Формулы и параметры при расчете режимов резания

Формулы и параметры при расчете режимов резания

Режимы резания: описание и основные параметры. Правила расчета и корректировки скорости, подачи, глубины и силы резания. Необходимые формулы. Зависимость от характеристик оборудования и инструмента.

Режимы резания в механообработке — это совокупность рабочих параметров, определяющих, с какой скоростью, силой и на какую глубину происходит погружение резца в деталь в процессе удаления с ее поверхности слоя металла.

Их базовые значения определяются расчетным путем на основании геометрии режущей кромки инструмента и обрабатываемого изделия, а также скорости их сближения. На реальные процессы обработки металла оказывает влияние множество факторов, связанных с особенностями применяемого инструмента, станочного оборудования и обрабатываемого материала.

Поэтому для расчета технологических режимов резания применяются эмпирические формулы. А базовые значения входят в их состав вместе с такими справочными величинами, как группы поправочных коэффициентов, величина стойкости, параметры условий обработки и пр.

Режимы резания влияют не только на заданную точность и класс обработки изделия. От них зависит сила, с которой кромка инструмента воздействует на металл, что напрямую влияет на потребляемую мощность, уровень выделения тепла и скорость износа инструмента.

Поэтому расчет их параметров является одной из основных задач технологических служб предприятий. Несмотря на множество разновидностей металлорежущего оборудования и инструмента, в основе всей механообработки лежат единые закономерности.

Поэтому методики вычисления режимов резания унифицированы и систематизированы в три основные группы: для токарных работ, для сверления и для фрезерования. Все остальные виды расчетов являются производными.

Тиски: какие бывают и чем отличаются

В большинстве видов слесарных работ обрабатываемая заготовка должна быть прочно зафиксирована. Тиски — специальное зажимное приспособление для надежного удержания детали в заданном положении.

Рассмотрим подробнее назначение, виды и устройство тисков.

Тиски могут довольно сильно отличаться по своему размеру: от компактных легких устройств для моделирования до тяжелых стационарных. Габариты будут напрямую зависеть от производимых на тисках работ.

При многообразии форм и предназначений все тиски будут иметь схожий принцип работы. Заготовка помещается между губками, одна из которых неподвижная, а другая приводится в движение винтовым механизмом и происходит зажим.

В зависимости от характера предполагаемых работ требуются тиски различных типов.

Тиски слесарные

Слесарными тисками принято называть механизм для фиксации металлических заготовок при их обработке ручным или электроинструментом. Крепление к рабочей поверхности осуществляется с помощью болтов либо струбцин.

Станочные тиски

Это приспособление используют для удержания заготовок при работе на различных станках: сверлильных, фрезерных и резьбонарезных. Особенностью данного вида тисков считается способ установки. Тиски располагаются на станине в специальных пазах и за счет этого могут смещаться или поворачиваться. Также тиски станочного типа бывают с механизмом для выставления заготовок под определенном углом.

Трубные тиски

Монтаж трубопроводов производится с помощью приспособления, надежно фиксирующего трубы во время манипуляций с ними. Отличаются трубные тиски V-образной неподвижной губкой, которая позволяет зафиксировать детали цилиндрической формы.

Цепные тиски являются разновидностью трубных, основной особенностью которых является то, что зажимная подвижная часть выполнена в виде цепи. Такие тиски предназначены для зажима труб большого диаметра.

Столярные тиски

Главное отличие заключается в том, что столярные тиски предназначены для работы с деревянными или пластиковыми изделиями, следовательно, зажим должен быть деликатным, усилие не слишком большим. К губкам могут крепиться деревянные или резиновые накладки, чтобы не повредить удерживаемую деталь.

Конструкция тисков

Практически все тиски выполнены по схожему принципу и имеют общий набор элементов конструкции:

• Основание.
• Неподвижные и подвижные губки.
• Зажимной винт.
• Рукоятка для вращения зажимного винта.
• Сменные накладки.
• Механизм крепления к поверхности.

На какие параметры тисков стоит обратить внимание при подборе Ключевыми характеристиками при выборе тисков будут ширина губок и рабочий ход.

Ширина губок

Чем больше ширина губок, тем больше площадь контакта с заготовкой, надежнее фиксация. Ширина губок может быть различной: от 50 мм до 250 мм.

Рабочий ход тисков

Параметр определяет какого размера заготовку можно зафиксировать. Как и в случае с шириной губок, чем больше рабочий ход тисков, тем более универсальным становится инструмент, но в тоже время, более массивным. Большой рабочий ход губок делает инструмент универсальным.

Мертвые точки, ход поршня и такты двигателя

Для того, чтобы более подробно рассмотреть схему работы данного двигателя, нам понадобятся новые определения.

