Исследование температурных режимов функционирования спирали индуктора для обжима Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

С ростом толщины обжимаемой заготовки значения максимальной пондеромоторной силы возрастают по линейному закону как для стальной, так и для алюминиевой заготовки.

Список литературы

1. Оценка эффективности индуктора для обжима / А.К. Талалаев [и др.] // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. 2004. Вып.1. С. 77-81.

V.D. Kuchar, А.Е. Kireeva

CHARACTERISTICS OF THE POWER INDUCTOR CRIMP

The article presents the results of a study of the maximum force on the spiral inductor on the same factors at a constant degree of deformation of the workpiece.

Key words: inductor, crimped, billet, the mathematical model.

УДК 621.983.044.7.001.24

В.Д. Кухарь, д-р техн. наук., проф.,

(4872)35-18-32, [email protected],

А.Е. Киреева, канд. техн. наук, доц., (4872)35-18-32, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СПИРАЛИ ИНДУКТОРА ДЛЯ ОБЖИМА

Представлены результаты исследования по оценки влияния диаметра индуктора, толщины обрабатываемой заготовки, частоты разрядного тока и геометрии спирали на температурные условия работы индуктора.

Ключевые слова: индуктор, математическая модель, заготовка, обжим.

В процессе разряда магнитно-импульсной установки по спирали индуктора течет импульсный ток высокой плотности, что приводит к её нагреву. При этом температура нагрева зависит от материала спирали и заготовки, диаметра индуктора, толщины обрабатываемой заготовки, частоты разрядного тока и геометрии спирали.

С целью комплексной оценки влияния всех вышеперечисленных факторов на температурные условия работы индуктора был проведен чис-

ленный эксперимент на базе математической модели, представленной в работе [1].Эксперимент сводился к определению температуры наиболее близких к заготовке элементов спирали индуктора в момент максимального значения импульсного тока и в момент окончания разряда магнитноимпульсной установки.

Рассматривались индукторы трех типов: одновитковый, четырёх -витковый цилиндрический и четырёхвитковый индуктор-концентратор [2].

Моделировался процесс обжима тонкостенной трубчатой заготовки из алюминиевого сплава АМГ2М.

Используя результаты предварительных экспериментов в качестве варьируемых входных факторов, были выбраны диаметр индуктора I); собственная частота установки /

Задача сводится к построению вторичной математической модели зависимости температур от диаметра индуктора и собственной частоты установки при различных значениях толщины заготовки (£ - 0,6; 1,2; 1,8 мм) и формы спирали индуктора.

Предварительный расчет показал, что эти зависимости носят нелинейный характер и для их описания была использована полиномиальная зависимость третьего порядка

2 2 2 3

У = ¿О + ¿1х1 + ¿2х2 + ¿12х\х2 + ¿11*1 + ¿22х2 + ¿12х\х2 + ¿22х2 >

где у - значение выходного параметра (функции отклика); Ь{), Ь„ Ьп, Ъц -коэффициенты регрессии; Xj - кодированные значения входных параметров.

Расчеты были проведены по полному факторному эксперименту.

В табл. 1 и 2 приведены уровни фактора, соответствующие реальным значениям диаметров индукторов и собственным частотам установок.

Таблица 1

Уровни факторов и интервалы варьирования по диаметрам заготовок

Наименование фактора: диаметр заготовки Натуральное значение фактора О, мм Кодированное значение фактора х1

Область эксперимента

Основной уровень 60 0

Интервал варьирования 30 2

Нижний уровень 30 -1

Верхний уровень 90 +1

Таблица 2

Уровни факторов по значениям собственной частоты установки

Наименование фактора: собственная частота установки Натуральное значение фактора/ Гц Кодированное значение фактора *2

Область эксперимента

Нижний уровень 7857 -1

Промежуточный уровень 1 35142 -0,5

Промежуточный уровень 2 62428 0

Промежуточный уровень 3 89714 0,5

Верхний уровень 117000 +1

І *.* jfi.fi йЛ о,3 ^ 4 їй П.П л,* і

Рис. 1. Зависимость температуры Ґ от диаметра индуктора и собственной частоты установки при толщине заготовки 1,8 мм: а - одновиткового; б - цилиндрического

- О

J

Рис. 2. Зависимость температуры Ґ от диаметра индуктора и собственной частоты установки при толщине заготовки 1,8 мм:

индуктора-концентратора

Необходимые расчеты по определению коэффициентов уравнения (1) были выполнены по программе 112_8. С учетом рассчитанных коэффициентов уравнений регрессии для определения температуры в момент мак-

гГ/

симального значения импульса тока 1 и температуры после окончания разряда магнитно-импульсной установки Т с помощью программного комплекса МайаЬ были построены поверхности и их сечения, отражающие зависимости температур индуктора от его диаметра и собственной частоты установки, наиболее характерные из которых приведены на рис. 1-4.

УМ ■ 1$:-і-м.

V її :■ ю:

со

МІ "

II- ■.

1 ■

Рис. 3. Зависимость температуры Т от диаметра индуктора и собственной частоты установки при толщине заготовки 1,2 мм:

одновиткового

Рис. 4. Зависимость температуры Т от диаметра индуктора и собственной частоты установки при толщине заготовки 1,2 мм: а - цилиндрического; б - индуктора-концентратора

Анализ полученных результатов позволил установить, что с увеличением диаметра индуктора и толщины обрабатываемой заготовки оба значения температуры возрастают. При этом влияние частоты на значения температуры не однозначно. В районе частот 40600 ... 51514 Гц температура при максимальном токе стремится к минимуму. Причем этот минимум наиболее резко проявляется с увеличением толщины заготовки. Аналогичная картина по абсолютной температуре проявляется в диапазоне 62428 ... 51514 Гц, причем наиболее ярко минимум выражен для индуктора-концентратора.

Список литературы

1. Математическая модель обжатия заготовки импульсным магнитным полем / В.И. Желтков [и др.] // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. 2008. Вып. 3. С.229-234.

493

2. Оценка эффективности индуктора для обжима / А.Е. Киреева [и др.] // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. 2004. Вып.1. С.77 - 81.

V.D. Kuchar, A.E. Kireeva

INVESTIGATION OF TEMPERATURE REGIME OF THE SPIRAL INDUCTOR

CRIMP

The results of a study assessing the impact of the diameter of the inductor, the thickness of the workpiece, the frequency of the discharge current and the geometry of a spiral on the temperature conditions of the inductor are presented.

Key words: inductor, the mathematical model, preparation, crimping.

УДК 539.3

A.A. Трещёв, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой,

(4872) 35-54-58, [email protected],

B.Г. Теличко, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-54-58, [email protected], Д.С. Чигинский, асп., (8920) 276-86-72, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

СВЯЗАННАЯ ЗАДАЧА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО ИЗГИБА ТОНКИХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПЛАСТИН ИЗ ИЗОТРОПНЫХ РАЗНОСОПРОТИВЛЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ

Предложена математическая модель расчета изгиба тонких прямоугольных пластин, выполненных из разносопротивляюгцихся материалов, свойства которых зависят от изменений температуры. Получены разрешающие уравнения и численное решение методом упругих решений.

Ключевые слова: термоупругость, разносопротивляемость, разносопротив-ляющиеся материалы, пластины, термомеханический изгиб.

За сорок лет интенсивного развития механики материалов, учитывающей чувствительность их механических характеристик к виду напряженного состояния, было предложено достаточно большое количество определяющих соотношений разносопротивляющихся сред, базирующихся на различных технических гипотезах. Однако, несмотря на всю глубину теоретических проработок моделей теории деформирования разносопротивляющихся сред, совершенно недостаточно внимания уделено зависимости от вида напряженного состояния такой характеристики материала, как коэффициент линейного теплового расширении, и вообще, разномо-