Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Плотность и удельный вес металлов и их сплавов

Плотность и удельный вес металлов и их сплавов

Во всех сферах человеческой деятельности применяются изделия из металлов. Металлы в научном смысле представляют собой простые вещества, обладающие специфическими свойствами (металлическим блеском, ковкостью, высокой электропроводностью). В быту и на производстве часто используют их сплавы с другими элементами. Эти затвердевшие расплавы также обычно называют металлами.

Определение и использование плотности

Обозначение плотности Ускорение свободного падения на планетахКак известно, чтобы найти плотность вещества, его массу делят на объем. Плотность является физико-химической характеристикой вещества. Она постоянна. Материалы для промышленного производства должны соответствовать этому показателю. Для её обозначения принято использовать греческую букву ρ.

Плотность железа равна 7874 кг/м³, никеля — 8910 кг/м³, хрома — 7190 кг/м³, вольфрама — 19250 кг/м³. Конечно, это относится к твёрдым сплавам. В расплавленном состоянии веществам присущи другие характеристики.

В природе лишь некоторые металлы присутствуют в большом количестве. Удельный вес железа в земной коре 4,6%, алюминия — 8,9%, магния — 2,1%, титана — 0,63%. Металлы незаменимы в большинстве сфер человеческой деятельности. Их производство растёт год от года. Для удобства металлы разделены на группы.

Железо и его сплавы

Определение массы трубы

Чёрными металлами принято называть стали и чугуны разных марок. Сплав железа и углерода считается сталью, если железа не менее 45%, а содержание углерода 0,1%—2,14%. Чугуны, соответственно, углерода содержат больше.

Для получения необходимых свойств сталям и сплавам их легируют (присаживают при переплаве легирующие добавки). Таким образом плавят заданные марки. Все марки металла строго соответствуют определённым техническим условиям. Свойства каждой марки регламентированы государственными стандартами.

В зависимости от состава плотность стали варьируется в диапазоне 7,6—8,8 (г/см³) в СГС или 7600—8800 (кг/м³) в СИ (это видно из таблицы 1). Конечно, сталь имеет сложную структуру, это не смесь различных веществ. Однако присутствие этих веществ и их соединений изменяют свойства, в частности, плотность. Поэтому самыми большими плотностями обладают быстрорежущие стали с высоким содержанием вольфрама.

Цветные металлы и их сплавы

Изделия из бронзы, латуни, меди, алюминия широко применяются на производстве:

    Обычно бронзы это сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом и бериллием. Однако в бронзовом веке, когда удельный вес бронзы в общей массе металлических изделий составлял почти 100%, это были сплавы медь — мышьяк.
  • Сплавы на основе цинка — латуни. В латуни может присутствовать олово, но его количество меньше, чем цинка. Чтобы получить сыпучую стружку, иногда добавляют свинец. Кроме ювелирных сплавов латуни и бронзы, они нужны для деталей машин и морских судов, скобяных изделий, пружин. Некоторые сорта применяют в авиации и ракетостроении. (дюраль) — сплав алюминия с медью (меди 4,4%) — это высокопрочный сплав. Главным образом применяется в авиации.
  • Титан по прочности превосходит многие марки стали. Одновременно он вдвое легче. Эти качества сделали его незаменимым в большинстве отраслей промышленности. А также он широко применяется в медицине (протезировании). Удельный вес титана в производстве летательных аппаратов достигает 70% от всего выплавляемого в мире. Около 15% титана идёт для химического машиностроения.
  • Серебро и золото — первые металлы, с которыми познакомился человек. За всю историю существования человечества эти металлы, по большей части, шли на ювелирные изделия. И в настоящее время тенденция сохраняется.
  • Вольфрам из-за высокой тугоплавкости незаменим в приборостроении. Большая плотность позволяет применять его, как защиту от радиации.
  • Никель и хром образуют нихром — жаропрочный пластичный сплав, очень долговечный и надёжный.

