теплоот-водящей массы; г - средний радиус зоны деформирования; ^-длина электрода).
Выделим на поверхности обрабатываемой детали окружность радиуса г0 (4, рис. 1а) и пронижем систему «деталь - те-плоотводящая масса» в направлении, перпендикулярном к вышеуказанной поверхности. Тогда получим составной стержень, состоящий из двух контактирующих стержней: стержня из стали 65Г и стержня из стали Ст-3 (пунктирная область, рис. 1б) [3].
Рис. 1. Схематизация процесса ЭМД в динамическом режиме; а) вид сверху; б) поперечное сечение
В первом приближении этот стержень будем считать однородным стержнем длиной с некоторыми усредненными
теплофизическими характеристиками. Считаем, что выделенный условный стержень, двигаясь по окружности (пунктир-
ная линия, рис. 1а), через боковую поверхность площади S1=2пrol нагревается до заданной температуры, распределенной по длине стержня по закону &(х). Теплообмен стержня с окружающей средой осуществляется через его торцы.
Температурное поле рассматриваемого стержня T(x,t) (х- координата, и время) описывается уравнением:
дГ_ ~8t"
д T
-a2 — + k2 (в(х) - T)'
0<x<l, t>0 , (1)
где
а2 =
А
ср
температуропровод-
ность, м/с;
Я - среднее значение теплопроводности, Вт/(мК);
с - среднее значение удельной массовой теплоемкости, Дж/(кгК); р - плотность, кг/м ;
- коэффициент, учитывающий кон-дуктивный теплообмен условно выделенного стержня с окружающей массой материала детали, с'1.
Теплообмен условно выделенного стержня, осуществляемый с его торцов с окружающей средой, регламентируется законом Ньютона, то есть:
-а8Т
дх
)= a(t) - (Тр - Т), х=0, t>0, (2)
-Я^Ь=ä(t)-(T-т ), x=l, оо (3)
дх
где а - эффективный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м К).
К моменту начала процесса ЭМД стержень равномерно нагрет до температуры окружающей среды (Тср):
т = т
1 t=0 Т ср
0 < х < l; t=0,
(4)
Требуется определить время tF, за которое точка стержня с координатой х=12 достигнет температуры пластической деформации ТдЕФ. Таким образом будет определена и угловая скорость:
ш =
(5)
где ф - угловое расстояние (рис.2), проходимое составным стержнем за время tf равное t1 - продолжительность стадии термической подготовки).
На рисунке 2 схематически представлен процесс перемещения составного стержня из начального положения в конечное положение на стадии термической подготовки.
Начальное положение - нахождение составного стержня под областью, обозначенной цифрой 4 на рис. 1а. Это начальная точка - точка вхождения внешней торцевой поверхности составного стержня в зону термического влияния электрода. С момента попадания стержня в эту зону начинается процесс интенсивного нагрева.
Рис 2. Перемещение составного стержня из начального в конечное положение на стадии
термической подготовки [4]
Конечное положение - вхождение участка поверхности детали 4 под формующий электрод. В этот момент времени завершается первая стадия ЭМД - стадия
термической подготовки и начинается вторая стадия - стадия пластического деформирования.
Каждый составной цилиндр, находя- Таким образом, правильный выбор зна-
щийся в момент включения эксперимен- чений основных технологических пара-тальной установки на своем угловом рас- метров P,U,I,S, ю, исходя из заданных геостоянии от формующего электрода, будет метрических размеров восстанавливаемой входить под формующий электрод в инди- детали, марки стали и степени износа, видуальном тепловом состоянии, которо- обеспечит стабильное восстановление рему будет соответствовать свое темпера- жущей кромки по всей ее протяженности. турное поле.
Библиографический список
1. Аскинази, Б. М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой / Б. М. Аскинази. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. -197 с.
2. Солодкина Л.А. Разработка технологии электроконтактного заострения рабочих органов почвообрабатывающих машин (на примере лап культиваторов): Диссертация. - Челябинск, 1997.
3. Чижов В.Н., Бельчикова О.Г., Селиверстов М.В, Селиверстов К.В. Электромеханическое деформирование металлов-основа ресурсосбережения при ремонте деталей машин // Вестник АГАУ. - 2007. - №9. - С. 54-58.
4. Чижов В.Н., Болтенков А.А., Селиверстов М.В., Телгожаева Ф.С. Математическое моделирование тепловых процессов в системе «Электрод деталь теплоотводящая масса» при ремонте деталей // Вестник АГАУ. - 2009. - №12. - С. 80-85.
DETERMINATION OF THE ANGULAR SPEED OF ROTATION OF A DISK WHEN IT IS RESTORED BY ELECTROMECHANICAL DEFORMATION BY THE METHOD
M.V. Seliverstov, senior lecturer Altai state agrarian university (Russia, Barnaul)
Abstract. A method is proposed for determining the angular velocity during electromechanical deformation of the cutting edge of disk tillage tools. A schematization of the process of electromechanical deformation during restoration is proposed, a model of heat exchange of the EMD process is presented, a process of moving a composite rod from the initial position to the final position at the thermal preparation stage is schematically presented, and all elements of its movement are considered.
Keywords: angular speed, recovery, electromechanical deformation, disk tool, cutting ability, process schematization, heat exchange model.
