Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках
Проведена теоретическая оценка влияния размеров полых цилиндрических комбинированных отливок на допустимое давление рv при их нагружении рабочим телом изнутри. Установлено, что у комбинированных отливок величина рv существенно зависит от ряда их конструктивных факторов, влияние которых следует учиты...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Дата: | 2017 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2017
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/163137 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках / В.Ф. Мазорчук, И.Ю. Наумова, С.И. Репях // Металл и литье Украины. — 2017. — № 2-3 (285-286). — С. 34-37. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-163137 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мазорчук, В.Ф. Наумова, И.Ю. Репях, С.И. 2020-01-24T21:15:43Z 2020-01-24T21:15:43Z 2017 Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках / В.Ф. Мазорчук, И.Ю. Наумова, С.И. Репях // Металл и литье Украины. — 2017. — № 2-3 (285-286). — С. 34-37. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/163137 621.74.045 Проведена теоретическая оценка влияния размеров полых цилиндрических комбинированных отливок на допустимое давление рv при их нагружении рабочим телом изнутри. Установлено, что у комбинированных отливок величина рv существенно зависит от ряда их конструктивных факторов, влияние которых следует учитывать при проектировании той или иной комбинированной отливки. При этом из числа исследованных факторов наиболее значимыми являются величина натяга и толщина стенки отливки. Проведено теоретичну оцінку впливу розмірів порожнистих циліндричних комбінованих виливків на припустимий тиск рv при напруженні робочим тілом зсередини. Встановлено, що у комбінованих виливках величина рv суттєво залежить від ряду їх конструктивних факторів, вплив котрих слід враховувати при проектуванні того чи іншого комбінованого виливка. При цьому з числа досліджених факторів найбільш впливовими є величина натягу й товщина стінки виливка. It was carried out the theoretical evaluation of the effect of dimensions of combined hollow cylindrical castings on the allowable pressure pv when they are loading with the working body from the inside out. It was found that in combined castings value of pv depends on a number of their designs-structural factors which must be considered in the design of a particular combined related casting. Thus, among the studied factors the most significant is the magnitude of interference and wall thickness of the casting. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках Припустимий внутрішній тиск у порожнистих циліндричних комбінованих виливках Allowable internal pressure in the hollow combined cylindrical castings Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках |
| spellingShingle |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках Мазорчук, В.Ф. Наумова, И.Ю. Репях, С.И. |
| title_short |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках |
| title_full |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках |
| title_fullStr |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках |
| title_full_unstemmed |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках |
| title_sort |
допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках |
| author |
Мазорчук, В.Ф. Наумова, И.Ю. Репях, С.И. |
| author_facet |
Мазорчук, В.Ф. Наумова, И.Ю. Репях, С.И. |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Припустимий внутрішній тиск у порожнистих циліндричних комбінованих виливках Allowable internal pressure in the hollow combined cylindrical castings |
| description |
Проведена теоретическая оценка влияния размеров полых цилиндрических комбинированных отливок на допустимое давление рv при их нагружении рабочим телом изнутри. Установлено, что у комбинированных отливок величина рv существенно зависит от ряда их конструктивных факторов, влияние которых следует учитывать при проектировании той или иной комбинированной отливки. При этом из числа исследованных факторов наиболее значимыми являются величина натяга и толщина стенки отливки.
Проведено теоретичну оцінку впливу розмірів порожнистих циліндричних комбінованих виливків на припустимий тиск рv при напруженні робочим тілом зсередини. Встановлено, що у комбінованих виливках величина рv суттєво залежить від ряду їх конструктивних факторів, вплив котрих слід враховувати при проектуванні того чи іншого комбінованого виливка. При цьому з числа досліджених факторів найбільш впливовими є величина натягу й товщина стінки виливка.
It was carried out the theoretical evaluation of the effect of dimensions of combined hollow cylindrical castings on the allowable pressure pv when they are loading with the working body from the inside out. It was found that in combined castings value of pv depends on a number of their designs-structural factors which must be considered in the design of a particular combined related casting. Thus, among the studied factors the most significant is the magnitude of interference and wall thickness of the casting.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/163137 |
| citation_txt |
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических комбинированных отливках / В.Ф. Мазорчук, И.Ю. Наумова, С.И. Репях // Металл и литье Украины. — 2017. — № 2-3 (285-286). — С. 34-37. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mazorčukvf dopustimoevnutrenneedavlenievpolyhcilindričeskihkombinirovannyhotlivkah AT naumovaiû dopustimoevnutrenneedavlenievpolyhcilindričeskihkombinirovannyhotlivkah AT repâhsi dopustimoevnutrenneedavlenievpolyhcilindričeskihkombinirovannyhotlivkah AT mazorčukvf pripustimiivnutríšníitiskuporožnistihcilíndričnihkombínovanihvilivkah AT naumovaiû pripustimiivnutríšníitiskuporožnistihcilíndričnihkombínovanihvilivkah AT repâhsi pripustimiivnutríšníitiskuporožnistihcilíndričnihkombínovanihvilivkah AT mazorčukvf allowableinternalpressureinthehollowcombinedcylindricalcastings AT naumovaiû allowableinternalpressureinthehollowcombinedcylindricalcastings AT repâhsi allowableinternalpressureinthehollowcombinedcylindricalcastings |
| first_indexed |
2025-11-25T13:02:30Z |
| last_indexed |
2025-11-25T13:02:30Z |
| _version_ |
1850512698115096576 |
| fulltext |
34 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
Схема цилиндрической комбинированной отливки:
1 – отливка; 2 – керамическая вставка
Рис. 1.
ния рv; r1 – внутренний радиус керамической вставки;
r2 – внешний радиус отливки; rc– радиус сопряжения
цилиндров; Е1, Е2 – модули Юнга материала керамиче-
ской вставки и отливки соответственно; µ2, µ1 – коэф-
фициенты Пуассона материала керамической вставки
и отливки соответственно, то предельно допустимое
внутреннее давление (рv), оказываемое изнутри на по-
лые цилиндрические комбинированные отливки рабо-
чим телом (газом или жидкостью) при заданных вели-
чинах натяга ∆ и допустимого напряжения (σ), можно
рассчитать по следующему алгоритму.
Рассчитываем величину KV, по формуле:
Значение KV при всех значениях параметров – по-
ложительно.
Рассчитываем величину K∆ по формуле:
Значение K∆ при всех значениях параметров – по-
ложительно.
Вычисляем значения коэффициентов f1 и f2:
Если f1 > 0 и f2 > 0, то имеем систему неравенств,
исходящих из третьего условия прочности [1] и условий
отсутствия растягивающих напряжений во вставке, с
помощью которых вычисляем наибольшие значения pV
для каждого неравенства в отдельности по формулам:
С
остояние вопроса. Изготовление комбинирован-
ных деталей сложной конфигурации с обжимом
керамических вкладышей по всей их поверх-
ности – приоритет способа получения деталей
методом литья. Комбинированные отливки – одно
из перспективных направлений современного про-
изводства литых деталей, работающих под атмос-
ферным и повышенным давлением рабочего тела, в
качестве которого могут быть как газообразные, так
и жидкие среды с достаточно широким интервалом
изменения температуры, химически нейтральные и
агрессивные. Использование керамической вставки
в комбинированной отливке позволяет решить про-
блему увеличения надежности и долговечности ра-
боты, например, запорной арматуры, абразивоустой-
чивости колен абразивопроводов и т. д.
Тем не менее, на сегодняшний день литые детали
такого типа не используют, в частности, в связи с от-
сутствием теоретических оценок влияния размеров
полых цилиндрических комбинированных отливок на
допустимое давление при их нагружении рабочим те-
лом изнутри.
Задача работы. Теоретическая оценка влияния
размеров полых цилиндрических комбинированных
отливок на допустимое давление при их нагружении
рабочим телом изнутри.
Результаты исследований. Если (рис. 1) принять,
что σrр – дополнительное радиальное напряжение от
давления (рv) рабочего тела внутри отливки; σtр – до-
полнительное тангенциальное напряжение от давле-
УДК 621.74.045
В. Ф. Мазорчук, И. Ю. Наумова, С. И. Репях
Национальная металлургическая академия Украины, Днепр
Допустимое внутреннее давление в полых цилиндрических
комбинированных отливках
Проведена теоретическая оценка влияния размеров полых цилиндрических комбинированных отливок на
допустимое давление р
v
при их нагружении рабочим телом изнутри. Установлено, что у комбинированных отливок
величина р
v
существенно зависит от ряда их конструктивных факторов, влияние которых следует учитывать при
проектировании той или иной комбинированной отливки. При этом из числа исследованных факторов наиболее
значимыми являются величина натяга и толщина стенки отливки.
Ключевые слова: полые цилиндрические комбинированные отливки, керамическая вставка, внутреннее
давление, тангенциальные напряжения.
2
1
2 2
c 1
2 2 2 2
c c1 2 2
2 12 2 2 2
1c c1 2
2
.
−
=
+ +
− + + − −
µ µ
v
r
r r
K
r r r r E
Er r r r
1
2
r2
r1
rc
2 2 2 2
c cc c2 1
1 22 2 2 2
1 2c c2 1
1
∆ =
+ +
+ + − − −
µ µ
K
r r r rr r
E Er r r r
(1)
.
(2)
35МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
Если f1 > 0 и f2 > 0, то для определения [pV] необхо-
димо использовать формулу:
С целью оценки влияния конструктивных фак-
торов комбинированной полой цилиндрической от-
ливки на предельно допустимую величину давления
рабочего тела в ней по представленному алгоритму
провели следующий расчет.
Расчет проводили для [σ] = 300·106 Па (300 МПа)
при следующих значениях переменных:
– отливка – сталь конструкционная нелегиро-
ванная 30Л с величиной Е1 = 100000 Па (200 МПа),
µ1 = 0,25;
– керамическая вставка – фарфор с величиной
Е2 = 36000 Па (36 МПа), µ2 = 0,25.
Результаты проведенных расчетов предельно до-
пустимых значений (рV) для различных типов разме-
ров комбинированных отливок приведены в таблице.
Используя данные таблицы, построили зависимо-
сти, представленные на рис. 2.
Анализ зависимостей на рис. 2 показывает, что
величина предельно допустимого давления внутри
отливки, создаваемого рабочим телом, от величины
натяга (см. рис. 2, а) имеет зависимость экстремум.
То есть, с увеличением натяга величина рV возрас-
тает, и по достижении определенной величины – по-
нижается вплоть до ноля. Данная закономерность
обусловлена обратной пропорциональной зависимо-
стью предела прочности материала отливки от вели-
чины остаточных напряжений в ней.
В соответствии с ходом зависимостей (рис. 2, б),
величина рV возрастает с повышением толщины
стенки отливки и монотонно незначительно понижа-
ется со снижением толщины стенки керамической
вставки отливки.
Данные закономерности соблюдаются и при уве-
личении внутреннего диаметра отливки (рис. 2, в), и
при увеличении толщины стенки отливки (рис. 2, г).
При этом с увеличением внутреннего диаметра от-
ливки (рис. 2, г) повышение величины рV менее ин-
Допустимое внутреннее давление [pV]– минимальное
из трех значений (3):
Если f1 < 0, а f2 > 0, то для определения [pV] необ-
ходимо использовать (3):
Допустимое внутреннее давление [pV] – минималь-
ное из двух значений (5):
Если f1 > 0, а f2 < 0, то для определения [pV] необ-
ходимо использовать (3):
Допустимое внутреннее давление [pV] – минималь-
ное из двух значений (7):
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
Предельно допустимые значения внутреннего давления для различных типов размеров полых ком-
бинированных отливок цилиндрической формы
п/п r1, мм rс, мм r2, мм ∆, мм рV, МПа п/п r1, мм rс, мм r2, мм ∆, мм рV, МПа
1 18 25 29 0,02 14,59 9 200 210 220 0,10 2,35
2 18 25 29 0,05 36,47 10 300 310 320 0,10 1,07
3 18 25 29 0,1 30,39 11 400 410 420 0,10 0,61
4 18 25 29 0,15 -3,05 12 500 510 520 0,10 0,39
5 20 25 29 0,02 14,03 13 500 510 530 0,10 0,78
6 22 25 29 0,02 13,47 14 500 510 550 0,10 1,55
7 18 25 31 0,02 20,43 15 500 510 580 0,10 2,69
8 18 25 34 0,02 27,80 16 500 510 620 0,10 4,17
36 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
тенсивно по сравнению с отливками меньшего диа-
метра (рис. 2, б).
Выводы
У комбинированных отливок величина рV суще-
ственно зависит от ряда их конструктивных факто-
a б
в г
Зависимость предельно допустимого внутреннего давления в полой комбинированной стальной отливке с фар-
форовой вставкой от величины натяга (а), внутреннего радиуса фарфоровой вставки и внешнего диаметра отливки (б),
внутреннего радиуса фарфоровой вставки (в) и внешнего радиуса отливки (г)
Рис. 2.
ров, влияние которых следует учитывать при проек-
тировании той или иной комбинированной отливки.
При этом из числа исследованных факторов наибо-
лее значимыми является величина натяга и толщина
стенки отливки.
0,00
200 530 550 570 590
40
28
18 20 22
15
14
13
333129
30
3
2120
2
14
10
1
0
0 0
1
2
3
4
0,05
300
0,10
400
p V
, М
П
а
p V
, М
П
а
r1, мм
r2, мм
r2, ммr2, мм
∆, мм
p V
, М
П
а
p V
, М
П
а
1. Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов. – Издательство: Наукова
думка, 1988. – 734 c.
1. Pisarenko G. S., Yakovlev A. P., Matveev V. V. (1988). Spravochnik po soprotivleniu materialov [Reference book on strength
of materials]. Izdatel'stvo: Naukova dumka, 734 p. [in Russian].
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
p V
, М
П
а
37МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
Проведено теоретичну оцінку впливу розмірів порожнистих циліндричних комбінованих виливків на припустимий тиск
р
v
при напруженні робочим тілом зсередини. Встановлено, що у комбінованих виливках величина р
v
суттєво залежить
від ряду їх конструктивних факторів, вплив котрих слід враховувати при проектуванні того чи іншого комбінованого
виливка. При цьому з числа досліджених факторів найбільш впливовими є величина натягу й товщина стінки виливка.
Мазорчук В. Ф., Наумова І. Ю., Реп’ях С. І.
Припустимий внутрішній тиск у порожнистих циліндричних комбінованих
виливках
Анотація
Ключові слова
Порожнисті циліндричні комбіновані виливки, керамічна вставка, внутрішній тиск,
тангенціальні напруження.
Mazorchuk V., Naumova I., Rep’iakh S.
Allowable internal pressure in the hollow combined cylindrical castingsSummary
It was carried out the theoretical evaluation of the effect of dimensions of combined hollow cylindrical castings on the allowable
pressure p
v
when they are loading with the working body from the inside out. It was found that in combined castings value of
p
v
depends on a number of their designs-structural factors which must be considered in the design of a particular combined
related casting. Thus, among the studied factors the most significant is the magnitude of interference and wall thickness of
the casting.
Combined hollow cylindrical castings, ceramic insert, internal pressure, tangential stresses.Keywords
Поступила 22.03.17
|