2.3 Сравнительная оценка поршневой пары, выполненной по новым и базовому вариантам

2.3.1 Расчеты для базовой конструкции пресс-поршня и конструкции биметаллического пресс-поршня №1 и №2

Таблица 2.1 – Исходные данные

Параметры	Сталь	Латунь	Бронза
α	0,35	0,69;	0,87
Tc	20 °С	20 °С	20 °С
Tф	600 °С;	600 °С	600 °С
F	0,1727 м2	0,1727 м2	0,1727 м2
t	0,00175 ч	0,00175 ч	0,00175 ч
	1760 МПа	392 МПа	700 МПа
	0,94 м/c	0,94 м/c	0,94 м/c
f	0,8	0,35	0,4
	1	1	1
	40	40	40
	0,5	0,5	0,5
	0,00138 Н	0,00138 Н	0,00138 Н
	1 м	1 м	1 м
	2700 кг/м3	2700 кг/м3	2700 кг/м3
	5 м/с	5 м/с	5 м/с
	1690 МПа	245 МПа	300 МПа

2.3.1.1 Расчеты для базовой конструкции пресс-поршня

1. Расчет теплообмена:

Теплообмен стального пресс – поршня по формуле (2.1) получили:

Вт

2. Расчет напряжения:

Напряжения возникающие при производственном цикле пресс-поршня.

Стальной пресс-поршень.

Предел прочности 1760 МПа – стального пресс-поршня :

(2.28)

где К = 0,9 – твердость материала ≥ 350 НВ;

– коэффициент, зависящий от скорости скольжения;

- скорость движения пресс – поршня.

Коэффициент определяется по формуле:

(2.29)

По формуле (2.29) получили:

м/c

По формуле (2.28) получили:

МПа

3. Расчет износа:

Износ стального пресс-поршня:

По формуле (2.24) получили:

4. Расчет при смятии:

Рассчитываем полную площадь поверхности контакта трущихся элементов:

, (2.30)

где R – радиус пресс – поршня;

h – высота пресс – поршня;

_{Рисунок 2.10 – Размеры пресс – поршня}

Рассчитываем площадь:

По формуле (2.30) получили:

Придел при смятии стального пресс – поршня:

Расчет силы взаимодействия:

, (2.31)

где μ – коэффициент трения (сталь по стали μ = 0,8)

_{N – сила нормального давления, Н;}

_{По формуле (2.31) получили:}

Н

Расчет предела при смятии стального пресс-поршня:

1690 МПа – придел текучести стали 4Х5В2ФС;

0,35 1690 = 591,5 МПа – допускаемое напряжение смятия

По формуле (2.25) получили:

5. Расчет затраченной мощности усилия прессования пресс-поршней:

, (2.32)

где F – сила, Н;

_{v – скорость, м/c.}

Стального пресс – поршня:

Для стального пресс – поршня F = 64,5 Н;

По формуле (2.32) получили:

Вт

2.3.1.2 Расчеты для конструкции биметаллического пресс-поршня №1

1. Расчет теплообмена:

Теплообмен биметаллического пресс-поршня №1 (латунь на сталь) по формуле (2.1) получили:

Вт

2. Расчет напряжения:

Биметаллический пресс – поршень №1 (латунь на сталь) содержащий латунную оболочку с пределом прочности 392 МПа работоспособность ограничена контактной прочностью. В данном случае допускаемое напряжение определяется по формуле (2.28):

где К = 0,75 – твердость материала ≤ 350 НВ;

По формуле (2.29) получили:

м/c

По формуле (2.28) получили:

МПа

3. Расчет износа:

Износ биметаллического пресс – поршня №1 (латунь на сталь):

По формуле (2.24) получили:

4. Расчет при смятии:

Придел при смятии биметаллического пресс – поршня №1 (латунь на сталь):

Расчет силы взаимодействия:

(2.31)

где μ – коэффициент трения (латунь по стали μ = 0,35)

_{N – сила нормального давления, Н;}

_{По формуле (2.31) получили:}

Н

Расчет предела при смятии:

245 МПа – придел текучести латуни ЛМцСКА;

0,35 245 = 85,75 МПа – допускаемое напряжение смятия.

591,5 МПа – допускаемое напряжение смятия стали 4Х5В2ФС, конструкция биметаллического поршня состоит из стали и латуни возьмем средне арифметическое значение предела стали и латуни.

85,75 + 591,5 = 338,625 МПа

По формуле (2.25) получили:

Смятие латунной оболочки не произойдёт [21].

5. Расчет затраченной мощности усилия прессования пресс-поршней:

Биметаллического пресс – поршня №1 (латунь на сталь):

Для биметаллического пресс – поршня №1 F = 28,2 Н;

По формуле (2.32) получили:

Вт