Плотности прочих металлов

Различные марки сталей и чугунов, бронз и других металлов имеют разный химический состав и разную плотность. Плотности всех востребованных материалов измерены и систематизированы. Таблицы, содержащие эти данные доступны пользователям. С их помощью можно легко найти массу изделия заданной формы.

Определение массы изделия

Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.

Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:

    Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.
  1. Массу трубы получаем аналогично. При нахождении площади берём разницу между внешним и внутренним диаметром сечения.
  2. Чтобы определить массу листа, блюма, сляба или прутка прямоугольного сечения, определяем объём, перемножая длину, высоту и толщину. Умножаем на плотность из справочника.
Читайте так же:
Как пользоваться отверткой индикатором видео

При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.

Что такое удельный вес

Плотность различных марок сталей

Удельным весом называют плотность, умноженную на ускорение свободного падения (силу тяжести) или отношение веса тела к его объёму. Путать его с плотностью недопустимо. Однако часто это происходит из-за смешения понятий массы и веса. Вес тела, а следовательно и удельный вес, изменяется в зависимости от силы тяжести. Он не является постоянной величиной. В зависимости от места, где находится предмет, он имеет разные значения. Эта физическая величина будет разной даже в разных точках Земли. Ускорение свободного падения на экваторе больше, чем на полюсах. Масса и плотность постоянны.

К примеру, можно вычислить удельный вес серебра. На Земле эта величина будет составлять 10500 кг/м³ (плотность чистого металла). Умножив на 9,81м/с 2 (сила тяжести), можно получить 103005 Н/м³. А на Луне 10500 кг/м³ умножается на 1,62м/с 2 (сила тяжести на Луне). Результат уже другой — 17,01Н/м³. В кабине корабля, вращающегося вокруг Земли — невесомость, ускорение равно нулю. Следовательно, и вес любого материала здесь ноль.

Все значения будут разными. Самое большое значение будет в первом случае, потому что на Земле ускорение свободного падения имеет самое большое значение. В невесомости вещь не весит ничего. Плотность одного и того же материала в любом месте будет одинаковой. Она является константой.

Для того, чтобы составить таблицы удельного веса металлов на различных планетах (или в других условиях), необходимо знать ускорение свободного падения и плотность.

Перевозки изделий из металлов

Плотность цветных металлов и их сплавов

В системе грузоперевозок задействовано такое понятие, как «объёмный вес». Если масса предмета в одном кубическом метре 167 кг, то такой вес считается физическим, а если меньше — объёмным. Например, масса куба стали углеродистой — 7750 кг. Другими словами, объёмный вес стали 7750 кг. Эти расчёты нужны, чтобы определить, какой объем займёт перевозимый груз.

Однако в зависимости от того, какие металлические изделия перевозятся, объем будет меняться. Предположим, что есть несколько различных метизов одной и той же марки стали. По идее, они обладают одинаковой плотностью. Однако слитки, крупносортные изделия и бунты проволоки обладают различным объёмом, а следовательно, при их перевозке займут больше или меньше места на транспорте. Таким образом, они обладают разным объёмным весом. При любых условиях кубометр стали больше 167 кг, следовательно, его не назовёшь объёмным.

Расчет плотности

Нажмите, чтобы узнать подробности

В цилиндре под поршнем находится газ. Поршень начинают осторожно выдвигать из цилиндра. Изменится ли при этом масса газа в цилиндре? его объем? плотность? число частиц (молекул) газа?(газ из цилиндра не вытекает)

плотность увеличивается

за счёт уменьшения объёма

4) …число частиц (молекул) газа? (газ из цилиндра не вытекает)

число молекул не меняется

Определение массы вещества Медное тело опустили в мензурку с жидкостью так, как показано на рисунке. Определите массу медного тела.

Определение массы вещества

Медное тело опустили в мензурку с жидкостью так, как показано на рисунке. Определите массу медного тела.

Определение объёма вещества Человек состоит в зависимости от ​возраста на 60 - 80% из воды. Определите объём человека массой 40 кг.

Определение объёма вещества

Человек состоит в зависимости от ​возраста на 60 — 80% из воды. Определите объём человека массой 40 кг.

