Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “




Скачать 302.64 Kb.
НазваниеРабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “
страница1/3
Дата публикации24.01.2014
Размер302.64 Kb.
ТипРабочая программа
uchebilka.ru > Право > Рабочая программа
  1   2   3

Министерство образования и науки Украины


Донецкий государственный технический университет

Кафедра “Технология машиностроения”

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы по курсу

Тепловые процессы в технологических системах”

Донецк ДГТУ 2000

Министерство образования Украины

Донецкий государственный технический университет

Кафедра “Технология машиностроения”


РАБОЧЯ ПРОГРАММА И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы по курсу

“Тепловые процессы в технологических системах”

(для студентов специальности 7.090202

“Технология машиностроения”)

Утверждено на заседании кафедры

“Технология машиностроения”

протокол №1

от “31” августа 2000 г.


Рекомендовано к изданию

учебно-издательским

советом ДонГТУ

протокол №

от “ ” 2000 г.

Донецк ДГТУ 2000

УДК 621.75.008.001.2 (071)
Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Тепловые процессы в технологических системах” (для студентов специальности 7.090202 “Технология машиностроения”) / Т.Г. Ивченко, Н.В. Голубов, Матвиенко А.В. - Донецк: ДонГТУ, 2000. - 20с.
Приведена рабочая программа по курсу “Тепловые процессы в технологических системах”, указаны цель его изучения, задачи, краткое содержание основных разделов. Представлены варианты заданий и методические указания к выполнению контрольной работы, дан пример расчета. Приведен список рекомендуемой литературы.

Составители Т.Г. Ивченко, доц.

Н.В. Голубов, асс.

А.В. Матвиенко, доц.
Отв. за выпуск А.Н. Михайлов, проф.
Рецензент И.А. Малышко, проф.

 Донецкий государственный технический университет, 2000
2

^ 1 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО КУРСУ

“ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ”
1.1 Цель и задачи курса
Цель курса - получение студентами знаний о тепловых процессах в технологических системах, методах их исследования и путях управления, обеспечивающих наиболее эффективное функционирование этих систем.

Полученные студентами знания являются основой для решения следующих задач: влияние температур и тепловых потоков на точность изготавливаемых деталей и качество их обработанных поверхностей; влияние теплового режима на поверхностях инструмента и образующейся стружки на износостойкость и долговечность инструмента; влияние тепловых процессов на состояние технологического оборудования и оснастки.
1.2 Перечень тем лекционных занятий и их содержание
1. Технологическая система и ее теплофизические особенности

Технологическая система и ее основные компоненты. Виды энергии, подводимые к технологическим системам. Внешние и внутренние источники теплоты. Основные виды теплообмена в технологических системах.

Краткий исторический обзор развития учения о теплообмене в технологических системах, роль в них отечественных ученых. Основные цели и задачи курса.
2. Основные положения учения о теплопроводности

Температурное поле в твердом теле. Изометрические поверхности. Температурный градиент. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Математическая модель теплопроводности для однородных изотропных тел. Коэффициент температуропроводности.

Понятие о нестационарных, стационарных и квазистационарных температурных полях и их описание. Условия однозначности при решении тепловых задач.

3

3.Схематизация компонентов технологических систем

Классификация источников и стоков теплоты, функционирующих в технологических системах. Форма источников теплоты и их расположение по отношению к телам, участвующим в теплообмене. Закон распределения интенсивности тепловых потоков. Скорость перемещения и время функционирования источников.

Схематизация свойств и теплофизических характеристик конструкционных и инструментальных материалов. Схематизация геометрических форм тел, участвующих в теплообмене. Эвристическая оценка допустимости идеализации формы реальных тел в различных условиях.
4. Методы описания процессов теплопроводности

Классификация методов исследования тепловых процессов в технологических системах. Аналитические методы решения задач теплопроводности. Метод источников тепла.

Численные методы решения задач теплопроводности. Общие представления о методах конечных разностей и конечных элементов.
5. Конвективный теплообмен и теплообмен излучением

Основные положения о конвективном теплообмене. Коэффициент теплоотдачи. Критериальные уравнения для различных задач о конвективном теплообмене в технологических системах.

Теплообмен при изменении агрегатного состояния. Теплообмен при кипении и испарении. Оценка процессов охлаждения компонентов технологических систем.

Общие понятия и определения при теплообмене излучением. Коэффициент теплообмена излучением. Классификация лучистого теплообмене в технологических системах.
6.Анализ теплового процесса при лезвийной обработке

Теплообмен при резании металлов. Источники теплообразования и их интенсивность. Схематизация формы заготовки, инструмента и стружки. Расчет плотности тепловых потоков между стружкой, резцом и заготовкой. Законы распределения температур на контактных поверхностях инструмента. Температура резания.

