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薄套类零部件热装温度浅析


  摘 要:薄套类零部件热装时,加热温度的确定应考虑零件材料温差、配合直径、过盈量和热装的最小间隙等因素。并根据热装时间对热装温度值进行修正。
  关键词:薄套类零部件;热装;线膨胀系数
  0、引言
  套类零部件主要是作为旋转或固定轴类零部件的支撑,承受轴的径向力.薄套类零件因其具有质量轻、节约材料、结构紧凑等特点,已广泛应用于各工业领域.对于过盈配合的轴套类零件 ,常将套类零件加热,使其受热膨胀,内孔变大,可以轻松的装到配套的轴上.本文仅对薄套类零部件(以抗侧滚扭杆连接衬套为例)热装温度进行探讨。
  1、加热方式选择
  对于热装的加热方式只要有4种,即火炎加热、介质加热、弥漫式加热、感应加热。
  (1)火炎加热是已喷灯、氧乙炔、丙烷加热器为加热装置,加热温度一般低于350℃,其优点是加热器热量集中,加热温度易于控制,操作简单。
  (2)介质加热是沸水槽、蒸汽槽、热油槽为加热装置。沸水槽加热温度为80-100℃,蒸汽加热槽可达120℃,热油槽可达90-320℃,加热时热膨胀均匀,适用于过盈量较小的连接件。
  (3)弥漫式加热的加热温度可达400℃以上,热膨胀均匀,表面洁净,加热温度易于自动控制,成批生产中应用广泛,工程上一般采用电炉加热(一般能达到400℃以上)和煤炉加热(一般能达到800℃以上)。
  (4)感应加热是用感应加热器为加热装置,加热温度可达400℃,加热时间短,调节温度方便,热效率高,适用于大型零部件,成本较高。
  以抗侧滚扭杆连接衬套(如图1,材质2Crl3)热装为例,考虑到热装温度较高(200-500℃)、要求热膨胀均匀等因素,选用电炉加热(弥漫式加热)。
  图1
  2.热膨胀温度的确定
  零件加热温度应考虑零件的材料、温差、结合直径、过盈量和热装的最小间隙等因素。
  热装温度的计算公式为:T=(△1+△2)/da+t
  注:本公式未考虑零部件从加热器中取出到热装开始过程中的温度降低。
  △1:装配最大过盈量。
  △2:装配时的最小间隙。
  d:配合直径。
  a:被加热件线膨胀系数。
  t:工作环境温度,一般取20℃。
  对于△,可简化采用中K=△1+△2=3△1~6△1,这样的△值取得略大了些。
  △2=0.05mm,a=11.5X10ˉ6(假设加热温度到300℃),
  △1=0.095mm,
  T=(△1+△2)/da+t=(0.095+0.05)/43 X 11.5 X 10ˉ6+20=313℃
  考虑零件拿出加热炉后温度会降低,假设零件从炉中取出到装配在1分钟内完成,则温度下降量计算如下:
  由牛顿冷定律可知:
  温差Δt=|tw-tf|
  q=hΔt
  Φ=qA=AhΔt=Δt/(1/hA)
  其中的1/hA 称为对流传热热阻
  q为热流密度
  h为物质的对流传热系数,单位W/(m2. ℃)。空气自然对流传热系数 5 ~ 25 W/(m2. ℃)。
  Φ为传热功率(或者说是单位时间内的传热量),单位W;
  A为传热面积,单位m^2;
  取h=20 W/(m2.K)计算温度下降:
  q=20 W/(m2. ℃)×(313-20)℃=5860 W/m2
  Φ=qA=5860 W/m2×π(482-432)×10-6=8.37℃
  则考虑温度下降的影响加热温度T=313℃+8.37℃=321.37℃ ≈322℃。
  即将抗侧滚扭连接衬套在电加热炉中加热到322℃即可进行热装。
  注: 热装温度的计算中还应考到环境因素,例如工作场地的湿度(空气、水蒸气的对流传热系数不同)等。
  3、结语
  通过对薄套类零部件热装温度的计算,便于合理确定热装温度范围。
  参考文献:
  [1]于振环曲轴热装工艺分析与热装机研究。
  [2] 中国航空材料手册(第二版).中国航空材料手册编辑委员会.中国标准出版社,1988-9-3
  摘 要:薄套类零部件热装时,加热温度的确定应考虑零件的材料、温差、配合直径、过盈量和热装的最小间隙等因素。并根据热装时间对热装温度值进行修正。
  关键词:薄套类零部件;热装;线膨胀系数
  0、引言
  套类零部件主要是作为旋转或固定轴类零部件的支撑,承受轴的径向力.薄套类零件因其具有质量轻、节约材料、结构紧凑等特点,已广泛应用于各工业领域.对于过盈配合的轴套类零件 ,常将套类零件加热,使其受热膨胀,内孔变大,可以轻松的装到配套的轴上.本文仅对薄套类零部件(以抗侧滚扭杆连接衬套为例)热装温度进行探讨。
  1、加热方式选择
  对于热装的加热方式只要有4种,即火炎加热、介质加热、弥漫式加热、感应加热。
  (1)火炎加热是已喷灯、氧乙炔、丙烷加热器为加热装置,加热温度一般低于350℃,其优点是加热器热量集中,加热温度易于控制,操作简单。
  (2)介质加热是沸水槽、蒸汽槽、热油槽为加热装置。沸水槽加热温度为80-100℃,蒸汽加热槽可达120℃,热油槽可达90-320℃,加热时热膨胀均匀,适用于过盈量较小的连接件。
  (3)弥漫式加热的加热温度可达400℃以上,热膨胀均匀,表面洁净,加热温度易于自动控制,成批生产中应用广泛,工程上一般采用电炉加热(一般能达到400℃以上)和煤炉加热(一般能达到800℃以上)。
  (4)感应加热是用感应加热器为加热装置,加热温度可达400℃,加热时间短,调节温度方便,热效率高,适用于大型零部件,成本较高。
  以抗侧滚扭杆连接衬套(如图1,材质2Crl3)热装为例,考虑到热装温度较高(200-500℃)、要求热膨胀均匀等因素,选用电炉加热(弥漫式加热)。
  图1
  2.热膨胀温度的确定
  零件加热温度应考虑零件的材料、温差、结合直径、过盈量和热装的最小间隙等因素。
  热装温度的计算公式为:T=(△1+△2)/da+t
  注:本公式未考虑零部件从加热器中取出到热装开始过程中的温度降低。
  △1:装配最大过盈量。
  △2:装配时的最小间隙。
  d:配合直径。
  a:被加热件线膨胀系数。
  t:工作环境温度,一般取20℃。
  对于△,可简化采用中K=△1+△2=3△1~6△1,这样的△值取得略大了些。
  △2=0.05mm,a=11.5X10ˉ6(假设加热温度到300℃),
  △1=0.095mm,
  T=(△1+△2)/da+t=(0.095+0.05)/43 X 11.5 X 10ˉ6+20=313℃
  考虑零件拿出加热炉后温度会降低,假设零件从炉中取出到装配在1分钟内完成,则温度下降量计算如下:
  由牛顿冷定律可知:
  温差Δt=|tw-tf|
  q=hΔt
  Φ=qA=AhΔt=Δt/(1/hA)
  其中的1/hA 称为对流传热热阻
  q为热流密度
  h为物质的对流传热系数,单位W/(m2. ℃)。空气自然对流传热系数 5 ~ 25 W/(m2. ℃)。
  Φ为传热功率(或者说是单位时间内的传热量),单位W;
  A为传热面积,单位m^2;
  取h=20 W/(m2.K)计算温度下降:
  q=20 W/(m2. ℃)×(313-20)℃=5860 W/m2
  Φ=qA=5860 W/m2×π(482-432)×10-6=8.37℃
  则考虑温度下降的影响加热温度T=313℃+8.37℃=321.37℃ ≈322℃。
  即将抗侧滚扭连接衬套在电加热炉中加热到322℃即可进行热装。
  注: 热装温度的计算中还应考到环境因素,例如工作场地的湿度(空气、水蒸气的对流传热系数不同)等。
  3、结语
  通过对薄套类零部件热装温度的计算,便于合理确定热装温度范围。
  参考文献:
  [1]于振环曲轴热装工艺分析与热装机研究。
  [2] 中国航空材料手册(第二版).中国航空材料手册编辑委员会.中国标准出版社,1988-9-3
  摘 要:薄套类零部件热装时,加热温度的确定应考虑零件的材料、温差、配合直径、过盈量和热装的最小间隙等因素。并根据热装时间对热装温度值进行修正。
  关键词:薄套类零部件;热装;线膨胀系数
  0、引言
  套类零部件主要是作为旋转或固定轴类零部件的支撑,承受轴的径向力.薄套类零件因其具有质量轻、节约材料、结构紧凑等特点,已广泛应用于各工业领域.对于过盈配合的轴套类零件 ,常将套类零件加热,使其受热膨胀,内孔变大,可以轻松的装到配套的轴上.本文仅对薄套类零部件(以抗侧滚扭杆连接衬套为例)热装温度进行探讨。
  1、加热方式选择
  对于热装的加热方式只要有4种,即火炎加热、介质加热、弥漫式加热、感应加热。
  (1)火炎加热是已喷灯、氧乙炔、丙烷加热器为加热装置,加热温度一般低于350℃,其优点是加热器热量集中,加热温度易于控制,操作简单。
  (2)介质加热是沸水槽、蒸汽槽、热油槽为加热装置。沸水槽加热温度为80-100℃,蒸汽加热槽可达120℃,热油槽可达90-320℃,加热时热膨胀均匀,适用于过盈量较小的连接件。
  (3)弥漫式加热的加热温度可达400℃以上,热膨胀均匀,表面洁净,加热温度易于自动控制,成批生产中应用广泛,工程上一般采用电炉加热(一般能达到400℃以上)和煤炉加热(一般能达到800℃以上)。
  (4)感应加热是用感应加热器为加热装置,加热温度可达400℃,加热时间短,调节温度方便,热效率高,适用于大型零部件,成本较高。
  以抗侧滚扭杆连接衬套(如图1,材质2Crl3)热装为例,考虑到热装温度较高(200-500℃)、要求热膨胀均匀等因素,选用电炉加热(弥漫式加热)。
  图1
  2.热膨胀温度的确定
  零件加热温度应考虑零件的材料、温差、结合直径、过盈量和热装的最小间隙等因素。
  热装温度的计算公式为:T=(△1+△2)/da+t
  注:本公式未考虑零部件从加热器中取出到热装开始过程中的温度降低。
  △1:装配最大过盈量。
  △2:装配时的最小间隙。
  d:配合直径。
  a:被加热件线膨胀系数。
  t:工作环境温度,一般取20℃。
  对于△,可简化采用中K=△1+△2=3△1~6△1,这样的△值取得略大了些。
  △2=0.05mm,a=11.5X10ˉ6(假设加热温度到300℃),
  △1=0.095mm,
  T=(△1+△2)/da+t=(0.095+0.05)/43 X 11.5 X 10ˉ6+20=313℃
  考虑零件拿出加热炉后温度会降低,假设零件从炉中取出到装配在1分钟内完成,则温度下降量计算如下:
  由牛顿冷定律可知:
  温差Δt=|tw-tf|
  q=hΔt
  Φ=qA=AhΔt=Δt/(1/hA)
  其中的1/hA 称为对流传热热阻
  q为热流密度
  h为物质的对流传热系数,单位W/(m2. ℃)。空气自然对流传热系数 5 ~ 25 W/(m2. ℃)。
  Φ为传热功率(或者说是单位时间内的传热量),单位W;
  A为传热面积,单位m^2;
  取h=20 W/(m2.K)计算温度下降:
  q=20 W/(m2. ℃)×(313-20)℃=5860 W/m2
  Φ=qA=5860 W/m2×π(482-432)×10-6=8.37℃
  则考虑温度下降的影响加热温度T=313℃+8.37℃=321.37℃ ≈322℃。
  即将抗侧滚扭连接衬套在电加热炉中加热到322℃即可进行热装。
  注: 热装温度的计算中还应考到环境因素,例如工作场地的湿度(空气、水蒸气的对流传热系数不同)等。
  3、结语
  通过对薄套类零部件热装温度的计算,便于合理确定热装温度范围。
  参考文献:
  [1]于振环曲轴热装工艺分析与热装机研究。
  [2] 中国航空材料手册(第二版).中国航空材料手册编辑委员会.中国标准出版社,1988-9-3
 
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