Анализ работы хвостового прямозубого долбяка

 

Таким образом, для фасонных и сложных инструментов, к которым относится инструмент «Долбяк хвостовой пямозубый» необходимо применять быстрорежущую сталь Р18.

 

Таблица 3.

Механические свойства стали Р18 в состоянии поставки (после отжига) при 200С

s0,05, МПа	s0,2, МПа	sв, МПа	d, %	y, %	sсж.0,2, МПа	sсж, МПа	ε, %	τк, МПа	Υ, %	КСU, Дж/см2
210	510	840	8	10	520	2600	50	560	50	19

 

 

 

Таблица 4.

 Механические свойства стали  Р18 после термической обработки

s0,05, МПа	sв, МПа	sсж.0,2, МПа	sсж, МПа	τк, МПа	sизг, МПа	КСU, Дж/см2
2480	2150	3060	3820	1880	3000	30

 

 

Таблица 5

Механические свойства стали Р18 в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах

 

Тиспытания, оС	s0,2, МПа	sв, МПа	d, %	y, %	τк, МПа	sсж, МПа	КСU, Дж/см2	НВ
200	450	830	13	22	520	1050	-	227
400	420	700	15	22	450	850	-	210
600	300	480	31	55	300	620	-	140
800	110	200	60	70	100	100	-	30
1000	90	100	42	55	50	50	100	24
1100	-	-	-	-	-	-	130	-
1200	30	30	12	25	40	40	45	4

 

Таблица 6

Механические свойства стали Р18 в термообработанном состоянии при повышенных температурах

 

Тиспытания	sизг., МПа	НV	НRC
200	3570	815	64
400	3730	755	62
500	3290	712	60
550	3060	661	58
600	2430	615	56
650	2180	504	51

 

Технологические свойства стали Р18:

Температура ковки: начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при  750–800 оС.

 

4. Расчет режима термообработки.

 

4.1 Расчет физических параметров  долбяка

 

Для расчета времени и параметров термообработки необходимо получить данные, которые не были в условии задания: масса и площадь поверхности.

 

4.1.1 Расчет массы долбяка

 

Для определения массы используем формулу:

 

M = ρ·V.

 

Плотность материала известна, найдем объем детали. Для этого необходимо разделить деталь на простые геометрические тела и отбросить зубья, посчитав их объем (как объем прямых треугольных призм) в конце расчета и прибавить к основному объему долбяка.

Рис. 1. Упрощенная схема долбяка при расчетах.

 

 

 

Рис. 2. Упрощенная схема зуба долбяка при расчетах.

 

Таким образом, свели расчет объема сложной фигуры к расчету объемов цилиндра, усеченного конуса и треугольной прямой призмы:

 

Vдолб. = Vцил. + Vус. кон. +9·V призм

 

Vцил = πr2h

 

Vцил = 3,14·62·66 = 207,24·36 = 7460,64 мм3

 

Vус. кон. = (πH·(r2 + Rr + R2))/3

 

Vус. кон. = (3,14·15·(92 + 11·9 + 112))/3 = (47,1·(81+99+121))/3 =

 

47,1·301/3 = 4725,7 мм3

 

Vпризм. = Sосн. ·h = 0,5·Hтреуг.·Lосн. треуг.·h

 

Vпризм. = 0,5·6,5·5·15 = 243,75 мм3

 

Vдолб. = 7460,64 + 4725,7 +9·243,75 = 12186,34+ 2193,75 =

 

= 14380,09мм3 = 14380,09·10-9 м3

 

M = ρ·V, при ρ = 8800 кг/м3

 

M = 8800·14380,09·10-9= 126 544 792·10-9 ≈ 0,126545 кг

 

4.1.2 Расчет площади поверхности  долбяка

 

Для расчета площади поверхности долбяка, рассчитаем полные площади поверхностей основания без зубьев (см. рис. 1), и полную площадь поверхности зубьев долбяка. Необходимо учесть в расчетах сопряжения тел, т.е. вычесть те площади граней тел, которые наложены друг на друга:

 

Sдолб. = (Sцил. + Sус. кон. +9·S призм) – 2·(Sцилиндр-ус. конус + 9·Sус. конус- призма)

 

Sцил. = 2πRH + 2πR2

 

Sцил. = 2·3,14·6·66 + 2·3,14·662 = 2486,88+ 27355,68 = 29842,56 мм2

 

Sус. кон = πR2 + πr2 + π·(R + r)·h

 

Sус. кон = 3,14·112 + 3,14·92 + 3,14·(11 + 9)15 = 379,94 + 254,34 + 942 =

= 1576,28 мм2

 

Sпризм = Sбок. + 2Sосн. =Pосн·h + 2·0,5·Hтреуг.·Lосн. треуг

 

Sпризм = Pосн·h + 2·0,5·Hтреуг.·Lосн. треуг = 18,56·15 + 6,5·5 = 278,4 + 32,5 =

 

= 310,9 мм2

 

Sцилиндр-ус. кон = πr2ц

 

Sцилиндр-ус. кон = 3,14·62 = 113,04 мм2

 

Sус. конус-призма =Hп.·Lосн. треуг

 

Sус. конус-призма =15·5 = 75 мм2

 

Sдолб. = (29842,56 + 1576,28 + 9·310,9) –2·(113,04 + 9·75)=

= (31418,84 + 2798,1) – 1576,08 = 32640,86 мм2

 

Sдолб. = 32640,86·10-6 м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Нагрев для закалки.

коэффициент теплоотдачи

масса долбяка

радиус долбяка

активн. поверх-ть

плотность стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент теплопроводности

теплоёмкость

коэффициент температуропроводности

критерий Био

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Нагрев для закалки

 

 

масса долбяка

коэффициент теплоотдачи

радиус долбяка

активн. поверх-ть

плотность стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент теплопроводности

теплоёмкость

коэффициент температуропроводности

критерий Био

конечное время нагрева вала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Нагрев для закалки.

 

 

 

коэффициент теплоотдачи

радиус долбяка

плотность стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент теплопроводности

теплоёмкость

коэффициент температуропроводности

критерий Био

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

первое значение корня трансцендентного уравнения

упрощённые значения функций Бессеся

 

 

 

 

 

 

 

функции изменения температуры

от времени

График 1

упрощённое значение функций Бессеся

для точки, отстоящей от поверхности на 10 см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

конечное время нагрева вала

 

 

 

 

 

 

4.4 Охлаждение для закалки

 

 

коэффициент теплоотдачи

масса долбяка

радиус долбяка

плотность стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент теплопроводности

теплоёмкость

коэффициент температуропроводности

критерий Био

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5 Нагрев для отпуска .

 

 

 

 

 

коэффициент теплоотдачи

масса долбяка

радиус долбяка

плотность стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент теплопроводности

теплоёмкость

коэффициент температуропроводности

критерий Био

конечное время нагрева вала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.6 Охлаждение для отпуска

 

 

коэффициент теплоотдачи