4

Теплообмен при неустановившемся процессе и прерывистом резании. Резание с подогревом обрабатываемого материала. Основные правила рационального использования СОЖ. Пути управления тепловыми явлениями при лезвийной обработке с целью повышения эффективности процесса обработки.
7. Анализ теплового процесса при абразивной обработке

Теплообмен при финишных методах обработки. Термомеханические процессы, протекающие в поверхностном слое деталей при алмазно-абразивной обработке. Температурное поле детали при дискретном тепловом источнике.

Связь контактных температур со структурными изменениями и остаточными напряжениями в поверхностном слое детали. Причины возникновения шлифовочных прижогов и пути их устранения. Управление качеством поверхностного слоя при шлифовании.
8. Особенности тепловых процессов при обработке методами ППД

Теплообмен при обработке деталей методами поверхностно-пластического деформирования (дорнирование, обкатка, алмазное выглаживание). Тепловые потоки и температуры при поверхностной пластической обработке материалов. Практические рекомендации, вытекающие из теплофизического анализа.

Пути управления тепловыми процессами при обработке поверхностно-пластическим деформированием
9. Теплообмен в механизмах технологического оборудования

Теплообмен в системах, узлах и механизмах станков. Источники теплообразования. Интенсивность теплообразования в зубчатых колесах, винтовых парах, подшипниках, муфтах, тормозах, электродвигателях.

Влияние тепловых процессов на температурные деформации деталей станка, заготовок, инструмента. Общие рекомендации по выбору режимов обработки, снижающие влияние тепловых смещений в технологических системах на погрешности формы и размеров деталей.
5

^ 2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
2.1 Задание на контрольную работу
По заданным условиям обработки – свойствам обрабатываемого и инструментального материалов, геометрическим параметрам инструмента и режимам резания определить температуру на вершине токарного резца с использованием метода источников.

Исходные данные для расчета представлены в таблице 1 (приложение ^ А). Вариант задания выбирается по последним двум цифрам шифра зачетной книжки. В приложении Б приведен пример оформления титульного листа контрольной работы.
2.2 Основные теоретические сведения
В технологической теплофизике для решения тепловых задач наиболее часто применяют метод источников теплоты [5]. Он представляет собой гибкий, удобный в инженерных приложениях математический аппарат, позволяющий описывать тепловые явле­ния в различных технологических системах. С помощью метода источников сравнительно просто можно определить интеграл, удов­летворяющий дифференциальному уравнению теплопроводности и условиям однозначности: дальнейшей задачей является лишь вычисление интеграла.
Основные положения метода источников состоят в следующем.

1. Источник или сток любой формы, движущийся или неподвижный, действующий временно или непрерывно, может быть представлен как система точечных мгновенных источников (стоков) теплоты. Назовем это положение принципом конструирования решений.

2. Процесс распространения теплоты в теле ограниченных размеров может быть представлен как процесс распространения теплоты в неограниченном теле, если фактически действующие источники дополнить некоторой системой фиктивных источников или стоков теплоты. Это положение назовем принципом отражения источников.

6

Рассмотрим методику применения принципа конструирования решений. В соответствии с этим принципом одномерный источник в виде линии представляют как бесконечное множество точечных источников, поставленных рядом и действующих одновременно. Двумерный источник представляют как совокупность бесконеч­ного множества точечных, занимающих часть поверхности, очер­ченную контуром источника. Аналогично можно представить источником любой формы как ту или иную конструкцию, состоящую из точечных источников теплоты.

Теперь рассмотрим интерпретацию времени функционирования источника. Если источник действует в течение времени , то его можно представить в виде системы мгновенных точечных источ­ников, вспыхивающих и гаснущих с весьма большой частотой, когда период времени между вспышками стремится к 0. В этом случае импульсы следуют друг за другом с бесконечно малым промежут­ком времени и в пределе образуют непрерывно функционирующий источник. Движение источника имитируют также рядом последо­вательных вспышек и гашений мгновенных импульсов, последова­тельно возникающих в различных точках траектории перемещения источника.

Как следует из изложенного, принцип конструирования решений применяют для описания особенностей источников теплоты, действующих в неограниченном теле, описание же особенностей формы нагреваемых тел и граничных условий на их поверхностях выполняют на основе принципа отражения источников.

Покажем применение последнего при описании процесса распространения теплоты в полупространстве с адиабатической поверхностью (граничное условие второго рода qs=0). Пусть в полупространстве действует источник Jo (рис. 2.1, а). Тепловой поток, движущийся от источника в каком-либо направлении 1 в сторону граничной поверхности, достигнув последней, в силу условия не теплопроводности границы должен повернуть и далее двигаться в направлении 2. Если такой же источник действует в неограниченном теле; (рис. 2.1, б), то тепловой поток пересечет плоскость АА, находящуюся внутри неограниченного тела, но не являющуюся граничной и адиабатической, и будет продолжать двигаться в направлении 1.

7



Рисунок 2.1 - Распределение теплоты в полупространстве
Теперь поместим в неограниченном теле симметрично источнику J0 источник J1. Встречный тепловой поток, идущий в на­правлении 1/, складываясь с тепловым потоком 1, создает равнодействующую, имеющую направление 2, т.е. то же направление, что и в полупространстве с адиабатической граничной поверхностью. Следовательно, процесс распространения теплоты в полупространстве можно представить как часть процесса в неограниченном теле, но с дополнительным источником J1. Поэтому температура Θп(J0) в любой точке М (x, у, z) полупространства равна температуре аналогичной точки неограниченного тела Θн(J0) + Θн(J1), где Θн(J0) и Θн(J1) температуры, возникающие в неограниченном теле от источников J0 и J1 соответственно.

Θп(J0) = Θн(J0) + Θн(J1), (2.1)

Если yи=0, то

Θп(J0) = 2Θн(J0). (2.2)

Следовательно, источник, расположенный на адиабатической поверхности полупространства, вызывает в последнем температуру в 2 раза большую, чем такой же источник в неограниченном теле.

Рассмотрим еще один пример: бесконечный клин с углом β=90° (рис. 2.2) при граничных условиях второго рода qs= 0. Чтобы перейти к неограниченному телу, нужно: вначале дополнить мысленно клин 0 отраженным клином 1 с фиктивным источником J1 и получить полупространство: затем дополнить полупространство с источниками J0 и J1 полупространством II с фиктивными источниками J2 и J3 расположенными симметрично источникам J0 и J1 относительно плоскости АА.

8



Рисунок 2.2 - Отражение источников для клина с углом 90o

Температура в точке М основного клина

. (2.3)

Итак, для того чтобы учесть ограниченность твердых тел и условия типа ГУ1 и ГУ2, надо выполнить отражение источников и стоков теплоты, мысленно прикладывая к основному (реальному) телу ряд подобных ему тел с фиктивными источниками или стоками теплоты, при чем каждое из последующих тел должно являться зеркальным отражением предыдущего тела относительно плоскости их соприкосновения.

В соответствии с принципом конструирования решений сложные источники представляют в виде той или иной системы, состоящей из мгновенных точечных источников теплоты. Поэтому и температурное поле, возникающее под действием источника сложной формы, получают методом суперпозиции (наложения) полей, возникающих под действием каждого из мгновенных точечных источников. Математическое выражение, описывающее температурное поле, которое возникает под действием мгновенного точечного источника, имеет вид

, (2.4)

где ^ Q - количество теплоты, внесенной в тело источником; t -время, прошедшее от момента теплового импульса; λ и ω тепло физические характеристики материала; R- расстояние от места вспышки Jи, уи, zи)до какой-либо точки тела М(х, у, z):

(2.5)
9

Чтобы описать с помощью формулы (2.4) температурные поля, возникающие под действием различных источников теплоты, совершают один или два из следующих трех интегральных переходов: 1) от точечного источника к одно-, двух- или трехмерному; 2) от мгновенного источника к действующему непрерывно; 3) от мгновенного источника к движущемуся. Рассмотрим методику этих переходов.

Перепишем выражение (2.4) в виде

(2.6)

Представим одномерный источник, расположенный параллельно оси Z
  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические рекомендации к выполнению контрольной работы и задание по курсу «Прогнозирование»
Методические указания к выполнению контрольной работы и задания по курсу „Прогнозирование” (для студентов 3, 4 курсов заочной формы...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Теория...
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Теория вероятностей и математическая статистика» для студентов экономических...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconКонспект лекций и методические указания к выполнению контрольной работы к изучению курса
Конспект лекций и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Проектирование специальных станочных и контрольных...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по предмету «организация производства»
Методические указания к выполнению контрольной работы по предмету «Организация производства» для студентов фпо и зо спец. 070106...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине...
Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Локальные информационные сети» для студентов специальности 090803...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Системы...
К выполнению контрольной работы по курсу “Системы автоматизированного проектирования”

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине...
Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы программирования и алгоритмические языки» для студентов...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы (ргр) по дисциплине...
Методические указания к выполнению контрольной работы (ргр) по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование» (для студентов...

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению контрольной работы Общие положения
Выполнение контрольной работы является составной частью учебного процесса, активной формой самостоятельной работы студентов

Рабочая программа и методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “ iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по курсу
Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу "Технологические основы машиностроения" для студентов специальности...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<