 Определите объем воды, которая выльется из отливного стакана, если в него опустить свинцовую дробь массой 684 г. Из стакана выльется объем воды равный объему свинцовой дроби, опущенной в стакан.

Определите объем воды, которая выльется из отливного стакана, если в него опустить свинцовую дробь массой 684 г.

Из стакана выльется объем воды равный

объему свинцовой дроби, опущенной в стакан.

Цинковый шар при объеме 120 см 3 имеет массу 710г. Определить объем полости ∆ V . Если бы шар был сплошным : - объём цинка - шар имеет полость (объём полости) Объём полости: Ответ: объём полости ∆ V = 20c м 3

Цинковый шар при объеме 120 см 3 имеет массу 710г. Определить объем полости V .

Если бы шар был сплошным :

— объём цинка

— шар имеет полость

(объём полости)

Объём полости:

Ответ: объём полости ∆ V = 20c м 3

Масса полого свинцового шара равна 3,39 кг, (см. рисунок). Объём полости равен 0,2 л. Определите наружный объём шара. Плотность свинца 11,3 г/см 3 . Проверяем решение! Наружный объём шара: Объём свинца: Ответ: наружный объём шара 500см 3

Масса полого свинцового шара равна

3,39 кг, (см. рисунок). Объём полости равен 0,2 л. Определите наружный

объём шара. Плотность свинца 11,3 г/см 3 .

Проверяем решение!

Наружный объём шара:

Объём свинца:

Ответ: наружный объём шара 500см 3

№ 283Л.Сколько потребуется цистерн для перевозки 1000т нефти, если вместимость каждой цистерны 50 м 3 ? m 1 - масса нефти в одной цистерне (количество цистерн) Можно ли решить задачу другим способом?

283Л.Сколько потребуется цистерн для перевозки 1000т нефти, если вместимость каждой цистерны 50 м 3 ?

m 1 масса нефти в

одной цистерне

Можно ли решить задачу другим способом?

№ 283 Л.Сколько потребуется цистерн для перевозки 1000т нефти, если вместимость каждой цистерны 50 м 3 ? V - объем нефти для перевозки (количество цистерн)

283 Л.Сколько потребуется цистерн для перевозки 1000т нефти, если вместимость каждой цистерны 50 м 3 ?

V объем нефти

для перевозки

Медный чайник имеет массу m 1 = 0, 44 5 кг. Если чайник таких же размеров изготовить из алюминия, какая у него будет масса m 2 ? Объёмы веществ одинаковы : Масса алюминиевого чайника:

Медный чайник имеет массу m 1 = 0, 44 5 кг. Если чайник таких же размеров изготовить из алюминия, какая у него будет масса m 2 ?

Читайте так же:
Дрель не набирает обороты

Объёмы веществ одинаковы :

Масса алюминиевого чайника:

Из 300 см 3 олова и 100 см 3 свинца изготовили сплав. Какова его плотность? Проверяем решение!

Из 300 см 3 олова и 100 см 3 свинца изготовили сплав. Какова его плотность?

Проверяем решение!

Самостоятельная работа Вариант № 1 Вариант № 2 1. Определить массу мраморной плиты длиной 1м, высотой 0,8 м и толщиной 10 см. 1.Определите массу оконного стекла длиной 3 м, высотой 2,5 м и толщиной 0,6 см. 2.Стальная отливка объемом 25 дм 3 имеет массу 156 кг. Эта отливка сплошная или полая? Определить объем полости. 2. Чугунный шар массой 2,8 кг имеет объем 500 см 3 . Этот шар сплошной или полый? Определить объем полости.

Самостоятельная работа

1. Определить массу мраморной плиты длиной 1м, высотой 0,8 м и толщиной 10 см.

1.Определите массу оконного стекла длиной

3 м, высотой 2,5 м и толщиной 0,6 см.

2.Стальная отливка объемом 25 дм 3 имеет массу 156 кг. Эта отливка сплошная или полая? Определить объем полости.

