дəріс. Жылу  жəне  кесу  зонасындағы  температура

47
Кесу  процесін  жүзеге  асыратын, технологиялық  жүйенің  элементтері
арасындағы жылуберу, күрделі процесс жəне жылуды жылжыту үш қарапайым
тəсілмен іске асады: жылу өткізгіштік, жылулық тарату (конвекция) жəне жылу
шығару.
Қандайда  болмасын  қатты  денелер  жүйесіндегі  шоғырланған  жылу
көздерінің  жылу  тарату  процесін  математика  тілінде  екі  негізгі  теңдеумен
суреттеледі: жылулық балансы мен жылу өткізгіштік.
Жылулық балансы теңдеуі:
                                             Q
д
 + Q
тп
 + Q
тз
 = q
с
 + q
з
 + q
ин
 + q
о.с.
(34)
Жылу өткізгіштік дифференциалды теңдеуі:
úû
ù
êë
é
¶
¶
×
¶
¶
+
ú
û
ù
ê
ë
é
¶
¶
¶
¶
+
úû
ù
êë
é
¶
¶
×
î
í
ì
¶
¶
×
=
¶
¶
z
z
y
y
x
x
c
q
q
l
q
q
l
q
q
l
r
t
q
)
(
)
(
)
(
1
}
+
u
x
z
y
x
z
y
¶
¶
+
¶
¶
+
¶
¶
×
q
u
q
u
q
       (35)
Кесу  процесіне  қатысатын, əрбір  қатты  дене  үшін  жазылған (35)
теңдеуде:  температура θ, жылу көзімен байланыстағы координата жүйесіндегі
дене  нүктелерінің x, y, z координаталары; жалпы  жағдайда  температураға
тəуелді, дененің жылу өткізгіштік коэффициенті λ; көлемдік жылусыйымдылық
«с
·
ρ» (салмақтық  жылусыйымдылығы – с, тығыздық – ρ); v
x
,  v
y
,  v
z
 –жылу
көзінің  дене  ішіндегі  жылжуының  жылдамдық  векторының  О
x
,  О
y
,  О
z
өстеріндегі  проекциялары. Егерде  жылу  көзі  координата  өстерінің  біреуіне
параллель  қозғалса, онда (35) теңдеуінде  үш  қосындының  біреуі  ғана  қалады.
Қозғалмайтын жылу көзінде v
x
 = v
y
 = v
z
 = 0, бірқалыпты жүріп жатқан процесс
кезінде
¶
·θ/
¶
·τ = 0. Жылу  көздері  мен  жылу  ағымдары 35, 36 суреттерде
көрсетілген. Деформация  жылуы Q
д
  шартты  ығысу  жазықтығының  ығысу
зонасында  пайда  болады; үйкеліс  жылуы Q
тп
  жоңқа  мен  құралдың  түйіспе
аумағы  шегіндегі  алдыңғы  бетте; үйкеліс  жылуы Q
тз
  кесу  беті  мен
  құралдың
түйіспе аумағы шегіндегі артқы бетте.
35  сурет.  Жоңқаға,  құралға  жəне  тетікке            36  сурет.  Кесу  зонасындағы  жылу  пайда
кететін жылу ағымдары                                                   болу көздері
Пайда  болған  жылу, жоңқа, дайындама  жəне  құрал  араларына  бөлініп,
жылы жерлерден салқын жерлерге қарай ауысады.
Жоңқаға кететін жылу:

48
                                 q
с
= q
дсс
+ q
тпс
+ q
дзс
+ q
тзс
                                                 (36)
                                 q
дсс
= q
дс
+ q
дси
+ q
дсз
                                                         (37)
                                q
тпс
= Q
тп
- q
тпи
- q
тпз
                                                           (38)
(37), (38) формулаларындағыларды (36) формулаға қойып, алатынымыз:
                      q
с
= q
дс
- q
дси
- q
ДСЗ
+
Q
тп
- q
тпи
- q
тпз
+ q
дзс
+ q
тзс
=
                        = q
дс
+ Q
тп
- (q
дси
+ q
дсз
+ q
тпи
+ q
тпз
- q
дзс
- q
тзс
)                          (39)
(39) формуласындағы  жақшаның  ішіндегі  өрнек – құралдың  алдыңғы
бетіндегі  қорытынды  жылу  ағымы,  б.ж.            q
с
=  q
дс
+  Q
тп
-  q
итп
,
(40)
  бұл q
дс
 – деформация зонасынан жоңқаға қарай кеткен жылу ағымы;
                  Q
тп
 – алдыңғы беттегі үйкеліс жылуы;
                  q
итп
 – алдыңғы беттегі қорытынды жылу ағымы.
Дайындамаға кететін жылу саны:
 q
з
= q
дзз
+ q
тзз
+ q
тпз
+ q
дсз
= q
дз
- q
дзс
- q
дзи
+ Q
тз
- q
тзи
- q
тзс
+ q
тпз
+ q
дсз
=
     = q
дз
+ Q
тз
- (q
дзс
+ q
дзи
+ q
тзи
+ q
тзс
- q
тпз
- q
дсз
)                                             (41)
        
(41)  формуладағы  жақшаның  іші–  құралдың  артқы  беттегі  қорытынды
жылу ағымы
                                      q
з
= q
дз
+ Q
тз
- q
итз
,                                                        (42)
бұл  q
дз
 – деформация зонасынан дайындамаға қарай кеткен жылу ағымы;
                 Q
тз
– артқы беттегі үйкеліс жылуы;
                  q
итз
 – артқы беттегі қорытынды жылу ағымы.
Құралға кетіп жатқан жылу саны (40), (41) формулалардан шығады:
                                              q
ин
 = q
итп
+ q
итз
(43)
пайда  болатын  жылу  істелінетін  жұмысқа  пропорционалды  болғандықтан,
жылу  саны  өңделетін  дайындама  материалының  түрі  мен  механикалық
қасиеттеріне, құралдың  геометриялық  параметрлері  мен  кесу  режимдеріне
тəуелді.
37 суретте кесу жылдамдығының жылудың жоңқа, дайындама жəне құрал
арасында бөлінуі көрсетілген.
                               (Болат 40Х; Т15К6; t = 1,5мм; S = 0, 12 мм/об.)
37 сурет. Кесу жылдамдығының жылу бөлінуіне тигізетін əсері

49
Кесу  жылдамдығы  тұрақты  болған  кезде  жоңқаның  орташа
температурасы  мен  жоңқа, құрал  жəне  дайындама  арасындағы  жылудың
бөлінуі, кесуге  жұмсалатын  жұмысқа, жəне  өңделетін  материалдың
жылуөткізгіштігіне байланысты.
Құралға  кететін  жылу  саны  өте  аз  жəне  қандай  да  болмасын
материалдарды  əр  түрлі  кесу  режимдерімен  кесу  кезінде, жоңқа  мен
дайындамаға  кететін  жылу  санынан  кем  болады. Оның  негізгі  себебі, құрал
материалының  өңделетін  материалмен  салыстырғанда  жылуөткізгіштігінің
төмендігі.

жүктеу/скачать 1.58 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: