一種大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面 中拉應(yīng)力的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -種離心機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算方法，涉及在鑄型勻速轉(zhuǎn)動的條件 下，當(dāng)金屬液澆入鑄型時，所述離心鑄型金屬筒套截面中總拉應(yīng)力σ由因金屬筒套自身質(zhì)量 產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力σι和因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套 截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇2疊加而成，即〇 =外+內(nèi)，其中
[0004] 式中：fl套一一金屬筒套的密度，kg/m3;P*-一金屬液的密度，kg/m 3;
[0005] η--金屬筒套的轉(zhuǎn)速，r/min; R〇--金屬筒套內(nèi)圓半徑，m;
[0006] r〇--鑄件內(nèi)圓半徑，m; R外--金屬筒套外圓半徑，m。
[0007] 上述公式中，在推導(dǎo)公式〇1時，采用了從材料力學(xué)中的"薄壁圓環(huán)"模型，因該模型 在建立時就帶有極為苛刻的限制條件：圓筒的壁厚尺寸S須遠(yuǎn)小于金屬筒套的直徑2 Γ(ΒΡδ< <2r)，故將"薄壁圓環(huán)"中半徑替換成金屬筒套外圓半徑R外，將r放大為R外，得到公式 〇1=ω P*R外2,這會產(chǎn)生計(jì)算偏差；
的推導(dǎo)過程中，則忽略了重力 的因素，這也會產(chǎn)生計(jì)算偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種考慮到金屬筒套及金屬液實(shí)際影響因素 對大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算產(chǎn)生偏差，對偏差進(jìn)行修正后的拉應(yīng) 力計(jì)算方法。
[0009 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0010] -種大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算方法，大中型臥式離心鑄 型金屬筒套截面中拉應(yīng)力σ由因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉 應(yīng)力σι和因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇2疊加而成，即〇 = 〇# σ2,在考慮金屬筒套外半徑影響因素情況下，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對 金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力修正，修正后所述大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng) 力σ計(jì)算式為：
[0012]式（1)中，(^為計(jì)算考慮金屬筒套外半徑影響因素，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn) 生的離心力對金屬筒套截面中拉應(yīng)力σι的第一修正系數(shù)：
[0014]式(1)、（2)中：
[0015] β*一一金屬筒套的密度，kg/m3; 〇液一一金屬液的密度，kg/m3;
[0016] η--金屬筒套的轉(zhuǎn)速，:r/min;Ro--金屬筒套內(nèi)圓半徑，m;
[0017] ro--鑄件內(nèi)圓半徑，m;R外--金屬筒套外圓半徑，m。
[0018] 更進(jìn)一步的，所述的一種大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算方 法，在考慮金屬液受重力影響因素后，再對所述因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截 面產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ 2修正，修正后所述大中型臥式離心機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力〇計(jì)算 式為：
[0020] 式(3)中，C2為考慮金屬液受重力影響因素后，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的 離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇 2修正的第二修正系數(shù)。
[0021] 對于臥式離心鑄造，由于在離心力和重力的共同作用下，金屬液形成上部厚而下 部薄的偏心筒套，但其軸線偏離鑄型旋轉(zhuǎn)軸線垂直下移很小的距離，可將重力折算為離心 力的影響，故
[0025] 式中：d()--鑄件內(nèi)圓直徑，m;
[0026] 本發(fā)明的有益效果是：對離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力計(jì)算公式
進(jìn)行修正:①對因放大鑄型筒套外徑，使原〇:產(chǎn)生的偏 差進(jìn)行修正;②對因忽略重力影響，使原〇2產(chǎn)生的偏差進(jìn)行修正。從而提高了對離心鑄型金 屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算精度。
【具體實(shí)施方式】
[0027]第一實(shí)施例：對于一種大型碳素鑄鋼軸套的金屬銅套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算，在考 慮金屬筒套外半徑影響因素情況下，對因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面 產(chǎn)生的拉應(yīng)力σι修正，修正后再計(jì)算大中型立式離心機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力〇。
[0028]具體的，大型碳素鑄鋼軸套，材質(zhì)為ZG230-450,鑄件尺寸為：外圓半徑Ro = 0.450m，內(nèi)圓半徑r〇 = 0.390m，長度L = 2.700m，鑄件壁厚Ro - r〇 = 0.060m，合金液密度為Pit = 7000kg/m3(即γ =6.86 X 104N/m3)，鑄件質(zhì)量為3335kg。采用臥式離心鑄造，金屬筒套的 外圓半徑R外=〇. 535m，材質(zhì)為碳素鑄鋼ZG230-450，P套=7800kg/m3?，F(xiàn)考慮金屬筒套外徑影 響因素，計(jì)算第一次修正后的離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力σ。
[0029 ]取康氏離心轉(zhuǎn)速公式中的調(diào)整系數(shù)β = 1.3，鑄型所需的離心轉(zhuǎn)速為