2. Чугунный шар массой

2,8 кг имеет объем 500 см 3 . Этот шар сплошной или полый? Определить объем полости.

Д.з. § 23; упр.8(3,4) Сб. № 218, 219, 223 письм .

Д.з. § 23; упр.8(3,4) Сб. № 218, 219, 223 письм .

Для тех, кто интересуется… 1. Масса сплошного куба, сделанного из некоторого вещества, равна 2,5 кг. Какую массу будет иметь этот куб, если длину его ребер уменьшить в два раза? [312,5 г] 2. Деревянный макет изделия, изготовленный в масштабе 1:10, имеет массу 80 г. Какова масса самого изделия, сделанного из стали? Плотность дерева 400 кг/м 3 , плотность стали 7800 кг/м 3 . [1560 кг]

Для тех, кто интересуется…

1. Масса сплошного куба, сделанного из некоторого вещества, равна 2,5 кг. Какую массу будет иметь этот куб, если длину его ребер уменьшить в два раза? [312,5 г]

2. Деревянный макет изделия, изготовленный в масштабе 1:10, имеет массу 80 г. Какова масса самого изделия, сделанного из стали? Плотность дерева 400 кг/м 3 , плотность стали 7800 кг/м 3 . [1560 кг]

649 группа ЛПЗ: Определение массы изделия. Формулы для расчёта массы деталей. «РТТЗ» 16.04.20

Определение! Во всех наших расчётах базовой величиной является усреднённая плотность стали – 7 850 кг/м3 по системе СИ.

Проведём для начала несложное действие – узнаем массу квадратного метра стального листа толщиной 1 мм. Выглядит это так – 1 м х 1 м х 0,001 м х 7850 кг/м3. То есть, мы перемножили длину, ширину и толщину листа (все величины взяли в метрах), и получили объём изделия. Произведение объёма и плотности даёт массу – 7,85 кг. Таким образом, мы выяснили, что метр квадратный стального листа толщиной 1 мм весит 7,85 кг.

Выбор метода и способа изготовления заготовки:

Исходную заготовку целесообразно получать методом литья.

Способ изготовления отливки выберем по показателям технологических возможностей для различных способов литья:

Заданная в условии партия заготовок N=”5″ шт/год. Литье в песчаные формы не имеет ограничений по минимальной партии. Для остальных способов литья минимальная партия от 200 шт/год и более. Остальные требования при литье в песчаные формы:

Материал отливки: чугун – удовлетворяет требованиям.

Читать также: Фрезер bosch gkf 600 professional

Масса отливки: 29.5 кг.

Минимальная толщина стенки 27мм, что больше 3 мм – условие выполнено.

Максимальный габаритный размер 288мм.

Класс точности размеров, шероховатость необрабатываемых поверхностей и группа сложности отливки не регламентируются.

При литье в песчаные формы изготовление детали массы m=”29.5″ кг в количестве 5 штук в год относится к единичному производству. В условиях единичного производства изготовление отливок производится литьем в песчаные формы, изготовляемые вручную по деревянным моделям.

Что такое переводной коэффициент

Усложним задачу. Предположим, вам надо купить лист из цветного металла. Воспользуемся переводным коэффициентом, который представляет собой отношение плотности конкретного металла или сплава к усреднённому значению плотности стали. Путём умножения веса стального изделия определённого сортамента и размера на коэффициент нужного металла или сплава получаем вес детали.

Пример – рассчитаем массу бронзового листа толщиной 2 мм и площадью 2 м2.

7,85х2х2х1,12 = 35,2 кг

Внимание! Этот же простой алгоритм можно применять и для неметаллических листовых материалов, для которых также существуют переводные коэффициенты. Например, для резины – 0,17-0,23, органического стекла – 0,15, капролона – 0,15, текстолита – 0,18, резины – 0,17-0,23.

Как вычислить массу профиля прямоугольного сечения?

Прямоугольный профиль представляет собой параллелепипед с заданной толщиной стенки. Толщина стенки задаётся в технической документации на конкретный образец.

