double arrow

Тепловий розрахунок форм для пресування.


 

Тепловий розрахунок форм для пресування виконується з метою забезпечення рівномірного температурного поля в формуючих деталях. Тепловий розрахунок дозволяє визначити необхідну кількість тепла або конструктивні розміри нагрівних елементів, їх потужність.

Тепловий розрахунок прес-форми поділяється на три етапи: визначення загальної потужності всіх нагрівних елементів для періоду пресування; визначення потужності окремих нагрівних елементів, що забезпечують отримання однорідного температурного поля; визначення необхідної потужності нагрівних елементів для розігріву прес-форми.

Загальні витрати тепла (в ккал/год) в період пресування може бути підрахований за рівнянням теплового балансу

Qзаг = Qел + Qреакц

Де Qел – тепло, що підводиться до прес-форми у вигляді електроенергії; Qреакц – теплота полімеризації.

Для визначення витрат електроенергії рівняння теплового балансу може бути записано у вигляді

 

Qел = Qкор. + Qс.п. + Qн.с. + Qб.з. + Qін.

Де Qкор. – корисне тепло на нагрів маси; Qс.п. – втрати тепла через стіл преса; Qн.с. – втрати тепла в навколишнє середовище через бокові поверхні і місця рознімання форми; Qб.з. – втрати тепла через болтові з’єднання; Qін – інші втрати (при обдуванні повітрям, при простоях і ін.).




Згідно експериментальних даних величина другорядних втрат (Qін) коливається в межах 10 – 18% від загальних витрат електроенергії.

Корисне тепло можна визначити зо формулою

 

Qкор. = сGдDtz,

Де с – теплоємність прес-маси в ккал/кг град; Gд – вага одніеї деталі в кг; Dt – зміна температури прес-маси при нагрів її в прес-формі в оС; z – число деталей за годину .

Втрати тепла в навколишнє середовище Qн.с. визначається згідно рівняння

Qн.с. = Qб. + Qр.

При чому

Qб. = aбFбDt; Qр. = tр SaрFрDt,

 

Де Fбплоща бокової поверхні в м2; Fр - площа поверхні рознімання в м2; Dt – різниця температур поверхні преса і навколишнього середовища в оС; tртривалість розкриття прес-форми за одну годину роботи в год.

Для пуансона і матриці ці втрати слід розраховувати окремо, тому що значення aр і Fр для них різні.

Коефіцієнт тепловіддачі бокової поверхні

 

aб =( 0.535l/l)/(GrPr)m0.286 ,

де l – висота розрахункової частини прес-форми в м; Gr = gbDtl/n2критерій Грасгофа; b - коефіцієнт об’ємного розширення повітря в 1/град; g – прискорення земного тяжіння, рівне 9.8 м/сек2; Pr » 0.7 – критерій Прандля; l - коефіцієнт кінематичної в’язкості повітря в м2/сек.

Коефіцієнт тепловіддачі місць рознімання aр для формуючої частиниматриці знаходять із залежності

 

aр = 0.95 l/h(GrPr)0.02 ,

де – h – висота гнізда матриці в м.

Для горизонтальної площини рознімання матриці

 

aр = 4.2Dt0.19.

У рівняннях для aр і aб величини, що залежать від температури розраховуються по середньому значенні температури, що знаходиться як



 

tсер = (tст.  + tн.с.)/2,

де tст. – температура стінки прес-форми; tн.с.температур

а навколишнього середовища.

В горизонтальних площинах рознімання коеф. a  менший ніж у вертикальних, але враховуючи те що пуансон має поступальний рух і обдувається повітрям ,. коеф. a для нього може бути збільшеним і прирівняним до коефіцієнта тепловіддачі вертикальних стінок (10 - 12 ккал/м2 г град).

Визначення втрат тепла через стіл преса Qс.п. для випадку, що між прес-формою і столом преса розміщена однорідна прокладка, проводиться згідно рівняння теплопровідності через одношарову стінку

 

Qс.п. = 2Fо(lпр/sпр)Dt,

 

Де Fо  - поверхня стола, що зайнята прес-формою в м2; lпр – коефіцієнт теплопровідності прокладки під тиском в ккал/м г град; sпр – товщина прокладки в м; Dt – різниця температур прес-форми і стола в оС. Коефіцієнт 2 враховує втрати тепла в результаті контакту пуансона і матриці зі столом преса.

Втрати тепла через болтові з’єднання визначаються із виразу

 

Qб.з. = lб/l(FбDt) + aбFб.б.с. Dt1,

 

Де  lбкоефіцієнт теплопровідності матеріалу болта в ккал/м г град; l – віддаль відповерхні проушини прес-форми до стола преса в м; Fб – січеня болта в м2; Dt – різниця температур по довжині болта в град; aб – коефіцієнт тепловіддачі в навколишнє середовище в ккал/м2 г град; Fб.б.с.площа бокової поверхні болтового з’єднання в м2; Dt1 = (tп + tс.п.)/2 – tн.с.різниця між середньою температурою болта і температурою навколишнього середовища (tптемпература преса в оС; tс.п. – температура стола преса в оС; tн.с. – Температура навколишнього середовища в оС).



 

При проектуванні форм для литва під тиском виконуються наступні конструктивно-технологічні розрахунки: розрахунок кількості гнізд форми; розрахунок довжини шляху рухомої частини форми; розрахунок довжини шляху робочих деталей механізмів переміщення при вийманні формуючих знаків і деталей ( при необхідності). Особливе місце серед цих розрахунків займає розрахунок ливникової системи.

 







Сейчас читают про: