книги / Тепловые процессы в технологических системах
..pdf3 . Т ем п ература |
н асы щ ен и я |
вн> |
теп л о та |
п ар о о б р азо в ан и я |
г , п лотн ость р п , |
|||||||
х ар ак тер н ы й |
разм ер I* . д л я |
в о д я н о го п а р а |
в зав и си м о сти о т |
д ав л ен и я р |
||||||||
р, МПа |
|
е„. °с |
|
гХ!0~8, |
|
Рп- |
|
/*Х108, м |
||||
|
|
|
|
|
|
Дж/кр |
|
кг/м8 |
|
|
||
0,01 |
|
45,8 |
|
|
|
2392 |
|
0,07 |
|
3836 |
||
0,02 |
|
60,1 |
|
|
|
2357 |
|
0,13 |
|
954,6 |
||
0,04 |
|
75,9 |
|
|
|
2318 |
|
0,25 |
|
289,6 |
||
0,06 |
|
85,9 |
|
|
|
2293 |
|
0,36 |
|
137,4 |
||
0,08 |
|
93,5 |
|
|
|
2273 |
|
0,48 |
|
79,4 |
||
0,10 |
|
99,6 |
|
|
|
2257 |
|
0,59 |
|
50,6 |
||
0,20 |
|
120,2 |
|
|
|
2202 |
|
1,13 |
|
14,2 |
||
4 . К оэф ф иц и енты теп лоп роводн ости |
Л,, |
тем п ературопроводн ости |
ш, |
|||||||||
коэф ф иц и енты |
кин ем ати ческой v |
и |
ди нам ической |
р в я зк о сти , |
к о эф ф и ц и ен т |
|||||||
объем н ого р асш и р ен и я 0 |
и критери и |
Р г для |
сухого в о зд у х а и воды |
в зави си м о сти |
||||||||
о т тем п ер ату р ы |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В оздух |
(при |
н орм альном |
д авл ен и и |
р |
= |
0 ,1 |
М П а) |
|
|
|
||
0, |
°с |
|
Я, Х 108, |
|
©XI о8, |
|
|
VX108, |
Э х ю \ |
Рг |
||
|
Вт/(М.°С) |
|
М*/с |
|
|
м8/с |
1ЛС |
|||||
20 |
|
2,59 |
|
21,4 |
|
|
15,06 |
34,1 |
0,703 |
|||
50 |
|
2,83 |
|
25,7 |
|
|
17,95 |
30,9 |
0,698 |
|||
100 |
|
3,21 |
|
33,6 |
|
|
23,13 |
26,8 |
0,688 |
|||
150 |
|
3,56 |
|
42,1 |
|
|
28,94 |
23,6 |
0,683 |
|||
200 |
|
3,93 |
|
51,4 |
|
|
34,85 |
21,1 |
0,680 |
|||
250 |
|
4,27 |
|
61,0 |
|
|
40,61 |
19,1 |
0,677 |
|||
300 |
|
4,60 |
|
71,6 |
|
|
48,33 |
17,4 |
0,674 |
|||
350 |
|
4,91 |
|
81,9 |
|
|
55,46 |
16,0 |
0,676 |
|||
В ода (н а линии |
н асы щ ен и я) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
е, °с |
XXЮ', |
Вт/(м.°С) |
|
20 |
59,9 |
30 |
61,8 |
40 |
63,5 |
50 |
64,8 |
60 |
65,9 |
70 |
66,8 |
80 |
67,4 |
90 |
68,0 |
100 |
68,3 |
* 2 Ха э
14,3
14,9
15,3
15,7
16,0
16,3
16,6
16,8
16,9
VX10*, |
д х ю 4, |
3 x1 о4, |
Рг |
м*/с |
Па. с |
\/°С |
|
1,006 |
10,04 |
1,81 |
7,02 |
0,805 |
8,01 |
3,21 |
5,42 |
0,659 |
6,53 |
3,87 |
4,31 |
0,556 |
5,49 |
4,49 |
3,54 |
0,478 |
4,70 |
5,11 |
2,98 |
0,415 |
4,06 |
5,70 |
2,55 |
0,365 |
3,55 |
6,32 |
2,21 |
0,326 |
3,15 |
6,95 |
1,95 |
0,295 |
2,82 |
7,52 |
1,75 |
5 . О риентировочны е |
зн ач ен и я степ ени |
черн оты в |
м еталли ческих |
тел |
|
в техн ологи чески х си стем ах |
м ехан и ческой обработки |
|
|
||
Вид обработки |
|
|
Материал детали |
|
|
|