Как посчитать вес детали

Расчёт массы можно произвести двумя способами. В первом способе рассчитывают площадь сечения: для листа заданной толщины. Рассчитывают массу прямоугольного параллелепипеда по внешним размерам. Затем производят такие же вычисления для параллелепипеда с внутренними размерами. Разность двух значений и будет являться искомой характеристикой.

Читать также: Углошлифовальная машина для чего предназначена

Во втором способе рассчитывают значение веса одной стенки конструкции. Если сечение квадратное, умножают на четыре. Если прямоугольное – вычислят отдельно величину меньшей и большей стенки. Затем умножив каждое значение на два, и сложив результаты, получают итоговый показатель.

Как посчитать вес детали

Вес профиля квадратного сечения

Для упрощения процесса разработаны специальные таблицы.

Как узнать массу трубы

Для определения массы труб оптимально воспользоваться таблицами.

Если же доступа к справочным материалам нет, а несложные геометрические формулы не являются для вас препятствием, вычислите вес самостоятельно. Для этого находим разницу площади круга по внешнему радиусу и площади по внутреннему радиусу. Полученную разность умножаем на длину трубы и плотность стали – 7 850 кг/м3.

Читайте так же:
Как установить кондиционер самостоятельно видео

Для труб из цветных металлов применяют переводные коэффициенты, о которых мы говорили выше.

Но, узнать точную массу таких изделий можно гораздо проще на нашем сайте

Мы предлагаем Вашему вниманию универсальный интерактивный калькулятор массы для самостоятельного расчета массы изделий самой разной формы из материалов цилиндрической или листовой формы. Его особенность в том, что он позволяет узнать вес детали или изделия не только из металлопроката и сплавов, но и любых других материалов: дерева и МДФ, пластиков и полимеров, бумаги, картона, резины, бетона, кирпича. Сделать это можно просто внеся габаритные показатели детали с вычетом размеров отверстий и прорезей, а также, величину коэффициента плотности материала, из которого деталь изготовлена. Точные данные можно найти в представленной рядом таблице.

ДиаметрДлинаПлотность
ммммкг/мм 3
Масса общая
кг
ДиаметрДлина
мммм
ДиаметрДлина
мммм
ДлинаШиринаТолщинаПлотность
ммммммкг/мм 3
Масса общая
кг
ДлинаШирина
мммм
ДлинаШиринаКоличество
ммммшт
ДиаметрКоличество
ммшт

Масса цилиндрической детали рассчитывается следующим образом:

• В соответствующие поля калькулятора массы внести размерные показатели: диаметр, длину и справочную плотность материала – калькулятор рассчитает общую массу изделия. • Второй шаг – если на изделии есть выступы, ступени – надо добавить их габариты. • И третий шаг – вычесть размеры отверстий, выемок, прорезей. • Результат – точная расчетная масса цилиндрической детали.

Масса детали из листа рассчитывается следующим образом:

• В соответствующие поля калькулятора массы внести размерные показатели: ширину, длину, толщину и справочную плотность материала – калькулятор рассчитает общую массу изделия. • Второй шаг – если на изделии есть выступы – надо добавить их габариты. • И третий шаг – вычесть размеры прямоугольных или круглых отверстий. • Результат – точная расчетная масса детали из листа.

Наш калькулятор массы изделий будет полезен как конструктору, так и для заказчиков, ведь он позволяет очень быстро и почти со 100%-точностью получить необходимые данные относительно веса изделия без сложных математических расчетов и процедуры взвешивания.

Обратите внимание, что по умолчанию в калькуляторе стоит масса марки стали 40 ГОСТ 1050-88.

Как рассчитать массу равнополочного уголка, швеллера, двутавра

Масса метра погонного углового металлопроката зависит от ширины и толщины полок.

Внимание! Рассчитанный по геометрической формуле или определённый по таблице вес уголка может сильно отличаться от фактического. Это связано с тем, что некоторые производители в целях удешевления продукции снижают толщину полки уголка в местах, где не предусматриваются проверочные замеры. Такая разница может значительно превышать допуски, предусмотренные ГОСТом.

Вес погонного метра наиболее распространённого сортамента равнополочного уголка

Самостоятельно просчитать массу швеллера и двутавра затруднительно из-за сложной формы сечения. В данном случае пользуются таблицами.

Таблица весов швеллера

Таблица весов двутавра

Как пользоваться справочниками

Удобным справочным материалом является сборник авторов Поливанова П.М. и Поливановой Е.П. «Таблицы для подсчёта массы деталей и материалов». В справочнике представлены таблицы, позволяющие легко и быстро определить массу проката круглого, прямоугольного, шестиугольного сечений, листа и полосы, равнополочной и неравнополочной угловой стали, двутавра, швеллера, круглых и профильных труб.

В сборнике даны формулы, по которым можно рассчитать площади и объёмы геометрических фигур. Подробная таблица переводных коэффициентов позволяет точно подсчитать массу цветного металла или его сплава.

Приближёнными методиками расчётов можно воспользоваться только для предварительного определения массы материалов, изделий и конструкций. Для составления проектной документации применяют только точные данные, полностью соответствующие ГОСТ.

Калькуляторы расчёта веса металла

Если у вас есть доступ к интернету – расчёты массы металлопроката не составляют никакого труда. Калькулятором металла можно пользоваться в режиме он-лайн или скачать его на компьютер.

Как выполняется расчёт:

  • В списке выбирают тип металлопроката.
  • Заполняют данные в размерности, указанной в программе.
  • Нажимают кнопку расчёта.
  • В калькуляторах также обычно указывают массу погонного метра конкретного сортамента и количество метров в тонне.

Внимание! Все данные, предоставляемые металлокалькуляторами, основаны на ГОСТ. При отсутствии табличных величин масса рассчитывается по геометрическим формулам с поправкой на особенности изготовления данных изделий. При стандартных подсчётах плотность стали принимается равной 7 850 кг/м3.

Реальная масса металлопроката практически всегда отличается от теоретической.

Определяем вес профиля круглого сечения

К металлопрокату круглого сечения относятся сплошные прутки, арматура, трубы различного диаметра. Подход к решению задачи сохраняется прежним. Если изделия является сплошным, необходимо вычислить объём, умножить на плотность материала. Объем металла вычисляется по известным геометрическим формулам.

Читайте так же:
Как проверить аккумулятор на замыкание мультиметром

Как посчитать вес детали

Вес профиля круглого сечения

Если круглая заготовка является внутри полой, необходимо знать толщину стенки. Далее можно воспользоваться одним из способов, применимым для расчёта значения прямоугольного проката. Отличие будут составлять только расчётные соотношения для нахождения объёма.

Свойства Inventor — вкладка «Физические» — диалоговое окно

Расчет физических и инерционных свойств детали или сборки, что позволит выяснить, какое влияние оказывают на модель применяемые материалы, допуски и другие параметры.

Единицы измерения задаются на вкладке «Единицы» диалогового окна «Параметры процесса моделирования».

Доступ к сборке:

Выберите компонент, щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Свойства Inventor». Выберите вкладку «Физические».

Доступ к детали:

«Свойства Inventor». Выберите вкладку «Физические».

Чтобы открыть окно свойств виртуальной детали, щелкните ее правой кнопкой мыши в браузере сборки и выберите пункт «Свойства».

Обновление

Кнопка «Обновить» предназначена для расчета массы, площади поверхности или объема.

Физические свойства изменяются каждый раз при добавлении, удалении или изменении элемента детали, а также при добавлении детали в сборку или при ее удалении. Пользователь может сам переопределять значения физических свойств. После внесения изменений необходимо нажать кнопку «Обновить» для выполнения повторного расчета. Если требуемые компоненты не загружены в память, выдается запрос о загрузке компонентов.

Материал и плотность

Выбор материала и соответствующей ему плотности для выбранного компонента. а также задание точности расчета масс-характеристик.

Тела

Материал

В расчетах используются свойства материала детали. Список материалов из таблицы материалов. Список материалов указан в материале.

Плотность

Список возможных значений плотности выбранного материала. Плотность материала по умолчанию равна 1 кг/м^3.

Требуемая точность

Точность расчета физических свойств. По умолчанию задана «Низкая», однако можно выбрать и более высокий уровень. Время расчета значений зависит от заданного уровня. Например, если задано значение «Повышенная», для расчета, возможно, потребуется несколько минут.

Припуски на механическую обработку

Припуски на механическую обработку наносят на чертеж там, где стоят знаки механической обработки ().
Припуски назначаются на посадочные внутренние цилиндрические поверхности, а также на торцевые поверхности. На чертеже 2.2 припуски указаны сплошными тонкими линиями.

Величина припусков зависит от габаритных размеров обрабатываемой поверхности, и от положения ее при заливке. Величину припуска на отверстия определяем по таблице 4. Припуски на нижние и боковые поверхности — 1 мм, на верхние — 1,5 мм. Припуски на верхние поверхности увеличены из-за неметаллических включений, пузырьков газа, всплывающих на поверхность жидкого металла.

Правильное определение величины припусков (zi) очень важно, так как от этого зависят многие технико-экономические показатели технологического процесса (расход металла, точность и качество обработанных поверхностей, время обработки, расходы на режущий инструмент, электроэнергию, амортизацию станка и др.).

В современной технологии машиностроения, особенно при значительном объеме выпуска деталей, необходимо, чтобы припуск на каждых технологический переход был минимальным, но достаточным для осуществления предполагаемой обработки.

В практике технологов-машиностроителей используют два метода выполнения работы по установлению величины операционных припусков: табличный и расчетно-аналитический, причем каждый из них находит применение в определенных производственных условиях. В данной работе использован табличный метод определения припусков на обработку.

Расчет массы цилиндра — однородного и полого

Цилиндр является одной из простых объемных фигур, которую изучают в школьном курсе геометрии (раздел стереометрия). При этом часто возникают задачи на расчет объема и массы цилиндра, а также на определение площади его поверхности. Ответы на отмеченные вопросы даны в этой статье.

Что такое цилиндр?

Перед тем как переходить к ответу на вопрос, чему равна масса цилиндра и его объем, стоит рассмотреть, что представляет собой эта пространственная фигура. Сразу необходимо отметить, что цилиндр — это трехмерный объект. То есть в пространстве можно измерить три его параметра по каждой из осей в декартовой прямоугольной системе координат. В действительности для однозначного определения размеров цилиндра достаточно знать всего два его параметра.

Хоперские казаки: история возникновения, нагрудные и нарукавные знаки, фото Вам будет интересно: Хоперские казаки: история возникновения, нагрудные и нарукавные знаки, фото

Цилиндр — это объемная фигура, образованная двумя кругами и цилиндрической поверхностью. Чтобы яснее представить этот объект, достаточно взять прямоугольник и начать вращать его вокруг какой-либо его стороны, которая будет осью вращения. В этом случае вращающийся прямоугольник опишет фигуру вращения — цилиндр.

Две круглые поверхности называются основаниями цилиндра, они характеризуются определенным радиусом. Расстояние между основаниями называется высотой. Два основания соединены между собой цилиндрической поверхностью. Линия, проходящая через центры обоих кругов, называется осью цилиндра.

Читайте так же:
Как рассчитать сечение проводника

Объем и площадь поверхности

Как можно заметить из вышесказанного, цилиндр определяется двумя параметрами: высотой h и радиусом его основания r. Зная эти параметры, можно рассчитать все другие характеристики рассматриваемого тела. Ниже приводятся основные из них:

  • Площадь оснований. Эта величина рассчитывается по формуле: S1 = 2*pi*r2, где pi — число пи, равное 3,14. Цифра 2 в формуле появляется потому, что цилиндр имеет два одинаковых основания.
  • Площадь цилиндрической поверхности. Ее можно рассчитать так: S2 = 2*pi*r*h. Понять эту формулу просто: если цилиндрическую поверхность разрезать вертикально от одного основания к другому и развернуть, то получится прямоугольник, высота которого будет равна высоте цилиндра, а ширина будет соответствовать длине окружности основания объемной фигуры. Поскольку площадь полученного прямоугольника — это произведение его сторон, которые равны h и 2*pi*r, то получается представленная выше формула.
  • Площадь поверхности цилиндра. Она равна сумме площадей S1 и S2, получаем: S3 = S1 + S2 = 2*pi*r2 + 2*pi*r*h = 2*pi*r*(r+h).
  • Объем. Эта величина находится просто, необходимо лишь умножить площадь одного основания на высоту фигуры: V = (S1/2)*h = pi*r2*h.

