一種大中型立式離心鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于離屯、鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種大中型立式離屯、鑄型金屬筒套截面 中拉應(yīng)力的計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -種離屯、機鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計算方法，設(shè)及在鑄型勻速轉(zhuǎn)動的條件 下，當金屬液誘入鑄型時，所述離屯、機鑄型金屬筒套截面中總拉應(yīng)力O由因金屬筒套自身質(zhì) 量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇1和因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒 套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力疊加而成，即O= 〇1+〇2，其中
[0004] 式中:P套--金屬筒套的密度，kg/m3; P液--金屬液的密度，kg/m3;
[000引 n--金屬筒套的轉(zhuǎn)速，：r/min; Ro--金屬筒套內(nèi)圓半徑，m;
[0006] r〇--鑄件內(nèi)圓半徑，m; R外--金屬筒套外圓半徑，m。
[0007] 上述公式中，推導(dǎo)公式Oi時，采用了從材料力學(xué)中的"薄壁圓環(huán)"模型，因該模型在 建立時就帶有極為苛刻的限制條件：圓筒的壁厚尺寸S須遠小于金屬筒套的直徑化（即5? 化），故將"薄壁圓環(huán)"中半徑替換成金屬筒套外圓半徑R外，將r放大為R外，得到公式Oi=COP套 R外2,運會產(chǎn)生計算偏差;而在公式I
的推導(dǎo)過程中，則忽略了金屬液 受自身重力影響4及鑄件內(nèi)圓縮凹的因素，運也會產(chǎn)生計算偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種考慮到金屬筒套及金屬液實際影響因素 對大中型立式離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計算產(chǎn)生偏差，對偏差進行修正后的拉應(yīng) 力計算方法。
[0009 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0010] -種大中型立式離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計算方法，大中型立式離屯、機 鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力O由因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的 拉應(yīng)力〇1和因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇2疊加而成，即O=Ol +02,在考慮金屬筒套外半徑影響因素情況下，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對 金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力Oi修正，修正后所述大中型立式離屯、機鑄型金屬筒套截面中拉 應(yīng)力O計算式為：
[0012]式（I)中，Cl為計算考慮金屬筒套外半徑影響因素，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn) 生的離屯、力對金屬筒套截面中拉應(yīng)力〇1的第一修正系數(shù)：
[0014] 式(1)、（2)中：
[0015] 俺一一金屬筒套的密度，kg/m3;巧夜一一金屬液的密度，kg/m3;
[0016]n--金屬筒套的轉(zhuǎn)速，：r/min; Ro--金屬筒套內(nèi)圓半徑，m;
[0017]ro--鑄件內(nèi)圓半徑，m; R外--金屬筒套外圓半徑，m。
[0018] 更進一步的，所述的一種大中型立式離屯、機鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計算方 法，在分別考慮金屬液受重力影響因素和考慮鑄件內(nèi)圓縮凹影響因素后，再對所述因金屬 液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇2修正，修正后所述大中型立式離屯、機 鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力O計算式為：
[0020] 式(3)中，C2為考慮金屬液受重力影響因素后，對所述因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的 離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力02修正的第二修正系數(shù)。
[0021] 對于立式離屯、鑄造，由于在離屯、力和重力的共同作用下，金屬液自由表面形成一 拋物面，可將重力折算為離屯、力的影響，故

[0023] 其中重力系數(shù)G另
[0024] 第二修正系數(shù)為 ……………（4)
