thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa, chương 11

Việc tính toán nhiệt cắt cũng được thực hiện bằng hai hướng: - Tính toán bằng những công thức lý thuyết. - Tính toán bằng những phương trình thực nghiệm. 1. Tính toán nhiệt cắt theo lý thuyết. Nhiều công trình lý thuyết về tính toán nhiệt cắt đã được nghiên cứu và cho ta các công thức tính toán nhiệt độ cắt xuất hiện trên chi tiết, phoi hay dao. Qua khảo sát người ta thấy rằng trường nhiệt độ của phoi, dụng cụ và chi tiết khi gia công nói chung là không ổn định. Sự phân bố...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa, chương 11 C5 NHIET CAT CGKL 1 GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Chương 11: Xác định nhiệt cắt bằng phương pháp tính toán Việc tính toán nhiệt cắt cũng được thực hiện bằng hai hướng: - Tính toán bằng những công thức lý thuyết. - Tính toán bằng những phương trình thực nghiệm. 1. Tính toán nhiệt cắt theo lý thuyết. Nhiều công trình lý thuyết về tính toán nhiệt cắt đã được nghiên cứu và cho ta các công thức tính toán nhiệt độ cắt xuất hiện trên chi tiết, phoi hay dao. Qua khảo sát người ta thấy rằng trường nhiệt độ của phoi, dụng cụ và chi tiết khi gia công nói chung là không ổn định. Sự phân bố ổn định nhiệt độ đạt được chỉ sau khi cắt một thời gian nhất định thường từ 2 - 15 phút. Trên cơ sở về lý thuyết quá trình tuyền nhiệt ta có thể xác định sự phân bố nhiệt trong phoi, dụng cụ và chi tiết gia công bằng cách giải phương trình vi phân tổng quát truyền nhiệt trong chất rắn (phương trình nhiệt vật lý cắt gọt). Có thể viết phương trình quá trình truyền nhiệt trong không gian và thời gian dưới dạng:  1                    ( )    ( )    ( )   Vx  Vy  Vz   c   x  x  y  y  z  z  x y z  trong đó: c - là nhiệt lượng riêng của vật nhận nhiệt. ρ - là khối lượng riêng của vật nhận nhiệt. α(θ) - là hệ số dẫn nhiệt. θ - là nhiệt độ vật nhận đựơc. τ - là thưòi gian truyền nhiệt. x, y, z - là các phương truyền nhiệt. Vx, Vy, Vz - là các vectơ truyền nhiệt theo các phương tương ứng. C5 NHIET CAT CGKL 2 GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Phương trình trên có thể viết lại dưới dạng phương trình vi phân  1 Q dẫn nhiệt theo nhiệt động học là:  .div  ( ).grad   v  c  c Nếu xem hệ số dẫn nhiệt α(θ) là hằng số và nguồn nhệt bên trong Qv không tồn tại (thực tế trong cắt gọt không có nguồn nội nhiệt này), ta  có thể viết phương trình vi phân dưới dạng:  a.  1  2  2  2 trong đó: a và     c x 2 y 2 z 2 Phương trình này có vế trái biểu thị sự biến thiên của nhiệt độ theo thời gian, vế phải biểu thị sự biến thiên của nhiệt độ trong không gian. Hình 5.14 - Trường nhiệt độ của dụng cụ Hình 5.15 - Trường nhiệt độ của chi tiết C5 NHIET CAT CGKL 3 GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Phương trình này có các nghiệm khác nhau cho các điều kiện biên khác nhau liên quan đến thời gian và không gian trong phoi, dụng cụ và chi tiết. Theo kết quả nghiên cứu quá trình cắt, nhiệt độ của phoi tại điểm cụ thể ở khoảnh khắc tức thời có thể coi là kết quả tác động của hai nguồn nhiệt: nguồn trên mặt cắt (mặt trượt) biến dạng đàn hồi bậc nhất và nguồn ma sát trên mặt trước dao. Do vậy ở đây chỉ tính sự dẫn nhiệt trong một hướng duy nhất đó là hướng trục x, tức là theo chiều dày của phoi.   2 Giải phương trình:  a. 2 với các điều kiện biên thích  x hợp ta sẽ thu được nghiệm đó là nhiệt độ tại một điểm trên mặt trước dao hay điểm cần khảo sát trên phoi. 2. Tính toán nhiệt cắt theo phương trình thực nghiệm. Các công thức tính nhiệt cắt theo lý thuyết chủ yếu dùng trong công tác nghiên cứu. Trong thực tế việc tính nhiệt cắt có thể thực hiện một cách đơn giản hơn bằng các phương trình kinh nghiệm. Các phương trình kinh nghiệm này được xây dựng trên cơ sở nghiên cứu và khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện cắt gọt như vật liệu gia công, dụng cụ cắt, chế độ cắt và một số các yếu tố khác đến nhiệt cắt bằng thực nghiệm. a. Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến nhiệt cắt. C5 NHIET CAT CGKL 4 GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Các tính chất về cơ học và nhiệt của vật liệu gia công có ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt cắt. Nhiệt cắt thấp hơn khi gia công hợp kim so với khi gia công thép nhờ khả năng biến dạng nhỏ hơn của hợp kim. Có thể nhận xét một cách tổng quát rằng khi cắt vật liệu giòn do công biến dạng rất bé và lực cắt đơn vị không đáng kể nên nhiệt cắt thấp hơn khi cắt vật liệu dẻo. Độ cứng và độ bền của vật liệu gia công càng lớn thì nhiệt cắt càng lớn do có quan hệ với công biến dạng. Nhiệt cắt cơ bản phụ thuộc vào nhiệt dung và đặc biệt phụ thuộc vào tính chất dẫn nhiệt của vật liệu gia công và vật liệu làm dao. Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến nhiệt cắt trong điều kiện thí nghiệm cắt với a=1mm, b=1mm và v=1m/ph được biểu thị bằng hằng số thực nghiệm Cθ. b. Ảnh hưởng của vật liệu làm dao đến nhiệt cắt. Vật liệu làm dao cũng có đặc tính tương tự như vật liệu chi tiết gia công. Loại vật liệu dao nào có tính dẫn nhiệt tốt thì khi cắt nhiệt cắt sẽ thấp và ngược lại. Yếu tố quyết định của dao về cao thấp của nhiệt cắt sinh ra là cấu trúc thành phần hoá học của vật liệu xác định tính tương đồng hoá học của nó với vật liệu gia công, mặt khác là lý tính của nó như tính dẫn nhiệt và hệ số ma sát. Ảnh hưởng của tính dẫn nhiệt sẽ tăng khi tăng tốc độ cắt, giảm góc cắt, giảm chiều dày phoi. Với tốc độ cắt thấp thì ảnh hưởng của độ dẫn nhiệt nhỏ. Kích thước thân dao cũng có ảnh hưởng như vậy đến nhiệt cắt vì nó ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt của dụng cụ cắt. Kích thước càng lớn thì nhiệt sinh ra khi cắt ...