Определение массы цилиндра

Наконец, стоит перейти непосредственно к теме статьи. Как определить массу цилиндра? Для этого необходимо знать его объем, формула для вычисления которого была представлена выше. И плотность вещества, из которого он состоит. Масса определяется по простой формуле: m = ρ*V, где ρ — плотность материала, образующего рассматриваемый объект.

Понятие плотности характеризует массу вещества, которое находится в единице объема пространства. Например. Известно, что железо имеет большую плотность, чем дерево. Это означает, что в случае одинаковых объемов вещества железа и дерева первое будет иметь намного большую массу, чем второе (приблизительно в 16 раз).

Расчет массы медного цилиндра

Рассмотрим простую задачу. Необходимо найти массу цилиндра, сделанного из меди. Для определенности пусть цилиндр имеет диаметр 20 см и высоту 10 см.

Перед тем как приступать к решению задачи, следует разобраться с исходными данными. Радиус цилиндра равен половине его диаметра, значит r = 20/2 = 10 см, высота же составляет h = 10 см. Поскольку рассматриваемый в задаче цилиндр сделан из меди, то, обращаясь к справочным данным, выписываем значение плотности этого материала: ρ = 8,96 г/см3 (для температуры 20 °C).

Теперь можно приступать к решению задачи. Для начала рассчитаем объем: V =pi*r2*h = 3,14*(10)2*10 = 3140 см3. Тогда масса цилиндра будет равна: m = ρ*V = 8,96 * 3140 = 28134 грамм или приблизительно 28 килограмм.

Следует обратить внимание на размерность единиц во время их использования в соответствующих формулах. Так, в задаче все параметры были представлены в сантиметрах и граммах.

Однородный и полый цилиндры

Из полученного выше результата можно видеть, что медный цилиндр с относительно малыми размерами (10 см) обладает большой массой (28 кг). Это связано не только с тем, что он сделан из тяжелого материала, но и с тем, что он является однородным. Этот факт важно понимать, поскольку приведенную выше формулу для расчета массы можно использовать только в случае, если цилиндр полностью (снаружи и внутри) состоит из одного и того же материала, то есть является однородным.

На практике же часто используют полые цилиндры (например, цилиндрические бочки для воды). То есть они сделаны из тонких листов какого-то материала, а внутри являются пустыми. Для полого цилиндра указанной формулой расчета массы пользоваться нельзя.

Расчет массы полого цилиндра

Интересно рассчитать, какой массой будет обладать цилиндр из меди, если он является пустым внутри. Для примера пусть он будет сделан из тонкого медного листа толщиной всего d = 2 мм.

Чтобы решить эту задачу, нужно найти объем самой меди, из которой сделан объект. А не объем цилиндра. Поскольку толщина листа мала, по сравнению с размерами цилиндра (d = 2 мм и r = 10 см), тогда объем меди, из которой изготовлен предмет, можно найти, если умножить всю площадь поверхности цилиндра на толщину медного листа, получаем: V = d*S3 = d*2*pi*r*(r+h). Подставляя данные из предыдущей задачи, получим: V = 0,2*2*3,14*10*(10+10) = 251,2 см3. Массу полого цилиндра можно получить, если умножить полученный объем меди, который потребовался для его изготовления, на плотность меди: m = 251,2 * 8,96 = 2251 г или 2,3 кг. То есть рассмотренный полый цилиндр весит в 12 (28,1/2,3) раз меньше, чем однородный.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector