Производство чугуна: химия и физика. Чугун формула
Плотность чугуна, значение и примеры
Плотность чугуна и другие его физические свойства
Углерод в составе чугуна может присутствовать в различных формах: в виде соединения состава Fe3C, называемого цементитом или в виде графита (пластинчатого, хлопьевидного или сферического), причем от формы графита в значительной мере зависят свойства чугуна. Он в очень малой степени способен к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке), но обладает хорошими литейными свойствами. Чугун дешевле стали.
Выделяют белый, серый, высокопрочный и ковкий чугун. Плотность чугуна показана ниже:
|
Чугун |
|||
|
белый |
серый (СЧ 10 ГОСТ 1412-85) |
высокопрочный (ВЧ 35 ГОСТ 7293-85 |
ковкий |
|
7400 – 7750 |
6800 |
7200 |
7000 |
Белый чугун содержит весь углерод в виде цементите. Он обладает высокой твердостью, хрупок и поэтому имеет ограниченное применение. В основном он выплавляется для передела на сталь.
В сером чугуне углерод содержится главным образом в виде пластинок графита. Серый чугун (рис. 1) характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров. Кроме углерода, серый чугун содержит другие элементы. Важнейшие из них – это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8%, кремния 1-4% и марганца до 1,4%.
Рис. 1. Серый чугун. Внешний вид.
Высокопрочный чугун получают присадкой к жидкому чугуну некоторых элементов, в частности магния, под влиянием которого графит при кристаллизации принимает сферическую форму. Сферический графит улучшает механические свойства чугуна. Из высокопрочного чугуна изготовляют коленчатые валы, крышки цилиндров, детали прокатных станов, прокатные валки, насосы, вентили.
Ковкий чугун получают длительным нагреванием отливок из белого чугуна. Его применяют для изготовления деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Пластичность и прочность ковкого чугуна обусловлены тем, что углерод находится в нем в форме хлопьевидного графита.
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
Производство чугуна: химия и физика
Первичный чугун получают в доменных печах путем восстановления окислов железа в металлическое железо. Условия в этих печах таковы, что железо чрезмерно насыщается углеродом и выходит из домны в виде чугуна. Этот чугун, кроме того, содержит повышенное содержание различных примесей кремния, марганца, фосфора и других.
Принцип производства чугуна практически не изменился с самых древних времен. Древние доменные печи были из глины и производили несколько килограммов чугуна в сутки. Современные доменные печи — самые большие печи в мире — способны производить в сутки до 6000 тонн чугуна.
Чугун производят путем проведения в доменной печи химических реакций железных и марганцевых руд с восстановителями – окисью углерода и атомарным углеродом. Эти восстановители образуются в результате сжигания в печи топлива — кокса, мазута, природного газ и измельченного каменного угля. Кроме железной руды и топлива применяют и другие материалы, в первую очередь, флюсы. Флюсы необходимы для понижения температуры плавления пустой породы железной руды, перевода в шлак серы, фосфора, золы, сжигаемого топлива и образования легкоплавкого жидкотекучего шлака, который удаляется из печи.
Основные материалы для доменной печи
1) Железняки – источник железа.2) Кокс – топливо и восстановитель.3) Известняк – при высокой температуре разлагается в образованием СаО, который действует как флюс и переводит кремнистые пустые породы в шлак CaSiO3.4) Воздух – поддерживает горение кокса с выделением тепла. Удаляет некоторые неметаллические примеси (кремний, мышьяк) в виде летучих оксидов. Окисляет окись железа FeO в руде до Fe2O3, что способствует сохранению железа в руде. Окись железа FeO, основная по природе, реагирует с SiO2 c образованием шлака FeSiO3. Воздух делает руду пористой, что способствует однородному восстановлению железа.
Железные руды
В земной коре содержится около 50 % железа в виде окислов, сульфидов и других соединений – всего около 200 различных минералов. Горные породы, из которых технически возможно и экономически целесообразно извлекать металлы называют рудами.
К железным рудам относят красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки. Эти руды содержат много соединений железа, из которых его извлекают, и пустой породы, которая относительно легко отделяется при переработке.
Минералы в железных рудах
Основными рудообразующими минералами железа являются гематит, лимонит и магнентит.
Гематит – красный железняк. Содержит железо в виде безводной окиси железа Fe2O3. Содержание железа в красных железняках составляет 45-65 % при небольшом количестве вредных примесей.
Лимонит – бурый железняк. Содержит железо в форме водных окислов типа nFe2O3×mh3O. В буром железняке – 25-50 % железа.
Магнетит – магнитный железняк. Содержит железо в основном в виде закись-окиси железа Fe3O4, обладающего магнитными свойствами. Магнетиты – самые богатые железные руды – содержат 40-70 % железа.
Подготовка руды для производства чугуна
Для нормальной работы доменной печи она должна загружаться кусковым материалом оптимальных размеров. Слишком крупные куски руды и других материалов не успеют должным образом прореагировать, и часть материала уйдет бесполезно. Слишком мелкие куски слишком плотно прилегают друг к другу, не оставляя необходимых проходов для прохождения газов, что затрудняет работу печи.
Оптимальными считают размер кусков шихты 30-80 мм. Более крупные куски измельчают до оптимального размера.
С другой стороны, при дроблении материалов и при добыче руды наряду с крупными кусками образуется мелочь, также не пригодная к плавке. Такие материалы окусковывают до нужных размеров методами агломерации и скатывания.
Кроме агломерации и скатывания производят обогащение руды. Обогащением называют предварительную обработку руды без изменения химического состава основных минералов и их агрегатного состояния. Обогащение руды производят для повышения содержания в ней железа. При этом из руды удаляется значительная часть пустой породы. При обогащении руд применяют различные методы: промывание руды, метод флотации, гравитационный метод и магнитное обогащение.
Конструкция доменной печи
Доменная печь представляет собой печь шахтного типа. Типичная доменная имеет внизу диаметр 6-8 м и высоту 20-36 м. Самая большая домна, японская, имеет диаметр 14,9 м. Профиль доменной печи и ее температурные зоны показаны на рисунке 1.
Рисунок 1 – Профиль доменной печи. Материалы на входе и выходе.Основные химические реакции
Доменная плавка
Доменная плавка заключается в раздельной загрузке в верхнюю часть печи (колошник) офлюсованного агломерата и кокса. Их располагают в печи слоями. Шихта нагревается за счет тепла горения кокса в горячем воздухе, который вдувается в нижней части домны. Шихта постепенно опускается вниз. В результате физико-химического взаимодействия компонентов шихты и поднимающихся газов в нижней части печи – горне – образуются два несмешивающихся жидких слоя – чугун на лещади горна и шлак – над чугуном.
Жидкий чугун выпускают каждые 2-3 часа, в больших печах – каждый час. Шлак из печи выпускают вместе с чугуном. Их разделяют с помощью специальных затворов.
Доменная печь обычно работает непрерывно в течение нескольких лет — до 10 лет.
Физико-химические процессы в доменной печи
В доменной печи одновременно происходят следующие процессы:
1) горение углерода топлива и образование восстановителей;2) разложение компонентов шихты;3) восстановление окислов;4) науглероживание железа и образование чугуна;5) образование шлака.
Горение топлива и образование восстановителей
Горение углерода топлива происходит в нижней части печи при взаимодействии воздуха при температуре 1000-1300 ºС с коксом:
С + О2 = СО2 .
Образующийся углекислый газ поднимается к раскаленному коксу и взаимодействует с ним по реакции с образованием восстановителя СО:
СО2 + С = 2СО.
Восстановитель СО в присутствии железа разлагается по реакции с образованием атомарного сажистого восстановителя С:
2СО = С + СО2.
Восстановление окислов железа
Главная задача доменного процесса – восстановление железа из его оксидов. Основную роль в восстановлении железа играют окись углерода и атомарный сажистый углерод, которые образуются в результате доменного процесса.
Зоны реакций восстановления и их температуры в доменной печи показаны на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема восстановления окислов железапри производстве чугуна в доменной печи
Восстановление окислов железа идет в следующей последовательности:
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe
Основными реакциями восстановления являются следующие:
Fe2O3 + 3C = 2Fe + CO3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2FeO + CO = Fe +CO2
В восстановлении железа также участвует водород, который образуется из воды, которая содержится в шихте.
Науглероживание железа
Науглероживание железа происходит за счет взаимодействия твердого губчатого железа с углеродом:
3Fe + 2CO = Fe3C + CO2.
Сплав железа с углеродом имеет температуру плавления ниже, чем у чистого железа. В результате этого образуются капли жидкого чугуна, которые стекают на дно горна (лещадь) через слой раскаленного кокса, насыщаясь при этом углеродом.
Образование доменного шлака
Основными реакциями образования шлака являются следующие:
CaCO3 → CaO + CO2CaO + SiO2 = CaSiO3
Побочные реакции восстановления примесей
В результате побочных реакций происходит восстановление примесных элементов – марганца, кремния и фосфора:
MnO2 + 2C = Mn + 2COSiO2 + 2C = Si + 2COCa3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5P2O5 + 5C + 2P + 5CO
Таким образом, в доменной печи мы получаем своего рода загрязненное примесями железо, то есть чугун, который содержит больших количествах свободный углерод, а также примесные элементы — марганец, кремний и фосфор.
Доменный чугун
Типичный химический состав доменного первичного чугуна:Железо (Fe) = 93,5-95,0%Кремний (Si) = 0,30-0,90%Сера (S) = 0,025-0,050%Марганец (Mn) = 0,55-0,75%Фосфор (P) = 0,03-0,09%Титан (Ti) = 0,02-0,06%Углерод (C) = 4,1-4,4%
Из доменного первичного чугуна выплавляют сталь. Процесс выплавки стали, грубо говоря, заключается в снижении в железе содержания углерода и очистке его от чрезмерного содержания марганца, кремния, фосфора и других примесей.
Формула чугуна | Справочник конструктора-машиностроителя
Однако для нас, современных, значительно важнее осознание беспрецедентности трудового подвига, понимание причастности к нему, надобности продолжать традиции.В диалоге перед началом митинга, посвященного юбилейной дате комбината, начальник доменного цеха Александр Мавров высказал правильную мысль : « За десятилетия формула чугуна не изменилась – сплав железа с углеродом.Но ведь это еще и сплав с людским нравом и мужеством : либо целую жизнь делать с редким металлом, либо сразу уходить в места поспокойнее ».
p-126853-galleryКИНО/ВИНО@LoftWineBar Советская пропаганда в анимации
« Я родом из Магнитки, с комбината » – применительно к большинству горожан это, казалось бы, ставшее расхожим утверждение имеет самое непосредственное касательство.Например, председатель городского Собрания Александр Морозов вспоминает собственного дедушку – орденоносца Зиновия Светлякова.Тот целую жизнь отработал в знаменитой « шатилинской бригаде ».Сидел на главной домне еще до битвы, во время нее и после.Поэтому прозвучавшее накануне юбилея поздравление Президента РФ Владимира Путина адресует и ему, собственному деду - доменщику Зиновию Ивановичу.
Применение серого чугуна в станкостроении.К главному классу отливок относятся базовые, корпусные и прочие подробности высокой крепости или износостойкости.Чугун в доминирующих по толщине участках отливок, которые назначают в основном крепость и жесткость деталей, необходим иметь предел крепости на растяжение около 25 — 30 кГ/мм - и модуль упругости около ( 1, 15 - 1, 35 ) 10 4.В зависимости от конкретных толщин стен для обеспечения в отливках этой заданной прочности рекомендуются для предпочтительного использования следующие марки серого чугуна : СЧ 21 - 40, СЧ 28 - 48, СЧ 32 - 52.
Распределительные валы ( табл.39 ).Тенденция к замене стальных распределительных валов литыми чугунными связана с длинными служебными свойствами низколегированного чугуна по сравнению со сталью, которые определяются особенностями структуры.Наличие графита в чугунных кулачках способствует удержанию смазки, что само по себе уменьшает износ кулачков.Меньший модуль упругости чугуна обусловливает и меньшие контактные напряжения в нем.Наилучшей износостойкостью обладают распределительные валы из низколегированного чугуна, в структуре которого содержатся первичные карбиды в виде шипов, строк или ячеек.При этом игольчатая структура карбидов наиболее желательна.Последующая тепловая обработка ( закалка ) кулаков должна обеспечить наибольшую твердость, не изменяя структуры первичных карбидов.Непозволительно содержание остаточного аустенита свыше 10%.Металлическая матрица закаленного чугуна состоит из игольчатого мартенсита и обеспечивает надежное удерживание карбидных зерен при влиянии на них циклических нагрузок.Химический состав чугуна должен обеспечить получение оптимальной исходной структуры в отливке и его хорошую прокаливаемость и закаливаемость.Высокая твердость кулачков может быть извлечена и в литье ( отбеленные кулачки ), при этом носки кулачков оформляются кокилем.Следует заметить, что распределительные чугунные закаленные валы более технологичны и обладают выше эксплуатационными свойствами.
Поэтому не по случаю на юбилейную вахту у горна наряду с сегодняшними работниками цеха : мастерами Валерием Юхловым, Юрием Зориным, старшим горновым Сергеем Крыгиным, горновыми Альбертом Хасановым, Ромазаном Жалкановым, Александром Михиным, Виктором Клемешевым, газовщиком Сергеем Атановым и другими специалистами – заступили ветераны - доменщики Николай Ерофеев, Хамит Хайбулов, Лев Маркелов, Василий Сапожников.В этом факте и закономерность, и тот самый « удивительный » момент, о котором на митинге говорил вице-президент ООО « Управляющая компания ММК » по операционной деятельности–исполнительный директор ОАО « ММК », депутат Законодательного собрания Челябинской области Геннадий Сеничев :
spravconstr.ru
Физические и химические свойства чугуна
Физические свойства чугуна (плотность, теплофизические и электромагнитные свойства) зависят от состава и структуры, а следовательно, от вида и марки чугуна.
Плотность чугуна.
Пренебрегав сравнительно малым влиянием ряда элементов в обычном чугуне, можно рассчитать плотность чугуна.
где С, S, Р — массовые доли элементов,%;Сr — массовая доля графита, %;П0 — пористость, %;15 Ссв; 2,7 S; 14,5 (Р—0,1) — количество карбидов железа, сульфидов марганца н фосфидной эвтектики соответственно.
Приведенная формула дает вполне удовлетворительные совпадения с экспериментальными данными.
В табл. 1 приведена плотность различных групп чугунов.
Наибольшей плотностью характеризуются белые чугуны, не содержащие свободных графитовых включений, а некоторые легированные чугуны (хромовые, никелевые, хромоникелевые).
| Белый | — | Перлит, карбиды | 7,4-7,75 |
| С пластинчатым графитом | СЧ15, СЧ18 | Ферритная, ферритноперлитная | 6,8-7,2 |
| СЧ20-СЧ25 | Перлитная | 7,0-7,3 | |
| СЧ30, СЧ35 | Перлитная | 7,2-7,4 | |
| Высокопрочный с вермикулярным или шаровидным графитом | ВЧ 35-ВЧ 45 | Ферритная | 7,1-7,2 |
| ВЧ 60-ВЧ 80 | Перлитная | 7,2-7,3 | |
| ВЧ 100 | Бейнитная | 7,2-7,35 | |
| Ковкий | КЧ 30-6/КЧ 37-12 | Ферритная | 7,2-7,24 |
| КЧ 45-7/КЧ 65-3 | Перлитная | 7,3-7,5 | |
| Легированный | Никелевый с 34-36% Ni | Аустенитная | 7,5-7,7 |
| Никелевый с медью типа ЧН15Д7Х2 - нерезист | — | 7,4-7,6 | |
| Хромовый тип ЧХ28, ЧХ32 | — | 7,3-7,6 | |
| Хромово-никелевый | — | 7,6-7,8 | |
| Кремнистый типа С15, С17 | Ферритная | 6,7-7,0 | |
| Чугун с 12% Mn | — | 7,1-7,3 | |
| Алюминиевый: с 5-8% Al типа ЧЮ22Ш - чугаль | — | 6,4-6,7 | |
| Ферритная | 5,6-6,0 |
У серых чугунов плотность обычно тем больше, чем выше прочность чугуна.
Высокопрочный чугун при прочих равных условиях (одинаковом содержании кремния, перлита и графита) характеризуется большей плотностью, чем чугун с пластинчатым графитом. Однако во многих случаях эта плотность может оказаться на практике ниже, чем у серых чугунов, вследствие более высокого содержания углерода и кремния или большей ферритизации матрицы.
Большей плотностью также характеризуются аустенитные чугуны, вследствие более плотного строения, особенно при легировании никелем и мелью, плотность которых больше, чем у железа.
При легировании марганцем плотность аустенита несколько понижается. Еще меньше плотность ферритных кремнистых и алюминиевых чугунов.
Во всех случаях на плотность отливок влияет пористость (газовая, усадочная), величина которой колеблется обычно от 0,5 До 1,2% в зависимости от состава чугуна, характера кристаллизации и технологических факторов (эффективности питания, толщины стенки и т. п.), которые, в свою очередь, определяются технологичностью конструкции отливки. Наибольшее значение имеют условия питания, гидростатический напор, под которым происходит затвердевание отливки. Поэтому плотность в верхних частях крупных отливок может быть на 5% меньше, чем в нижних частях, а в центре — на 10% меньше, чем на периферии.
Плотность графитизированного чугуна уменьшается также с увеличением толщины стенки отливки вследствие увеличения степени графитизации и укрупнения графита:
| 10 | 12,5 | 25 | 37 |
| 7,23 | 7,14 | 7,08 | 7,02 |
С увеличением жесткости форма Уменьшается предусадочное расширение, а следовательно, и усадочная пористость. Поэтому отливки, полученные в металлические формы, при прочих равных условиях более плотные, чем отливки, изготовленные в песчаных формах.
metiz-bearing.ru
ФОРМУЛЫ - ЧУГУН Эйлера - Энциклопедия по машиностроению XXL
Для чугупа предельная гибкость равна 80, гибкость стержня оказалась меньше предельной гибкости, поэтому формулой Эйлера пользоваться нельзя. Найдем напряжения по формуле Ясинского, которая для чугуна имеет вид [c.346]
Аналогичным образом и для любого другого материала можно вычислить предел применимости формулы Эйлера, подставив в формулу (264) значение модуля упругости и предела пропорциональности данного материала. Для чугуна формула Эйлера применима при гибкости >80, для сосны — при 110. Указанный выше, так называемый приведенный модуль пр [c.329]
Аналогичным образом можно вычислить предел применимости формулы Эйлера и для любого другого материала зная значение его модуля упругости и предел пропорциональности. Для чугуна формула Эйлера применима при гибкости А- > 80, для сосны при А- > 110. [c.281]Таким образом, для стержней из малоуглеродистой стали формула Эйлера применима, есЛи их гибкость больше 100. Аналогичным образом ПОЛУЧИМ условия применимости фор.мулы Эйлера для чугуна Я 80. [c.237]
Чугун. По правилам прусского министерства от 25 февраля 1925 г. чугунные колонны должны быть рассчитаны на продольный изгиб по формуле Эйлера [c.113]
Для мостов по предписанию германских железных дорог от 25 февраля 1925 г. формулу Эйлера можно употреблять для расчета чугунных колонн только при X > 80 если Е = I ООО ООО см и запас прочности принять равным 6, то допустимое напряжение [c.113]
Таким образом, для стержней из малоуглеродистой стали формула Эйлера справедлива лишь при гибкостях более пред = 100, т. е. для стержней большой длины с малыми по сравнению с длиной поперечными сечениями. Для деревянных стержней Я ред = 75 для чугунных стержней Я ред = 80, и т. п. [c.270]
Для чугуна при неприменимости формулы Эйлера ( пред 80) вместо линейной пользуются параболической зайисимостью [c.332]
Для стали 5 при ап 3000 кПсм формула Эйлера применима при гибкости Х 85 для чугуна — при Х 80, для сосны — при >1 110 и т. д. Если мы на рис. 390 проведем горизонтальную линию с ординатой, равной а =2000 кПсм , то она рассечет гиперболу Эйлера на две части пользоваться можно лишь нижней частью графика, относящейся к сравнительно тонким и длинным стержням, потеря устойчивости которых происходит при напряжениях, лежащих не выше предела пропорциональности. [c.460]
Для стержней из малоуглеродистой стали формула Эйлера справедлива при гибкостях более Х ред = 100, для деревянных стержней А,дред = 75, для чугунных стержней Х,,ред = 80 и т. п. [c.122]
mash-xxl.info
ФОРМУЛЫ - ЧУГУН - Энциклопедия по машиностроению XXL
Коэффициент Фкр определяется по формулам для чугунных стандартных колодок [c.33]
В этой формуле для чугунных и стальных труб, находившихся уже в работе и утративших гладкость поверхност -стенок изнутри, можно полагать /г =0,012. Приняв такое зна чение коэфициента шероховатости, формулу для определения после преобразований можно представить в следующем виде [c.88]
При конструировании барабана (см. рис. 20) толщину стенки его предварительно определяют по эмпирическим формулам для чугунных барабанов толщина стенки [c.48]Структурная формула жидкого чугуна имеет вид [c.416]
Перевод действительной силы нажатия на тормозную колодку в расчетную производят по следующим формулам для чугунных стандартных колодок [c.57]
В ГОСТ 22034-76 находят для шпильки с резьбой М24 при завинчивании ее в чугун длину ввинчиваемого конца /i = 30 мм. Длину шпильки I (длина шпильки без ввинчиваемого конца) определяют 1ю формуле I =- Ь] + Н + s + а + с. [c.292]
В формулах (5.5) и (5.6) г — число болтов, расположенных с одной стороны вала, /коэффициент запаса. Коэффициент трения для чугунных и стальных деталей, работающих без смазки, можно выбирать в пределах / 0,15...0,18. [c.75]
С учетом формул (209)-(211) построены диаграммы (рис. 325-330) для наиболее распространенных случаев прессовых соединений. Принято для стали = 21 10- чугуна = 8 10 , алюминиевых сплавов = 7,2 10 , бронз = 11-10 ктс/мм . Для чугуна принято ц = 0,15, для всех остальных материалов ц = 0,3. [c.468]
Подставляя полученные значения q и р р в формулу Герца (19.14) и принимая а = 20°, соз>ь яг 1, = 0,88-10 даН/см (чугун [c.320]
Y,= 10° , = 2,15.10 МПа j=10=Mna (бронза, чугун) и Гг (Н-м), а также заменив q- - 2.x на q, после преобразований получаем формулу для (МПа) [c.238]
В случае хрупкого материала, например чугуна, в формулу (IX. 10) следует подставить допускаемое напряжение на растяжение [c.243]
Аналогичным образом получим условия применимости формулы Эйлера для чугуна Х 80. [c.270]
В тех случаях, когда экспериментальные данные по определению эффективного коэффициента концентрации напряжений отсутствуют, а известны значения теоретического коэффициента концентрации напряжений, можно использовать для определения Ка следующую эмпирическую формулу Ка= - -д (а — 1), где д — так называемый коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений = (ТСд — 1) / (а —1). Для высокопрочных легированных сталей значение д близко к 1. Для конструкционных сталей в среднем = 0,6 0,8, причем более прочным сталям соответствуют большие значения д. Для серого чугуна значение д близко к нулю. Иначе говоря, серый чугун нечувствителен к концентрации напряжений. Более подробнее данные относительно д для сталей приведены на рис. VII. 12, Влияние абсолютных размеров поперечного сечения детали. Опыты показывают, что [c.316]
Формула (42) определяет также отношение натяжений Р (ведущей) и Q (ведомой) частей ремня, равномерно вращающего шкив, если проскальзывание ремня по шкиву отсутствует. Считая, например, при этом а=п и принимая для кожаного ремня и чугунного шкива /о=0,3, получим, что отношение натяжений Q/P=e " 0,4. [c.70]
Проверка на прочность ступиц стальных зубчатых колес не обязательна, поскольку во всех реальных случаях эквивалентные напряжения не превышают 0,8О[. Нельзя применять соединения для посадки на валы чугунных зубчатых колес или червячных колес с чугунными центрами, так как напряжения в те.те ступицы превышают предел прочности чугуна на разрыв. Поэтому формулы (3.12).. . (3.14) применяют для проверки прочности охватывающей детали из бронзы, например венца червячного колеса. [c.276]
Допускаемое давление д принимают в зависимости от материала катков например, у текстолита по стали или чугуну [д] =40. . . 80 кН м у фибры по стали или чугуну [( ] = 35. ... .. 40 кН/м. Для металлических колес (коэффициент Пуассона v==0,3) контактные напряжения определяют по формуле Герца [c.258]
Рабочие поверхности кулачков и роликов при обработке шлифуют. Кулачки обычно изготовляют из стали, чугуна или бронзы, а ролики и толкатели — из стали. Значения допускаемых напряжений для кулачка и ролика из углеродистой закаленной стали С//= 1200 Л Ша для кулачка из бронзы Бр ОФ6,5-0,15 и стального закаленного ролика [ая] = 570 МПа для кулачка и ролика из цементированной стали 20Х [а ] = 1600 МПа. По формуле Герца рассчитывают ширину ролика Ь, обеспечивающую необходимую прочность. [c.301]
Базой для расчета служит формула Герца. При = 2 15.10, 2 = 0,9. 10 кгс/см и известных размерах передачи контактное напряжение в зубьях колес из бронзы и чугуна (в кгс/см°) [c.653]
Расчет на контактную прочность применим только для катков из стали, чугуна или текстолита. Объясняется это тем, что прочие материалы, применяемые для рабочих поверхностей катков, например кожа, при деформировании не следуют закону Гука, на котором основана формула Герца. [c.341]
Для чугупа предельная гибкость равна 80, гибкость стержня оказалась меньше предельной гибкости, поэтому формулой Эйлера пользоваться нельзя. Найдем напряжения по формуле Ясинского, которая для чугуна имеет вид [c.346]
Этому вопросу будут посвящены последующие главы. Пока для решения простых задач приведем приближенную эмпирическую формулу Дарси для коэффициента Я при движении воды в чугунных трубах диаметром с [c.71]
Трудности, скорее, могут возникнуть при изучении касательных напряжений при изгибе и особенно при определении перемещений. Первый из указанных вопросов рассматривается без вывода формулы Журавского, а сведения об определении перемещений ограничены указаниями по применению таблиц прогибов. Пожалуй, единственным более или менее сложным оказывается вопрос о расчете на прочность балок из материалов, различно сопротивляющихся растяжению и сжатию, например из чугуна. [c.118]
Надо дать эмпириче скую формулу (параболическую зависимость) для чугуна. [c.197]
Разрыв образцов из хрупких металлов происходит при весьма незначительном удлинении и без образования шейки. На рис. 107 приведена диаграмма растяжения серого чугуна СЧ 28, типичная для таких материалов. Диаграмма не имеет выраженного начального прямолинейного участка. Однако, определяя деформации в чугунных деталях, все же пользуются формулой, выражающей закон Гука. Значение модуля упругости Е находят как тангенс угла наклона прямой, проведенной через начальную точку О диаграммы в точку В, соответствующую напряжению, при котором определяют деформацию. Такой модуль называют секущим. [c.109]
Для чугунных и стальных водопроводных труб, бывших в эксплуатации, Ф. А. Шевелевым рекомендованы следующие формулы у[c.48]
Таким образом, значения модуля расхода определяются диаметром трубы и зависят от коэффициентов к в формуле (6.9) или С в формуле (6.11). В табл. 43 приведены значения модуля расхода К для чугунных труб различных диаметров, подсчитанные по формуле (6.11), где коэффициент С принимался по формуле Маннинга [c.221]
Пример 19. По трубопроводу из чугунных труб диаметром 300 М.Ж и длиной L = 1200 м проходит вода расход ее Q = = 85 л сек. Найти потери напора в трубопроводе. Так как расход воды Q и диаметр трубы d известны, то для определения потерь напора воспользуемся второй водопроводной формулой (234) [c.155]
Можно не сомневаться в том, что дальнейшие исследования еще уточнят наши знания коэффициента X и помогут выбирать и обосновывать числовые значения эквивалентной шероховатости для труб из различных материалов (стальных, чугунных, деревянных, этернитовых, прорезиненных и др.). При этом применяемые в настоящее время всякого рода так называемые специальные формулы для расчета газопроводов, паропроводов, этернитовых и деревянных труб и др. выйдут из употребления отметим в связи с этим, что уже теперь во многих случаях эти трубопроводы рассчитывают по универсальным формулам. [c.188]
Расчет водопроводных сетей из бывших в эксплуатации стальных и чугунных труб обычно проводят по формулах ВНИИ ВОДГЕО при Ке[c.58]
Формулы (88) и (91), а также (89) и (92) точны, но не всегда бывают удобными для пользования. Во многих случаях практики желательно иметь для 5 одночленную степенную формулу. В связи с этим часто составляют одночленную степенную формулу, которая в определенных границах дает результаты, мало отличающиеся от результатов, полученных по более точным формулам. Так, для расчета водопроводной сети из чугунных и стальных труб (при А = 1 мм) вместо формулы (91) можно рекомендовать следующие составленные автором одночленные степенные формулы [c.77]
Расчет прямоугольных гладких труб выполняется так, как указано в п. 1°. 3°. Дополнительные замечания. В случае стальных и чугунных водопроводных труб, уже находившихся в эксплуатации, величину А, в последнее время рекомендуют иногда определять по эмпирическим формулам Ф. А. Шевелева [c.168]
Необходимо запомнить, что каждая чугунная труба характеризуется определенным численным значением К если задан диаметр D, то, следовательно, задана и величина К (ее берут из упомянутых таблиц). Зная К , по формуле (5-2) легко находим h,. По формуле (5-2) можно решать и другие задачи например, зная h,, К и I, можем найти расход Q и т. п. [c.212]
В формулах (9.16)...(9.20) E =2EiE2l Е +Е ), где Ei и fa — модули упругости материалов червяка и колеса j=2,l -Ю- МПа — стяль 2=0,9-10 МПа — бронза, чугун. [c.182]
Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. В целях уменьшения износа применяют антн( )рик-циопиые пары материалов (сталь — чугун, сталь — бронза и др.), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые иапряяхчшя смятия [o J. Значение в ходовой резьбе выражается такой же формулой, как н в крепежной 1см. формулу (1.13)], а именно [c.258]
Для твердых бронз, латуней и чугунов допускаемые контактные напряжения выбирают из условия сопротивления заеданию в зависимости от скорости скольжения, материала червяка и его термической и механической обработок. Из [15] их можно определять по формулам [0н] = ЗОО —25Уск, Н/мм —для бронзы Бр АЖ 9-4 при работе в паре со стальным закаленным и шлифованным червяком [стн]= 180 —40 Оск — Для колес из чугунов СЧ 15-32, СЧ 18-36 и стальных червяков [ан] = 210 —35u k — для чугунных колес и чугунных червяков, где V k — скорость скольжения. [c.233]
Для ориентирово шого определения минимальной длины посадочных поясов в прессовых соединениях общего назначения можно пользоваться формулой = асР-1 , где — длина пояса (за вычетом фасок), мм й — диаметр соединения, мм а — коэффициент, равный для охватывающих деталей, выполненных из сталей н = 4, из чугунов а = 5, из легких сплавбв а = 6. На основании этой формулы построен график (рис. 339). [c.488]
Проверяют условие самоторможения винта по формуле уоднозаходной резьбы у определяют по формуле (3.15), принимая р —р, а приведенный угол трения — по формуле ф =aг tg(// os(a/2)], принимая коэффициент трения стали по бронзе /=0,1, а стали по чугуну /=0,15...0,18. [c.377]
В формулах М р — наибольший передаваемый крутящий момент d — диаметр вала /р — расчетная длина шпонки (см. рис. 9) Лили h — высота шпонки t или t — глубина паза вала Ь — ширина клиновой шпонкн f — коэффициент трения, для стали и чугуна /= 0,15- 0,2 о1см—допускаемое напряжение смятия материала шпонки или детали в общем машиностроении [а]см = 800 -4- 1500 кгс/см (меньшеа значение для чугуна, большее — для стали). В редукторах [а]см принимают равным 500—1800 кгс/см , для текстолита — 200 кгс/см , для скользящих незакаленных стальных поверхностей — 100—200 кгс/см . [c.380]
При выполнении технических расчетов часто применяют эмпирические формулы, полученные для определенных трубопроводов (стальных, бетонных и др.) и пригодные для конкретных условий. В частности, в СССР для расчета стальных и чугунных водопроводов широко применяется формула Ф. А. Шевелева, полученная им при исследовании таких трубопроводов, бывших в эксплуатации, при скоростях о 25= 1,2 м/с. [c.83]
Трубопроводы служат каналами, по которым энергия от насосов поступает к гидродвигателям. В зависимости от условий работы применяют жесткие и гибкие трубопроводы. Чаще всего в качестве трубопроводов гидроприводов применяют круглые стальные бесшовные трубы и иногда трубы из алюминиевых сплавов и чугуна. Гидравлический расчет трубопроводов производится по формулам гидравлики применительно к течению вязкой жидкости, Соединения труб и присоединение их к элементам и узлам гидроприводов должны быть прочными и гер-. метичными. При соединении стальных труб применяют сварку, фланцевые соединения. Соединение труб небольшого диаметра производится накидными гайками с развальцовкой соединяемых концов труб для высоких и сверхвысоких давлений используют ниппельное соединение. [c.364]
Зависимость >,=/(Re), описываемая формулами (4.59) и (4.63), характерна лишь для трубопроводов с неравномерно-зернистой (технической) шероховатостью (стальные, чугунные, бетонные и т. п.). Для других видов шероховатости кривые 1=/(Не) могут иметь иной характер, как это видно, например, из рис. 4.30, где наряду с опытными кривыми Никурадзе в трубах с равномернозернистой шероховатостью нанесены кривые > =((Re) для необлицованных туннелей, пробитых в скале. [c.192]
mash-xxl.info
Напряжения допускаемые для чугуна — Формулы
Допускаемое напряжение на изгиб [а ] для чугунного червячного колеса определяется по формулам [c.200]
Определение допускаемых контактных напряжений. Допускаемые напряжения при расчете червячных передач на контактную выносливость определяются в зависимости от материала, принятого для изготовления зубчатого венца червячного колеса. Для оловянистых бронз допускаемые напряжения (МПа) находятся в зависимости от предела прочности материала, а для безоловянистых бронз и чугунов — в зависи.мости от скорости скольжения. В общем виде расчетная формула имеет вид [c.170]
Для чугунных червячных колес допускаемые контактные напряжения выбираются из табл. 8.5. Допускаемые напряжения при проверке червячного колеса на изгибную прочность определяются по формулам, приведенным в табл. 8.6. [c.174]
Формулы (3.10) справедливы и для болта и для соединяемых деталей. При этом допускаемые напряжения на смятие [[c.46]
Допускаемое давление д принимают в зависимости от материала катков например, у текстолита по стали или чугуну [д] =40. . . 80 кН м у фибры по стали или чугуну [( ] = 35. ... .. 40 кН/м. Для металлических колес (коэффициент Пуассона v==0,3) контактные напряжения определяют по формуле Герца [c.258]
Рабочие поверхности кулачков и роликов при обработке шлифуют. Кулачки обычно изготовляют из стали, чугуна или бронзы, а ролики и толкатели — из стали. Значения допускаемых напряжений для кулачка и ролика из углеродистой закаленной стали С//= 1200 Л Ша для кулачка из бронзы Бр ОФ6,5-0,15 и стального закаленного ролика [ая] = 570 МПа для кулачка и ролика из цементированной стали 20Х [а ] = 1600 МПа. По формуле Герца рассчитывают ширину ролика Ь, обеспечивающую необходимую прочность. [c.301]
Величины допускаемых напряжений для литья (чугун, легкие сплавы) при растяжении, сжатии, изгибе и кручении определяются по пределам прочности и, из формул [c.484]
Для хрупких материалов с неоднородной структурой (чугуны) коэффициент Ks при статических нагрузках не учитывают и расчет допускаемых напряжений можно вести по формуле (5). Опытами установлена пониженная чувствительность чугунов к концентрации напряжений, что объясняется наличием графитовых включений, имеющихся в этих материалах, а также рядом других факторов, еще недостаточно изученных. В практике расчета деталей машин наиболее часто встречаются не постоянные, а переменные нагрузки по симметричному и асимметричному циклам. [c.27]
Для длительно работающих передач (при числе циклов Л =10 ) допускаемые напряжения изгиба как стальных, так и чугунных колес определяют по формулам [c.441]
Для хрупких материалов допускаемые напряжения определяются как часть предела прочности Например, допускаемые напряжения на кручение [х] чугунной детали определятся по формуле [c.277]
Для определения допускаемого напряжения по формуле (7.34) находим предел выносливости чугуна СЧ 18-36 (см. пособие [18]) [c.259]
Для хрупких материалов (закаленная сталь, чугун) допускаемые напряжения определяют по следующим формулам при растяжении [c.34]
По какой формуле определяют допускаемые контактные напряжения для высокопрочного чугуна [c.106]
Допускаемые напряжения при расчете колеса на контактную прочность для различных материалов (кроме чугуна) определяются по формуле [c.173]
Если в режиме работы передачи содержатся пиковые нагрузки, то, учитывая повышенную хрупкость чугуна, расчет чугунных зубчатых колес на выносливость по излому следует производить по максимальной пиковой нагрузке. В случае необходимости определения уточненного допускаемого напряжения для проверки на пиковую перегрузку весьма напряженных зубчатых колес величину [а из табл. 43 и [о р] по формулам (220), (221) и [c.316]
Для твердых бронз, латуней и чугунов допускаемые контактные напряжения выбирают из условия сопротивления заеданию в зависимости от скорости скольжения, материала червяка и его термической и механической обработок. Из [15] их можно определять по формулам [0н] = ЗОО —25Уск, Н/мм —для бронзы Бр АЖ 9-4 при работе в паре со стальным закаленным и шлифованным червяком [стн]= 180 —40 Оск — Для колес из чугунов СЧ 15-32, СЧ 18-36 и стальных червяков [ан] = 210 —35u k — для чугунных колес и чугунных червяков, где V k — скорость скольжения. [c.233]
В формулах М р — наибольший передаваемый крутящий момент d — диаметр вала /р — расчетная длина шпонки (см. рис. 9) Лили h — высота шпонки t или t — глубина паза вала Ь — ширина клиновой шпонкн f — коэффициент трения, для стали и чугуна /= 0,15- 0,2 о1см—допускаемое напряжение смятия материала шпонки или детали в общем машиностроении [а]см = 800 -4- 1500 кгс/см (меньшеа значение для чугуна, большее — для стали). В редукторах [а]см принимают равным 500—1800 кгс/см , для текстолита — 200 кгс/см , для скользящих незакаленных стальных поверхностей — 100—200 кгс/см . [c.380]
В формулах (348) и (349) момент М, передаваемый колесом, определяется по формуле (142), а допускаемое напряжение на изгиб для спиц [s ], измеряемое в кГ1см , рекомендуется брать для чугуна [а ] = 350—400 кГ1см и для стального литья [а ] = 450—600 кГ/см [c.173]
Практически для чугунных шкивов ременных передач допускают более низкую окружную скорость, чем полученная в рассмотренном примере, а именно, не свыше 30—35 м1сек. Это связано с двумя обстоятельствами. Во- первых, последствия разрыва обода шкива настолько опасны, что приходится принимать значительно более высокие коэффициенты запаса прочности, чем обычно (т. е. более низкие допускаемые напряжения, чем были приняты здесь). -Во-вторых, из-за наличия спиц обод испытывает н е только растяжение, но и изгиб и фактические напряжения в нем выше опред еляемых по формуле, полученной для тонкостенного кольца. Следовательно, пренебрегая при рас- [c.473]
Значения допускаемых напряжений изгиба [а]и, входящих в формулы (403) и (403а), в среднем составляют для чугунных колес 420-ь 600 кГ/см , для стального литья 1050 -ь 1100, для углеродистой стали 1100— 1900 и для легированной стали до 2300 кГ см . В формулах (403) и (403а) буквой К обозначен коэффициент нагрузки, величина которого зависит от характера нагрузки. При спокойной нагрузке К = 1,3. При сильных толчках он достигает 3 и более. [c.421]
Допускаемые контактные напряжения [Off]2 для колес из безоловянных бронз, латуней и чугунов (БрА9ЖЗЛ, ЛЦ23А6ЖЗМц2, СЧ15 и др.) определяют из условия сопротивления заеданию в зависимости от скорости скольжения. Значения [Стд]г вычисляют по формулам, приведенным в табл. 11.3. [c.256]
В том простом виде, как оно дано формулой (8.4), условие прочности может быть написано лишь для тех материалов, для которых допускаемые напряжения на растяжение и сжатие могут быть приняты равными например, для стали. Для таких материалов, как чугун, камень и т. д., в условие (8.4) необходимо внести изменения, изложение которых сделано в главе XXXVII. [c.147]
Для ко,тес из серого чугуна независимо от величины Мц допускаемые напряжения на изгиб опреде.чяются по формулам при нереверсивной нагрузке [c.771]
mash-xxl.info