Сталь |
Чугун |
Алюминий |
Медь |
|
|
|
||||
Бее обработки |
|
0,9 |
0,95 |
0,3 |
0,6 |
Обработка лезвийным ин |
0,7 |
0,75 |
0,2 |
0,4 |
|
струментом |
|
|
|
|
|
Шлифование чистовое |
0,52 |
0,6 |
0,1 |
— |
|
Полирование |
|
0,21 |
0,27 |
0,05 |
0,02 |
Покрытие масляной |
кра |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
— |
ской темного цвета |
|
|
|
|
|
Покрытие черным блестя |
0,87 |
0,87 |
0,87 |
— |
|
щим лаком |
|
|
|
|
|
6. Некоторые специальные математические выражения, используемые в теянологических расчетах
1) j e x p (— р*ц*| d u = e rf |р и ] ;
2) erf (u] » У ’Г— exp |— 1,26ма];
3) |
Г erf \ри] du = и erf \ри] Н-----—^ =. екр I—р*ца1; |
|
|
J |
р у п |
4) |
Ef 1—ах1 » |
In IvoxJ — ах+ 0,2о*х*, |
где у = 1,78107 — постоянная Эйлера; |
||
Б) |
К0 \и) да |
еяр I—«1; |
О < « < 3 m = 0,342 + 0,053и;
и> 3 т = 0,5,
6)приближенное вычисление интегралов (формула П. Л. Чебышева)
т
j / (и) d u да |
|/ (0,1464m) + f (0,5т) + / (0,8536т)1. |
Код вадачн
000
000.00 01
Условие вадачн |
|
Расчетные формулы |
|
||
Точечный |
мгновенный |
|
в (*. У, |
г, т) = |
|
источник в неограничен |
_ |
Q |
Г |
Я* 1 |
|
ном теле, внесший Q теп |
|||||
лоты, Дж |
|
|
Л У ш (4ят) 3 /2 |
еХР1 |
4ттJ |
в (*. У. г, т) =
000
000*01 01
000 01
000.22
Точечный |
|
непрерывно * |
~ * * * ( 1 |
* " [ . у в у ) ’ |
|
действующий |
|
источник |
|||
мощностью |
q, |
Вт, в не |
|
|
|
ограниченном теле
Точечный быстродвижущийся источник мощ ностью q, Вт, в неогра ниченном теле
erf |м] — см. прил. 6 и 14] |
|
|
В системе |
координат, движущейся |
|
с источником (в направлении оси |
ОХ |
|
противоположно направлению о, х > |
||
> * и ): |
|
|
0(*’ У' г)~ 4 п Х ( х - х и) Х |
|
|
Хе х р ГL |
?(Ун 4т(х —хя) |
J |
ИО
001.00 01
110 Л«
001.01 01
Одномерный мгновенный источник в неограничен ном теле, внесший теп лоты Qit Дж, на еди ницу длины источника
Одномерный источник плотностью qi, Вт/м, действующий непрерыв но в неограниченном теле
0 (х, у, т) =
= 4 н Ь ехр [ |
5ST] |
|
0 (*. У, ч)= ■£%X |
||
* ( - Е' Ь к |
] |
) ; р°= т г ,; |
Ei I—а ] — см. прил. 6 |
и |
14] |
|
|
Одномерный |
|
быстродви- |
В подвижной системе координат, дви |
|||||||
|
|
жущийся источник плот |
жущейся вместе с источником (х |
> Хи): |
||||||||
но |
|
ностью |
ft, |
Вт/м, в |
не |
|
|
0 (X, у) — |
|
|
||
01 |
ограниченном |
теле |
или |
|
|
|
|
|||||
001.22 |
в пластине |
с |
адиабати |
|
|
<hV® |
|
|
||||
110 |
«О |
ческими |
|
граничными |
|
|
|
|
||||
001.22 |
22 |
плоскостями |
|
(источник |
|
2к "\/nv (х — хи) |
|
|
||||
|
|
расположен перпендику |
Х е х р Г |
|
°(У -У * )г |
] |
|
|||||
|
|
лярно |
к |
плоскостям |
1 |
|
||||||
|
|
пластины) |
|
|
|
Х |
Р |
4 ш ( х - х я) |
J |
|
||
Код задачи |
Уояовне задачи |
Расчетные формулы |
2 1 1 |
12 |
101.00 |
|
101.2212
Двумерный (полосовой) мгновенный источник плотностью Q, Дж/ма, на адиабатической по верхности полупростран ства (уи = 0; 0 < * „ < / )
Двумерный (полосовой) быстродвижущийся ис точник плотностью q, Вт/ма, на адиабатиче ской поверхности полу пространства (уи = 0 ;
0 < * и < / )
1 у 1 ”р[ £ . ] *
где 1— размер источника в направле нии оси ОХ
В пределах контактной площадки (х < < У = 0)
X у тш |
1 |
0OD V®*
|
Двумерный |
источник |
212 |
плотностью <7, |
Вт/ма, на |
101.0162 торце стержня с адиа батическими поверхно
210 |
12 |
стями |
или на |
адиабати |
|
101.01 |
w |
ческой |
поверхности |
по |
|
|
|
лупространства |
(уи = |
0 ) |
|
уш{1 erf[y45i])}
Двумерный источник, расположенный перпен 212 дикулярно к оси неог
101.0243 раниченного стержня на расстоянии ул от начала координат
При наличии теплообмена с окружа ющей средой и при установившемся процессе (т
=
' V H -
г д е М ^ - ;
F и |
р — площадь и периметр |
сече |
ния |
стержня; а — коэффициент |
теп |
лоотдачи |
|
|
П р и м е ч а н и я : 1. Линейные размера, м: х, у, г — координата точки
тела; *и, уи, z„ — координаты источника; R = У (хи—х)а+ (уи—у)%+ (ги —2)а;
f = У(*и — **) + (Уи — У)*; Ь, / — размеры источника. 2 . т — время, с.
3.о — скорость движения источника, м/с. 4. X — коэффициент теплопровод
ности, B T /(M «°Q ; CD— коэффициент температуропроводности, ма/с.
8 . Н ом ограм м а |
для р асч ета |
ф ункций N t я |
используем ы х |
при р асч ете |
тем п ератур н а |
п о вер х н о стях |
р езц а (прим ер! |
% == б; 0^ = 0 ,1 5 |
1/°С; |
р езу л ьтат N x = |
2 ,6 ). |
|
|
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
А. Основная
1.Беляев Н. М., Рядно А. А. Методы теории теплопроводности: Учеби. пособие для вузов. Ч. 1. М.: Высшая школа, 1982. 327 с.
2.Бондарев В. А., Процкий А. Е., Гринкевич Р. Н. Теплотехника. Минск: Вышэйшая школа, 1976. 384 с.
3.Резнйков А. Н. Теплофизика процессов механической обработки мате риалов. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.
4.Справочник по специальным функциям/Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган: Пер. с англ. М.: Наука, 1979. 832 с.
5.Теплотехника” Учебник для вувов/А. П.Баскатов, Б. В. Берг, О. К. Витт
и др.; Под общ. ред. А. П. Баскатова. М.: Энергоиздат, 1982. 264 с. Б. Дополнительная
6 . Абразивная и алмазная обработка материалов/Под ред. А. Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977. 392 с.
7. Автоматическое управление процессом резания/С. С. Силин, В. В. Тру сов, В. Я. Яхонтов и др.//Станки и инструмент. 1971. № 1. С. 13—14.
8 . Алферов В. И., Соколов Ю. Н. Теплообмен деталей станков с воздухом цеха//Станки и инструмент. 1968. № 9. С. 1 0 —И.
9.Брычков Ю. А., Марычев О. И., Прудников А. П. Таблицы неопреде ленных интегралов: Справочник. М.: Наука, 1986. 192 с.
10.Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1985. 304 с.
11.Дульнев Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высшая школа, 1984. 247 с.
12.Евсеев Д. Г. Формирование свойств поверхностных слоев при абразив ной обработке. Изд-во Саратовского университета, 1975. 127 с.
13.Ермаков Ю. П. Современные тенденции в развитии лезвийной обработки// Обзор. Сер. С-6-3. Технология металлообрабатывающего производства. М.: НИИМаш. 1983. 6 8 с.
14.Зверев И. А., Самохвалов Е. И., Левина 3. М. Автоматизированные расчеты шпиндельных узлов//Станки и инструмент. 1984. № 2 . С. 11—15.
15. Котляров В. П. Поверхностная отделочно-упрочняющая |
обработка |
с лазерным облучением//Электронная обработка материалов. 1987. |
№ 1 (133). |
С.16—20.
16.Кузнецов А. П. Методы оценки тепловых деформаций металлорежущих станков и пути их снижения//Обзор. М.: НИИМаш. 1983. 19 с.
17.Лазерно-механическое резание металлов/Б. С. Гаврюшенко, Л. В. Око роков, Н. Н. Рыкалин и др.//Физика и химия обработки металлов. 1985. № 2.
С.4—8 .
18.Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.
19.Макаров А. Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976. 278 с.
20.Обработка металлов резанием с плазменным нагревом/А. Н. Резников, М. А. Шатерин, В. С. Кунин, Л. А. Резников. М.: Машиностроение, 1986. 232 с.
21. Остафьев В. А. Современные методы расчета температурных полей
ввоне резания//Физика и кимия обработки металлов. 1986. № 2 . С. 134—136.
22.Пахалнн Ю. А. Алмавное контактно-эроэнонное шлифование. Л.: Ма шиностроение, 1985. 178 с.
23.Пилинский В. И., Донец И. П. Производительность, качество и эффек
тивность скоростного шлифования. М.: Машиностроение, 1 9 8 6 . 80 с.
24.Полтавцев О. Ф., Соколов А. А. Методы контроля, регистрации и сни жения температуры и температурных деформаций металлорежущих станков// Обаоо. М.: НИИМаш. 1982. 36 с.
25.Поляков С. П., Буланый П. Ф. Плотность тока и потока энергии на анод ном пятне аргоновой и азотной дуг//Теплофивика высоких температур. Т. 21. Вып. 2 . 1983. С. 246-248.
26.Пуш А. В. Оптимизация шпиндельных узлов на опорах скольжения// Станки и инструмент. 1987. Ка 7. С. 12—16.
27.Резников А. Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969. 288 с.
28.Резников А. Н., Жнвоглядов Н. И. Резцы с автономной системой охлаждения//Станки и инструмент. 1987. № 2 . С. 18.
29.Рогельберг И. Л., Бейлин В. М. Сплавы для термопар: Справочник. М.: Металлургия, 1983. 360 с.
30.Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов/Пер. с англ. М.: Мир, 1979. 392 с.
31.Сегида А. П. Расчет температурных полей й тепловых деформаций шпиндельных узлов и коробок//Станки и инструмент. 1984. № 2 . С. 23—25.
32.Смазочно-охлаждающие технические средства для обработки металлов резанием: Справочник/Под ред. С. Г. Энтелиса, Э. М. Берлинера. М.: Машино строение, 1986. 352 с.
33.Соколов Ю. Н. Температурные расчеты в станкостроении. М,: Машино строение, 1968. 77 с.
