![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Методы определения нагрузок на режущих инструментах
Основа современных методов - отыскание экспериментальным путем инвариантных корреляционных соотношений между показателями какого-либо из горнотехнологических критериев свойств породы и процесса разрушения. При этом важно выбрать такой критерий, который обеспечивал бы по возможности большую тесноту корреляционной связи. Отыскание корреляционных соотношений не исключает аналитического описания отдельных сторон процесса резания. Это тем более необходимо, что факторы, характеризующие геометрические параметры инструментов (точнее, те из них, которые при своем изменении не вызывают качественных изменений процесса разрушения), могут находиться с действующими на инструмент усилиями в функциональной связи, обусловленной известными законами механики. Имея в виду сказанное выше, схему взаимодействия резца с породой можно представить следующим образом. В рабочем состоянии на резце образуются две площадки: передняя Fп, которой он снимает слой породы, и торцевая Fзат, которой он давит на забой реза (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 – Схема определения рабочих площадей резца.
Передняя площадка резца
где В процессе резания высота контакта циклически изменяется от нуля до некоторого максимального значения. Максимальная высота контакта 0а= где Rск и Rд — сопротивление породы соответственно скалыванию и дроблению; τ — угол скалывания. Принимая
Подставляя полученные значения в формулу (3.2), получаем
Торцовую площадку принимают равной проекции площадки износа на плоскость резания и определяют измерением. Она пропорциональна проекции ее длины на плоскость резания:
где с — коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально; Схема сил на резце (рис. 3.3) составлена, исходя из следующих допущений: распределенные силы на рабочих площадках заменены их результирующими; силы сопротивления приложены нормально к рабочим площадкам; площадка износа совпадает с траекторией ее движения. Линия WW представляет касательную к траектории движения точки А режущей кромки резца.
Рисунок 3.3 – Схема сил на резце
Со стороны породы на резец действуют нормальные силы: на передней и торцовой площадках соответственно N п и N3 на боковых гранях Nбл и N бп. Нормальным силам соответствуют вызванные ими силы трения Проектируя данную систему сил на ось z, получаем выражение для определения усилия резания:
Суммируяпроекции сил на ось y, находим усилие подачи
Боковая сила
Экспериментальное определение боковых сил затруднительно, поэтому обычно вводят соотношение
где Усилие подачи на боковых кромках незначительно, и в первом приближении им можно пренебречь Нормальные усилия на площадках резца
Подставляя в формулы (3.6) и (3.7) приведенные выше соотношения, а также значения нормальных сил, выраженные через рабочие площадки и действующие на них давления, получаем после преобразований:
Нагрузка dN, приложенная нормально к элементарной площадке контакта инструмента с породой dτ (рис. 3.4),
где Руд — средняя удельная нагрузка на поверхности контакта инструмента с породой.
Рисунок 3.4 – Схема определения проекции элементарной нагрузки на оси координат
Если плоскость тп касательна к площадке dτ и составляет угол р с координатной плоскостью, то элементарную площадку можно выразить через ее проекцию на эту плоскость. Тогда
Проекция элементарной нагрузки на какую-либо ось координат, например у, Соответственно
Очевидно, что
и т.д.
Таким образом, результирующая составляющая элементарных нормальных сил, действующих на данную поверхность, равна произведению средней удельной нагрузки на площадь проекции этой поверхности на координатную плоскость, нормальную к этой составляющей. Применение этого правила значительно облегчает задачу получения расчетных формул: контактные площадки можно определять вычислением или измерением плоских фигур; удельные нагрузки — поиском корреляционных соотношений их с горно-технологическими свойствами породы. В соответствии с этим правилом в формуле (3.2) ширина режущей кромки b равна проекции на плоскость ху линии, проведенной на передней грани на высоте контакта hk; в формулах (3.8) и (3.9) Fзат=SXZ, RД,=R уд, R ск=Я'уд. Характер изменения нагрузок на инструменты зависит от свойств горных пород (рис. 3.5).
Рисунок 3.5 - Осциллограммы усилий резания: а – идеально пластичная горная порода; б – идеально хрупкая горная порода; в – реальная неоднородная горная порода; г - типичная осциллограмма процесса резания угля
К идеально пластичным горным породам близки пластичные глины и мягкие грунты; близкие по характеру к идеально хрупким породам осциллограммы наблюдались при резании каменной соли. На осциллограмме процесса резания угля различаются: участки резания угля Процесс разрушения реальной горной породы — стохастический, поэтому для получения достоверных данных о закономерностях изменения нагрузок пользуются методами теории вероятностей и математической статистики. При этом нагрузка характеризуется совокупностью характеристик: видом закона распределения, средней величиной, показателем изменчивости (дисперсией, средним квадратическим отклонением), числом циклов нагружения и максимальной величиной. Значение первых четырех характеристик позволяет определять эквивалентные нагрузки, по которым рассчитывают инструменты на усталостную прочность (долговечность). Максимальные нагрузки нужны для расчетов на статическую или ударную прочность. Экспериментально установлено, что закономерности изменения нагрузок для различных процессов разрушения горных пород характеризуются каким-либо из следующих законов распределения: нормальным; усеченным нормальным; Вейбулла и гамма-распределением. Плотность распределения при нормальном законе
Нормальный закон справедлив для распределения исследуемого признака в границах ±
при а<р<b. В этом выражении параметр
При Р>2σ параметр С практически не отличается от единицы и замена усеченного распределения обычным нормальным правомерна. Закономерности измерения нагрузок на инструменты при резании угля согласуются с законом гамма-распределения:
где
В некоторых случаях при разрушении горных пород распределение усилий подчиняется закону Вейбулла:
где параметр В формулах (3.11) — (3.14): Р — нагрузка (текущая);
Максимальная нагрузка
где kM.П — коэффициент максимальной перегрузки. Пропорциональность максимальных и средних нагрузок установлена экспериментальными исследованиями. Перегрузки, при которых нарушается прочность инструмента, возникают довольно редко. Поэтому при грубом определении под максимальной понимают обычно максимальную пиковую нагрузку, выявленную при обработке осциллограмм процесса резания (см. рис. 3.5). Отсутствие более точных заний компенсируют при расчетах увеличением коэффициента запаса прочности. Частота колебаний нагрузки Р пик оценивается частотой возникновения пиковых нагрузок на 1 м пути резания или в единицу времени и определяется из осциллограмм. Среднее поперечное сечение стружки
где F cp— сечение стружки, см2; G — масса породы, отделенной резцом на пути l, кг; Условное напряжение разрушения Условное напряжение разрушения (кПа) численно равно удельной энергии резания (Дж/см3) и связано с удельной энергоемкостью Тогда удельная энергоемкость W (Дж/м3) процесса разрушения: W=0,00272Zcp/Fcp. (3.17) Методы получения формул для расчета средних нагрузок. Формулы (3.8) и (3.9) дают представление о влиянии на нагрузку резца некоторых факторов только с качественной стороны. Они не учитывают влияния схемы резания, масштабного фактора, развала реза, горно-геологических условий и др. Свойства породы представлены в этих формулах в неявном виде и требуется установить корреляционные соотношения RД, Rск и горнотехнологических критериев. Величины F зат, h и f (х, у, z) = f1 (х) f2 (у) f 3 (z)... (3.18) При отыскании каждой частной функции это правило может быть использовано при условии сохранения остальных факторов в процессе опыта постоянными величинами. Обстоятельства каждого опыта должны быть тщательно проанализированы с целью выявления и устранения возможного скрытого влияния какого-либо фактора. Например, скорость резания может влиять на результаты опыта как непосредственно, так и через сопутствующие ей высокие температуры. Следовательно, скорость резания должна быть выбрана в таких пределах, чтобы влияние теплового фактора было устранено или применено эффективное охлаждение. Представим выражения (3.8) и (3.9) в виде:
Силы Z0 и Y0, представляющие нагрузки соответственно на передней и торцовой площадках, иногда называют нагрузками на остром резце. Для определения этих нагрузок опыты ставят на технически острых резцах, толщина режущих кромок которых составляет по замерам 0,05—0,10 мм. Влияние затупления может быть установлено замерами нагрузок на резцах с различными F зат и последующими вычислениями по схеме: Kзат = Z-Z0/F зат; К' зат = Y — Yo/F зат; f ' = Кзат/К'зат. Необходимое число опытов следует устанавливать статически, исходя из значения характерного для исследуемого фактора коэффициента вариации K вар и требуемой степени точности результата Kдоп. Зная значение коэффициента вариации для исследуемого фактора и задаваясь значением надежности, можно определить требуемое число опытов по соотношению Kдоп / K вар. Примем в выражении (3.8)
Коэффициент КУ отражает влияние угла резания на нагрузку резца. Это влияние тесно связано с влиянием трения по передней грани и угла скалывания породы. При экспериментальных исследованиях влияния угла резания определяют не абсолютные, а относительные значения коэффициента Ку. При этом за эталонные принимают значения при каком-то выбранном значении угла резания.
На рис. 3.6 приведены две зависимости коэффициента
от угла резания, где КУ = 90 — значение коэффициента КУ абс при угле резания 90°. Экспериментальные данные, полученные в результате обобщения многих исследований А. И. Бероном, А. С. Казанским и Л. И. Бароном и Л. Б. Глатманом, нанесенные на график, весьма близки к расчетным кривым, построенным при усредненных значениях
Date: 2016-02-19; view: 1562; Нарушение авторских прав |