Поршень может двигаться внутри цилиндра. В устройстве самого простого вида, который мы рассматриваем, он может двигаться вверх и вниз.

Мёртвые точки – это крайние точки положения поршня в цилиндре.

Ход поршня – это расстояние, которое проходит поршень от одной мертвой точки до другой.

Рассматриваемые нами двигатели внутреннего сгорания называют четырехтактными.

Четырехтактный двигатель – это двигатель, в котором один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (за четыре такта).

Один такой такт двигателя или ход поршня происходит за половину оборота коленчатого вала.

• Обеспечивает оптимальный баланс между крутящим моментом на низких оборотах и мощностью на высоких оборотах.
• Обеспечивает высокий крутящий момент на низких оборотах и высокую мощность на высоких оборотах.
• Способен работать на пониженной передаче, обеспечивающей экономию топлива, и при этом сохраняет высокую приемистость в городском цикле.

Холостым ходом любого двигателя внутреннего сгорания называют такой режим работы, при котором отсутствует передача вращающего момента на требуемый механизм. Данный режим характерен не только для ДВС, он также активно применяется и для многих других видов силовых установок, однако большее распространение получил именно в таких типах двигателей.

Данный режим обеспечивается за счет сцепления, которое может «разрывать» передачу вращающего момент от маховика к первичному валу, а также нейтральное положение рукоятки коробки передач, при котором отсутвует передача момента на приводной или карданный вал.

Работа двигателя на холостом ходу позволяет поддерживать его обороты на требуемом уровне без остановки. Дело в том, что при наличии нагрузки на коленчатом валу, ДВС всегда стремится остановиться, так кислород в этом случае потребляется в малом количестве. Такой режим также позволяет выполнить прогрев мотора, а на инжекторных двигателях создает работу, при которой содержание вредных веществ в выхлопном дыме сводится к минимуму.

Вокруг холостого режима ходит большое количество «легенд». Так, например, многие водители считают режим работы на холостом ходу самым экономичным. Однако это не так, скорее наоборот, холостой ход становится причиной самого максимального потребления топлива. Дело в том, что при полностью закрытой дроссельной заслонке, чтобы двигатель не остановился, система подачи топлива обеспечивает увеличение содержание бензина в камере сгорания, а при открытии дросселя, уровень бензина в смеси снижается, так как потребление кислорода увеличивается. В этом режиме двигатель скорее работает за счет вознкающей инерции после полезного хода поршня. Принято считать, что самым экономичным режимом работы ДВС является тот момент, когда обороты находятся на отметке в 3000 об/мин. В этот момент дроссельная заслонка открывается полностью, а уровень топлива в камере сгорания составляет минимум.

Устойчивость оборотов холостого хода поддерживает система подачи топлива. Именно от нее зависит то, как мотор будет работать себя, когда нагрузка на валу отсутствует, а дроссельная заслонка, при этом, закрыта.

Вот и все, что нужно знать о самых запутанных терминах теории двигателя внутреннего сгорания. Все это относится не только в автомобильным двигателям, ведь такой мотор устанавливается и на мотоциклы, бензопилы, лодки и даже самолеты.

Классификация автомобилей с учетом объема двигателя

Так как не существует транспорта, который соответствовал бы запросам всех автомобилистов, производители создают моторы с разными характеристиками. Каждый, исходя из своих предпочтений, подбирает определенную модификацию.

По литражу двигателя все автомобили делятся на четыре класса:

• Микролитражные – машины с мотором, объем которых не превышает 1,1 литра. Например, среди таких транспортных средств CITROEN C1 и FIAT 500C .

• Малолитражные – авто, объем двс которых варьируется от 1,2 до 1,7 л. Такие машины пользуются популярностью среди тех, кому важен минимальный показатель расхода со средней производительностью. Представителями такого класса является DAIHATSU COPEN 2002-2012 и CITROEN BERLINGO VAN .

• Среднелитражные – силовой агрегат в таких автомобилях имеет объем от 1,8 до 3,5 л. В этот класс входят такие модели, как BUICK REGAL TOURX и LAND ROVER RANGE ROVER EVOQUE .

• Крупнолитражные – в таких авто объем двс будет больше 3,5л. Среди представителей данного класса: ASTON MARTIN VANQUISH VOLANTE 2013 , CHEVROLET CAMARO 2021 и BENTLEY CONTINENTAL GT CONVERTABLE .

Данная классификация действует в случае бензиновых агрегатов. Часто в описании характеристик можно встретить несколько иную маркировку:

• B – компактные машины с литражом 1,0 – 1,6. Чаще всего это бюджетные варианты, такие как SKODA FABIA .

• C – в данную категорию входят модели, сочетающие в себе среднюю цену, неплохую производительность, практичность и презентабельный внешний вид. Моторы в них будут объемом от 1,4 до 2,0 литров. Представителем данного класса является SKODA OCTAVIA 4 .

• D – чаще всего такими автомобилями пользуются деловые люди и семьи. В машинах мотор будет объемом в 1,6-2,5 литра. Список моделей в этом классе не короче, чем в предыдущем сегменте. Один из таких автомобилей — VOLKSWAGEN PASSAT .

• E – транспортные средства бизнес-класса. ДВС в таких моделях чаще всего объемом в 2,0 л. и больше. Примером таких авто является AUDI А6 2021 .

Помимо литража в данной классификации учитываются такие параметры, как целевой сегмент (бюджетная модель, средняя стоимость или премиум), габариты кузова, комплектация систем комфорта. Иногда производители комплектуют малолитражными моторами автомобили среднего и высшего классов, поэтому нельзя сказать, что представленные маркировки имеют жесткие границы.

Когда модель автомобиля стоит между сегментами (например, по техническим характеристикам это класс С, а системы комфорта позволяют отнести авто к классу Е), к букве добавляют «+».

Помимо упомянутой классификации существуют и другие маркировки:

• J – внедорожники и кроссоверы;
• M – минивэны и микроавтобусы;
• S – спортивные модели автомобилей.

Моторы таких автомобилей могут иметь разный объем.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Порядок работы

Работу 4-х тактного силового агрегата проще всего описывать, обратившись к простейшей конструкции, состоящей из:

1. собственно цилиндра;
2. поршня;
3. двух клапанов (впуск и выпуск);
4. свечи зажигания;
5. коленвала;
6. шатуна.

Классический ДВС отличается от такого механизма только большим числом цилиндров, работа которых синхронизирована определенным образом.

В простейшем одноцилиндровом ДВС последовательно осуществляются:

1 такт: впуск или всасывание.

Все начинается с того, что поршень находится в самом верхнем положении (верхней мертвой точке). А коленвал совершает половину оборота (0-180 градусов), толкая поршень в нижнее положение (нижнюю мертвую точку).

Благодаря этому действию в верхней области цилиндра образуется разрежение и раскрывается впускной клапан. Он становится открытым полностью в то время, когда поршень достигает нижнего уровня. Благодаря возникшему разрежению в цилиндр засасывается порция горючей смеси (воздух+пары бензина). При смешивании горючей смеси с продуктами сгорания от предыдущего цикла в цилиндре образуется рабочая смесь.

Примечание: в дизельном двигателе горючая смесь образуется прямо в цилиндре. Сначала происходит всасывание порции воздуха, который в процессе сжатия нагревается до температуры воспламенения, а затем, перед тем как поршень достигнет верхнего положения, происходит впрыск каплеобразного жидкого топлива. Процесс горения происходит только во время впрыска топлива.

2 такт: сжатия или компрессия

Он начинается при перемещении поршня вверх от нижнего уровня к верхнему. В это время коленвал снова поворачивается на ½ оборота (180-360 градусов).

При этом впускной и выпускной клапаны закрыты, из-за чего рабочая смесь начинает сжиматься.

В этом такте давление и температура в цилиндре повышаются приблизительно до 1,8 МПа и 600 С° соответственно.

3 такт: расширения или рабочий ход

В момент, когда достигается максимальная величина сжатия, включается свеча зажигания, от искры которой рабочая смесь воспламеняется и сгорает. В этом такте температура и давление в цилиндре доходят до 2500 С° и 5 МПа. Увеличившиеся температура и давление заставляют двигаться поршень вниз. А шатун, связывающий поршень и коленчатый вал, сообщает последнему вращательное действие, и он совершает следующие ½ оборота.

Именно в этом такте тепловая энергия переходит в механическую, и осуществляется полезная работа. Далее открывается выпускной клапан благодаря тому, что поршень перемещается вниз, что обеспечивает отвод отработанного газа. Когда поршень доходит до самого нижнего уровня – клапан максимально открыт. Сбросу давления до 0,65 МПа сопутствует понижение температуры до 1200 С°.

Поршень находится на нижнем уровне и под влиянием поворота коленчатого вала (180-360 градусов) перемещается вверх, выталкивая отработанный газ через открытый выпускной клапан.

В итоге, температура в цилиндре снижается до 500 С°, а поршень находится в верхнем положении. Так как избавиться от отработанных газов совсем не удается, остаточное давление в цилиндре держится на уровне 0,1 МПа, а оставшийся газ принимает участие в следующем такте.