34.Теплопроводность твердых тел: Справочник/Под ред. А. С. Охотина. М.: Энергоатомиздат, 1984. 320 с.
35.Федосеев О. Б. О переходных процессах при разрушении поверхности тела потоком тепла//Физика и химия обработки металлов. 1985. Ка 1. С. 47—50.
36.Фельдштейн Е. Э., Николаев В. А. Финишная механическая обработка деталей из порошковых материалов. Минск: Вышэйшая школа, 1987. 132 с.
37.Якимов А. В. Прерывистое шлифование. Киев: Вища школа, 1986. 176 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение |
|
3 |
Г л а в а 1 . О сновны е п олож ения у чен и я о теплопроводности . |
12 |
|
1 .1 . Температурное поле в твердом теле |
12 |
|
1.2. Основной закон теплопроводности . |
18 |
|
1.3. Коэффициент теплопроводности. Термическое |
сопро |
|
тивление твердых тел . |
24 |
|
1 .4. Дифференциальное уравнение теплопроводности |
28 |
|
1.5. Схематизация компонентов технологических подсистем |
||
при описании процесса |
теплообмена |
34 |
1.6. Кодирование тепловых |
вадач |
46 |
Г л а в а |
2 . Методы описания процессов теплопроводности в твердых |
51 |
|
|
телах, участвующих в технологических системах. |
||
|
2.1. Метод непосредственного интегрирования дифферен |
51 |
|
|
циального уравнения теплопроводности . . . . |
||
|
2.2. Основные положения метода источников теплоты. |
53 |
|
|
2.3. Мгновенные источники в неограниченных телах . |
57 |
|
|
2.4. Непрерывно действующие |
источники |
60 |
|
2.5. Движущиеся и сто ч н и к и |
.............................................. |
65 |
|
2.6. Численные методы решения дифференциального урав |
75 |
|
|
нения теплопроводности |
. . . . . |
|
|
2.7. Моделирование процессов теплопроводности . |
89 |
|
|
2.8. Вы(к>р метода решения тепловых вадач |
101 |
|
Г л а в а |
3 . Конвективный теплообмен и теплообмен излучением. |
106 |
|
|
3.1. Основные положения учения о конвективном тепло |
106 |
|
|
обмене ................................................................................. |
|
|
|
3.2. Теплообмен при изменении агрегатного состояния жид |
117 |
|
|
кости ........................... |
|
|
|
v3.3. Теплообмен излучением |
|
130 |
Г л а в а |
4. Методы экспериментального определения тепловых пото |
138 |
|
|
ков и температур в технологических системах |
||
|
4.1. Классификация методов ....................... |
|
138 |
|
4.2. Контактные методы измерения температур . . |
141 |
|
|
4.3. Бесконтактные методы измерения температур . |
156 |
|
Г л а в а |
3. Теплофизический анализ как средство повышения эффек |
|
|
|
тивности процессов механической обработки и качества |
161 |
|
|
изделий |
|
|
5.1.Обобщенный алгоритм и методика теплофизического анализа технологических систем при механической
обработке............................................................................. |
|
161 |
5.2. Теплообмен и температуры, возникающие в процессе |
185 |
|
резания .................................................................. |
. |
|
5.3. Пути управления тепловымиявлениями |
прирезании |
206 |
5.4. Теплообмен при финишных методахобработки. . . |
232 |
|
5.5. Пути управления тепловыми явлениями при шлифо |
242 |
|
вании ...................................................... |
|
|
5.6. Тепловые потоки и температуры при поверхностном |
253 |
|
пластическом деформировании ...................................... |
|
|
5.7. Тепловые процессы в технологическомоборудовании |
261 |
|
5.8. Повышение точности изделий путем уменьшения теп |
|
|
ловых деформаций и смещений компонентов техноло |
273 |
|
гических подсистем |
|
|
Заключение |
|
278 |
Приложения |
|
280 |
Списон литературы |
|
286 |