[0025] 式中：do--鑄件內(nèi)圓直徑，m;
[0026] 式(3)中，C3為考慮鑄件內(nèi)圓縮凹影響因素后，對所述因金屬液質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力 對金屬筒套截面中拉應(yīng)力02的第=修正系數(shù)。
[0027] 對于厚壁離屯、鑄件而言，在鑄件內(nèi)圓還因離屯、鑄型金屬筒套及底板、蓋板的=面 激冷作用而導(dǎo)致的鑄件內(nèi)圓縮凹，可將鑄件內(nèi)圓縮凹折算為離屯、力的影響，故
[0029] 則第S修正系數(shù)為
??…?????..... (5)
[0030]式(5)中，k為鑄件內(nèi)圓拋物面造成的鑄件上、下端內(nèi)圓半徑差，按下式計算：
[0032]式中：k--鑄件上、下端內(nèi)圓半徑差,m;H--鑄件局度，m。
[0033] 式(5)中，b為鑄件內(nèi)圓縮凹深度，按下式計算：
[0034]b= 0.05(R0-r0)-0.5 當（R0_r0)e(60,110);
[0035]b= 0.1(R0-r0)-6 當（R0_r0)e(110,200)
[0036] .....................(7)
[0037] 式中：b-一鑄件內(nèi)圓縮凹深度，m。
[0038] 本發(fā)明的有益效果是：對離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力計算公式
進行修正:①對因放大鑄型筒套外徑，使原Oi產(chǎn)生的偏 差進行修正；②對因忽略重力影響及對因忽略鑄件內(nèi)圓縮凹影響，使原02產(chǎn)生的偏差進行 修正。通過上述修正提高了大中型離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力的計算精度。
【具體實施方式】
[0039]第一實施例：對于一種高儘侶青銅大型軸套的金屬銅套截面中拉應(yīng)力的計算，在 考慮金屬筒套外半徑影響因素情況下，對因金屬筒套自身質(zhì)量產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截 面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇1修正，修正后計算大中型立式離屯、機鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力0。
[0040] 具體的，該高儘侶青銅大型軸套材質(zhì)為Z化A18Mnl3化3Ni2,鑄件尺寸為:外圓半徑 Ro=I.600m，內(nèi)圓半徑r〇=l.480m，高度H=O.520m，鑄件壁厚R〇-r〇 = 0.120m，合金液密度 為P液=7500kg/m3(即丫 =7.35X104N/V)，鑄件質(zhì)量為4528kg。采用立式離屯、鑄造，金屬筒 套外圓半徑R外=1.760m，金屬筒套材質(zhì)為碳素鑄鋼ZG230-450，鑄型密度為P套=7800kg/m3。 現(xiàn)計算第一次修正后的離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力0。
[0041] 取康氏離屯、轉(zhuǎn)速公式中的調(diào)整系數(shù)0=1.3，鑄型所需的離屯、轉(zhuǎn)速為
[0043] (1)第一修正系數(shù)Cl的計算
[004引（2)計算第一次修正后的離屯、鑄型金屬筒套截面中拉應(yīng)力0:
[0047] 顯然，按照未修正前的拉應(yīng)力Oi計算值為12.82M化，修正后的拉應(yīng)力Oi計算值為 11.60MPa，要小一些，即對因放大金屬筒套外圓半徑為R外所產(chǎn)生的偏差進行了修正。
[0048]第二實施例：對于高儘侶青銅大型軸套的金屬銅套截面中拉應(yīng)力的計算，還可在 分別考慮金屬液受重力影響因素和考慮鑄件內(nèi)圓縮凹影響因素后，再對所述因金屬液質(zhì)量 產(chǎn)生的離屯、力對金屬筒套截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力〇2修正，修正后對大中型立式離屯、機鑄型金屬 筒套截面中拉應(yīng)力CH十算。
[0049] 具體的，在鑄件尺寸同第一實施例情況下，計算第二次修正后的離屯、鑄型金屬筒 套截面中拉應(yīng)力曰。
[0050] (1)計算考慮金屬液受重力影響因素后，對金屬筒套截面產(chǎn)生拉應(yīng)力02的第二修 正系數(shù)C2:
[0052] (2)計算因拋物面造成的鑄件上、下端內(nèi)表面半徑差為：
[0054] (3)計算鑄件內(nèi)圓縮凹深度b:
[005引從鑄件內(nèi)圓縮凹深度b與鑄件壁厚(Ro-ro)的數(shù)學(xué)模型
[0056] b=0.05(R〇-r〇)-〇.5 (Ro_r〇)e(60,110);
[0057] b= 0.1(R〇-r〇)-6 (Ro_r〇)e(110,200)。
[005引因鑄件壁厚Ro-ro=120mm，在（I10,200)范圍內(nèi)，鑄件內(nèi)圓縮凹深度為:b=0.1 (Ro_r0)_6 二0? 1X120 - 6 二6mmD
[0059] (4)計算考慮鑄件內(nèi)圓縮凹影響因素后，對金屬筒套截面中拉應(yīng)力02的第=修正 系數(shù)C3:
[006。 （5)取C2與C3兩者間的最大值max(C2，C3):
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