3.Расчет нагрева цилиндра под пластическую деформацию

Многие сложные стальные детали, такие, как коленчатые и распределительные валы, кольца подшипников, а также ролики и шары подшипников, болты и гайки, оси колесных пар железнодорожных вагонов и многие другие детали изготавливаются методом индукционного нагрева заготовок (чаще всего цилиндрической формы) и их пластического деформирования. Индукционный нагрев цилиндра должен обеспечить заданное температурное поле с определенной допустимой неравномерностью по всему объему заготовки.

3.1.Исходные данные для расчета

Обычно при конструировании машиностроительной детали и разработке процесса ее производства с использованием нагрева и пластической деформации выбирается диаметр заготовки и ее длина, определяется температура на поверхности, а также допустимая разница температур на поверхности и по оси заготовки. Определяется также допустимый температурный перепад по длине заготовки. Однако, в данном курсовом проекте температурный перепад по длине заготовки не рассчитывается.

Диаметр заготовки и ее длина, а также температурный перепад по радиусу заготовки выбираются из табл. 3 .7.

Таблица 3.7 Варианты исходных данных для расчета нагрева цилиндрической заготовки под пластическую деформацию ( = 1300 °С)
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
, мм	10	15	20	25	30	35	40	45
, мм	300	300	300	300	400	400	400	500
, °С	35	35	50	50	50	75	75	75
Вариант	9	10	11	12	13	14	15	16
, мм	50	55	60	70	80	90	100	120
, мм	500	500	600	600	600	600	600	600
, °С	100	100	100	125	125	150	150	150

Рис. 3.17. Система многовитковый индуктор–заготовка для сквозного нагрева перед пластической деформацией: 1 — многовитковый индуктор с электрической изоляцией, 2 — заготовка, 3 — тепловая изоляция, 4 — токоподводы, 5 — направляющая, по которой заготовка скользит при подаче заготовки в индуктор и лежит при нагреве

Для примера расчета выбираем вариант №2.

1) Диаметр нагреваемой цилиндрической заготовки:  = 15·10^–3 м (радиус  = 7,5·10^–3 м).

2) Длина заготовки: =0,3 м.

3)Температура на поверхности: = 1300 °С.

4) Разность температур на поверхности и на оси: = 35 °С.

5) Свойства материала заготовки — средние в интервале температур 20–1300 °С (при = 800 °С):

• удельное электрическое сопротивление = 10^–6 Ом·м;

• теплопроводность = 33,5 Вт/(м·град);

• теплоемкость = 6,68·10² Дж/(кг·град);

• температуропроводность = 6,4·10^–6 м²/с.

При выполнении курсовой работы необходимо:

• выбрать рациональную частоту тока для реализации проекта сквозного нагрева перед пластической деформацией;

• выполнить тепловой расчет и определить время нагрева и удельную мощность ;

• сделать электрический расчет индуктора;

• определить интегральные параметры установки для индукционного нагрева.