[0031] (1)第一修正系數(shù)&的計(jì)算：
[0033] (2)計(jì)算第一次修正后的離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力：
[0034] 根據(jù)R外=0 · 535m，R〇 = 0 · 450m，rQ = 0 · 390m，p套=7800kg/m3，ρ液=7000kg/m3，η = 440r/min，Ci = 0.1713，
[0035] 第一次修正后的離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力〇為
[0037]顯然，按照未修正前的拉應(yīng)力〇3十算值為4.74MPa，修正后的拉應(yīng)力〇3十算值為 3.93MPa，要小一些，即對因放大金屬筒套外半徑R外所產(chǎn)生的偏差進(jìn)行了修正。
[0038]第二實(shí)施例：對于大型碳素鑄鋼軸套的金屬銅套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算，在考慮金 屬液受重力影響因素后，再對所述因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng) 力〇2修正，修正后計(jì)算大中型臥式離心機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力〇。
[0039]鑄件尺寸同第一實(shí)施例情況下，計(jì)算第二次修正后的離心鑄型金屬筒套截面中拉 應(yīng)力〇。
[0040] (1)考慮因忽略重力、計(jì)算對拉應(yīng)力〇2的第二修正系數(shù)C2:
[0042] (2)計(jì)算第二次修正后的離心鑄型金屬筒套拉應(yīng)力：
[0044]其中，按照未修正前的拉應(yīng)力σ2計(jì)算值為1.98MPa，修正后的拉應(yīng)力σ2計(jì)算值為 2. OOMPa，要大一些，即對因忽略重力所產(chǎn)生的偏差進(jìn)行了修正。
[0045]在上述實(shí)施例中，對離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力計(jì)算公式
進(jìn)行了修正計(jì)算:①對因放大鑄型筒套外徑，使原〇:產(chǎn) 生的偏差進(jìn)行修正;②對因忽略重力影響，使原σ2產(chǎn)生的偏差進(jìn)行修正，從而提高了對離心 鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算精度。
[0046]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對 本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大中型邸式離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算方法，大中型邸式離屯、鑄型 金屬筒套截面中拉應(yīng)力0由因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng) 力〇1和因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇2疊加而成，即0 = 〇1+〇2， 其特征在于，在考慮金屬筒套外半徑影響因素情況下，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的 離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇1修正，修正后所述大中型邸式離屯、鑄型金屬筒套截 面中拉應(yīng)力σ的計(jì)算式為：式（1)中，Cl為考慮金屬筒套外半徑影響因素后，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離 屯、力對金屬筒套截面中拉應(yīng)力〇1的第一修正系數(shù)：式(1)、（2)中： P*--金屬筒套的密度，kg/m3; Pit--金屬液的密度，kg/m3; η--金屬筒套的轉(zhuǎn)速，r/min; Ro--金屬筒套內(nèi)圓半徑，m; ro--鑄件內(nèi)圓半徑，m;R外--金屬筒套外圓半徑，m。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型邸式離屯、機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算方 法，其特征在于，在考慮金屬液受重力影響因素后，再對所述因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對 金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力02修正，修正后所述大中型邸式離屯、機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉 應(yīng)力σ計(jì)算式為：式(3)中，C2為考慮金屬液受重力影響因素后，對所述因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金 屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力02修正的第二修正系數(shù)：式中：do--鑄件內(nèi)圓直徑，m。
【專利摘要】本發(fā)明屬于離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及大中型臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算方法，大中型臥式離心機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力σ由因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ1和因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ2疊加而成，在考慮金屬筒套外半徑影響因素情況下，對因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ1修正，修正后所述大中型臥式離心機(jī)鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力σ的計(jì)算式為：，C1為考慮金屬筒套外半徑影響因素后，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對金屬筒套截面中拉應(yīng)力σ1的第一修正系數(shù)：。本發(fā)明提高了臥式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計(jì)算精度。
【IPC分類】B22D13/00, G06F17/50
【公開號】CN105574274
【申請?zhí)枴緾N201510961971
【發(fā)明人】楊為勤
【申請人】武昌船舶重工集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月18日