Особенности использования индукционного нагрева цилиндрических деталей, сопряженных с осью

Введение. В настоящей статье предметом изучения является температура разъединения цилиндрической детали от оси и ее зависимость от величины натяга и мощности индукционного нагрева на основе результатов расчетно-теоретического и экспериментального исследования данного вопроса.

Материалы и методы. С помощью расчетов определена температура внешней поверхности цилиндрической детали, при которой натяг принимает нулевое значение и деталь снимается без усилия. Авторами численно решены уравнения теплопроводности и деформации и определены указанные значения температуры разъединения. Кроме того, рассчитан температурный профиль по сечению цилиндрической детали.

Результаты. Выявлена зависимость температуры разъединения цилиндрической детали — внутреннего кольца подшипника от мощности индукционного нагревателя. Учтены зависимости коэффициента температуропроводности от температуры. Рассмотрены особенности посадки цилиндрических деталей на оси и валы.

Обсуждение и заключение. Показано, что зависимость температуры разъединения цилиндрической детали — внутреннего кольца подшипника от мощности имеет две области: для относительно малых значений (до 5-6 кВт) температура разъединения практически постоянна, а для более высоких значений, более 6 кВт, температура разъ-единения пропорциональна мощности. При этом необходимо, чтобы в конструкции индукционных нагревателей была предусмотрена возможность контроля мощности индукционного нагрева и времени нагрева. Это позволит на техническом уровне запретить выполнение операций с выходом параметров за пределы регламента. Результаты работы могут быть применены к широкому кругу сопряженных с осью деталей, например для бандажей станов холодного волочения труб, бандажей центров колесных пар локомотивов.

1. Вологдин В.П. Поверхностная индукционная закалка. М.: Оборонгиз, 1947. 291 c. EDN: https://elibrary.ru/rkvvqs.

2. Лозинский М.Г. Промышленное применение индукционного нагрева. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1958. 471 с.

3. Инновационные технологии обработки титановых сплавов с применением индукционного нагрева / В. Б. Демидович [и др.] // Индукционный нагрев. 2012. № 3 (21). С. 26-28 EDN: https://elibrary.ru/pcbutr.

4. Немков В.С. Достижения в технологии изготовления закалочных индукторов // Индукционный нагрев. 2008. № 1 (3). С. 9-11 EDN: https://elibrary.ru/kxnshx.

5. Демидович В. Б. О точности вычисления температурных полей при индукционном нагреве // Индукционный нагрев. 2013. №1(23). С. 46 EDN: https://elibrary.ru/pxqsij.

6. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: учеб. пособие. В 10 т. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. 2-е изд., испр. М.: Наука, 1982. 621 с.

7. Деформация цилиндрических деталей, сопряженных с осью, при индукционном нагреве / В. И. Дудин [и др.] // Вестник машиностроения. 2021. № 12. С. 73-77 https://doi.org/10.36652/0042-4633-2021-12-73-77.

8. Владимиров В. С. Уравнения математической физики: учеб. для физ.-техн. спец. вузов. 5-е изд., доп. М.: Наука, 1988. 512 c.

9. Князева А. Г. Теплофизические основы современных высокотемпературных технологий: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2009. 356 с. EDN: https://elibrary.ru/qjydwp.

10. Физические величины: справ. / под. ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

11. Steinmetz C.P. Theory and calculation of transient electric phenomena and oscillaitions. N.Y.: McGraw Publishing Company; 1909. 593 p.

12. Ермоленко Д. В., Юферев Л. Ю., Рощин О. А. Результаты испытаний резонансной системы передачи электроэнергии для индукционного нагрева рельсов стрелочного перевода // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2019. Т. 78, № 1. С. 48-53 https://doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-1-48-53.

13. Котельников И.А., Черкасский В.С. Скин-эффект в задачах: электронный учеб. Новосибирск, 2014. 82 с.

14. Марочник сталей и сплавов / А. С. Зубченко [и др.]; под общ. ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.

15. Коэффициент температуропроводности стали 16Х12В2ФТаР в широком интервале температур / А. Ш. Агажанов [и др.] // Вестник НГУ. Серия Физика. 2013. Т. 8, № 3. С. 163-167 https://doi.org/10.54362/1818-7919-2013-8-3-163-167.

16. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов: учеб. для вузов. 18-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. 542 с.

17. Дунаев П. Ф., Леанков О. П., Варламова Л. П. Допуски и посадки. Обоснование выбора. М.: Высшая школа, 1984. 112 с.