一种大中型立式离心铸型金属筒套截面中拉应力的计算方法技术

本发明专利技术属于离心铸造技术领域，涉及大中型立式离心铸型金属筒套截面中拉应力的计算方法，大中型立式离心机铸型金属筒套截面中拉应力σ由因金属筒套自身质量产生的离心力对金属筒套截面产生的拉应力σ1和因金属液质量产生的离心力对金属筒套截面产生的拉应力σ2叠加而成，在考虑金属筒套外半径影响因素情况下，对因金属筒套自身质量产生的离心力对金属筒套截面产生的拉应力σ1修正，修正后所述大中型立式离心机铸型金属筒套截面中拉应力σ的计算式为：C1为考虑金属筒套外半径影响因素后，对所述因金属筒套自身质量产生的离心力对金属筒套截面中拉应力σ1的第一修正系数：本发明专利技术提高了立式离心铸型金属筒套截面中拉应力的计算精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离屯、铸造
，具体设及一种大中型立式离屯、铸型金属筒套截面 中拉应力的计算方法。
技术介绍
-种离屯、机铸型金属筒套截面中拉应力的计算方法，设及在铸型匀速转动的条件 下，当金属液诱入铸型时，所述离屯、机铸型金属筒套截面中总拉应力O由因金属筒套自身质 量产生的离屯、力对金属筒套截面产生的拉应力〇1和因金属液质量产生的离屯、力对金属筒 套截面产生的拉应力叠加而成，即O= 〇1+〇2，其中 式中:P套--金属筒套的密度，kg/m3; P液--金属液的密度，kg/m3;[000引 n--金属筒套的转速，：r/min; Ro--金属筒套内圆半径，m; r〇--铸件内圆半径，m; R外--金属筒套外圆半径，m。 上述公式中，推导公式Oi时，采用了从材料力学中的"薄壁圆环"模型，因该模型在 建立时就带有极为苛刻的限制条件：圆筒的壁厚尺寸S须远小于金属筒套的直径化（即5? 化），故将"薄壁圆环"中半径替换成金属筒套外圆半径R外，将r放大为R外，得到公式Oi=COP套 R外2,运会产生计算偏差;而在公式I的推导过程中，则忽略了金属液 受自身重力影响4及铸件内圆缩凹的因素，运也会产生计算偏差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种考虑到金属筒套及金属液实际影响因素 对大中型立式离屯、铸型金属筒套截面中拉应力的计算产生偏差，对偏差进行修正后的拉应 力计算方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为： -种大中型立式离屯、铸型金属筒套截面中拉应力的计算方法，大中型立式离屯、机 铸型金属筒套截面中拉应力O由因金属筒套自身质量产生的离屯、力对金属筒套截面产生的 拉应力〇1和因金属液质量产生的离屯、力对金属筒套截面产生的拉应力〇2叠加而成，即O=Ol +02,在考虑金属筒套外半径影响因素情况下，对所述因金属筒套自身质量产生的离屯、力对 金属筒套截面产生的拉应力Oi修正，修正后所述大中型立式离屯、机铸型金属筒套截面中拉 应力O计算式为：式（I)中，Cl为计算考虑金属筒套外半径影响因素，对所述因金属筒套自身质量产 生的离屯、力对金属筒套截面中拉应力〇1的第一修正系数： 式(1)、（2)中： 俺一一金属筒套的密度，kg/m3;巧夜一一金属液的密度，kg/m3;n--金属筒套的转速，：r/min; Ro--金属筒套内圆半径，m;ro--铸件内圆半径，m; R外--金属筒套外圆半径，m。 更进一步的，所述的一种大中型立式离屯、机铸型金属筒套截面中拉应力的计算方 法，在分别考虑金属液受重力影响因素和考虑铸件内圆缩凹影响因素后，再对所述因金属 液质量产生的离屯、力对金属筒套截面产生的拉应力〇2修正，修正后所述大中型立式离屯、机 铸型金属筒套截面中拉应力O计算式为： 式(3)中，C2为考虑金属液受重力影响因素后，对所述因金属筒套自身质量产生的 离屯、力对金属筒套截面产生的拉应力02修正的第二修正系数。 对于立式离屯、铸造，由于在离屯、力和重力的共同作用下，金属液自由表面形成一 抛物面，可将重力折算为离屯、力的影响，故 其中重力系数G另 第二修正系数为 ……………（4) 式中：do--铸件内圆直径，m; 式(3)中，C3为考虑铸件内圆缩凹影响因素后，对所述因金属液质量产生的离屯、力 对金属筒套截面中拉应力02的第=修正系数。 对于厚壁离屯、铸件而言，在铸件内圆还因离屯、铸型金属筒套及底板、盖板的=面 激冷作用而导致的铸件内圆缩凹，可将铸件内圆缩凹折算为离屯、力的影响，故 则第S修正系数为??…?????..... (5)式(5)中，k为铸件内圆抛物面造成的铸件上、下端内圆半径差，按下式计算：式中：k--铸件上、下端内圆半径差,m;H--铸件局度，m。 式(5)中，b为铸件内圆缩凹深度，按下式计算：b= 0.05(R0-r0)-0.5 当（R0_r0)e(60,110);b= 0.1(R0-r0)-6 当（R0_r0)e(110,200) .....................(7) 式中：b-一铸件内圆缩凹深度，m。 本专利技术的有益效果是：对离屯、铸型金属筒套截面中拉应力计算公式进行修正:①对因放大铸型筒套外径，使原Oi产生的偏 差进行修正；②对因忽略重力影响及对因忽略铸件内圆缩凹影响，使原02产生的偏差进行 修正。通过上述修正提高了大中型离屯、铸型金属筒套截面中拉应力的计算精度。【具体实施方式】第一实施例：对于一种高儘侣青铜大型轴套的金属铜套截面中拉应力的计算，在 考虑金属筒套外半径影响因素情况下，对因金属筒套自身质量产生的离屯、力对金属筒套截 面产生的拉应力〇1修正，修正后计算大中型立式离屯、机铸型金属筒套截面中拉应力0。 具体的，该高儘侣青铜大型轴套材质为Z化A18Mnl3化3Ni2,铸件尺寸为:外圆半径 Ro=I.600m，内圆半径r〇=l.480m，高度H=O.520m，铸件壁厚R〇-r〇 = 0.120m，合金液密度 为P液=7500kg/m3(即丫 =7.35X104N/V)，铸件质量为4528kg。采用立式离屯、铸造，金属筒 套外圆半径R外=1.760m，金属筒套材质为碳素铸钢ZG230-450，铸型密度为P套=7800kg/m3。 现计算第一次修正后的离屯、铸型金属筒套截面中拉应力0。 取康氏离屯、转速公式中的调整系数0=1.3，铸型所需的离屯、转速为 (1)第一修正系数Cl的计算[004引（2)计算第一次修正后的离屯、铸型金属筒套截面中拉应力0: 显然，按照未修正前的拉应力Oi计算值为12.82M化，修正后的拉应力Oi计算值为 11.60MPa，要小一些，即对因放大金属筒套外圆半径为R外所产生的偏差进行了修正。第二实施例：对于高儘侣青铜大型轴套的金属铜套截面中拉应力的计算，还可在 分别考虑金属液受重力影响因素和考虑铸件内圆缩凹影响因素后，再对所述因金属液质量 产生的离屯、力对金属筒套截面产生的拉应力〇2修正，修正后对大中型立式离屯、机铸型金属 筒套截面中拉应力CH十算。 具体的，在铸件尺寸同第一实施例情况下，计算第二次修正后的离屯、铸型金属筒 套截面中拉应力曰。 (1)计算考虑金属液受重力影响因素后，对金属筒套截面产生拉应力02的第二修 正系数C2: (2)计算因抛物面造成的铸件上、下端内表面半径差为： (3)计算铸件内圆缩凹深度b:[005引从铸件内圆缩凹深度b与铸件壁厚(Ro-ro)的数学模型 b=0.05(R〇-r〇)-〇.5 (Ro_r〇)e(60,110); b= 0.1(R〇-r〇)-6 (Ro_r〇)e(110,200)。[005引因铸件壁厚Ro-ro=120mm，在（I10,200)范围内，铸件内圆缩凹深度为:b=0.1 (Ro_r0)_6 二0? 1X120 - 6 二6mmD (4)计算考虑铸件内圆缩凹影响因素后，对金属筒套截面中拉应力02的第=修正 系数C3:[006。 （5)取C2与C3两者间的最大值max(C2，C3):[00当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大中型立式离心铸型金属筒套截面中拉应力的计算方法，大中型立式离心机铸型金属筒套截面中拉应力σ由因金属筒套自身质量产生的离心力对金属筒套截面产生的拉应力σ1和因金属液质量产生的离心力对金属筒套截面产生的拉应力σ2叠加而成，即σ＝σ1+σ2，其特征在于，在考虑金属筒套外半径影响因素情况下，对所述因金属筒套自身质量产生的离心力对金属筒套截面产生的拉应力σ1修正，修正后所述大中型立式离心机铸型金属筒套截面中拉应力σ的计算式为：式(1)中，C1为考虑金属筒套外半径影响因素后，对所述因金属筒套自身质量产生的离心力对金属筒套截面中拉应力σ1的第一修正系数：式(1)、(2)中：ρ套——金属筒套的密度，kg/m3；  ρ液——金属液的密度，kg/m3；n——金属筒套的转速，r/min；   R0——金属筒套内圆半径，m；r0——铸件内圆半径，m；        R外——金属筒套外圆半径，m。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨为勤，
申请(专利权)人：武昌船舶重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42