УДК 621.365.5

ДОСЛІДЖЕННЯ ІНДУКЦІЙНОГО НАГРІВАННЯ З’ЄДНАНИХ З НАТЯГОМ МЕТАЛЕВИХ ДЕТАЛЕЙ

Запропоновано математичну модель для чисельного дослідження електромагнітних, теплових і механічних процесів при індукційному нагріванні посаджених з натягом металевих деталей. Електромагнітний процес у моделі описано диференціальними рівняннями відносно комплексного векторного магнітного потенціалу при заданій напрузі, що дає змогу безпосередньо узгоджувати індукційну систему з джерелом живлення. Теплову задачу сформульовано у вигляді нестаціонарного рівняння теплопровідності з внутрішніми джерелами тепла від вихрових струмів, наведених у матеріалі деталей. Внутрішньо механічний процес представлено диференціальним рівнянням механічної рівноваги, розв’язання якого дає можливість визначити термомеханічні напруження і деформації при нагріванні. На прикладі демонтажу алюмінієвих дисків зі стальної ступиці опорного котка гусеничного транспортного засобу досліджено термомеханічний процес при нагріванні деталей за допомогою запропонованої електромагнітної системи, що складається із двох котушок та спільного магнітопроводу. Бібл. 11, рис. 4, табл. 1.
Ключові слова: індукційне нагрівання, математична модель, мультифізичне моделювання, електромагнітна система, демонтаж посаджених з натягом металевих деталей.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА СОЕДИНЕННЫХ С НАТЯЖЕНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Предложена математическая модель для численного исследования электромагнитных, тепловых и механических процессов при индукционном нагреве посаженных с натяжением металлических деталей. Электромагнитный процесс в модели описан дифференциальными уравнениями относительно комплексного векторного магнитного потенциала при заданном напряжении, что позволяет непосредственно согласовать индукционную систему с источником питания. Тепловая задача сформулирована в виде нестационарного уравнения теплопроводности с внутренними источниками тепла от вихревых токов, наведенных в материале деталей. Внутренний механический процесс представлен дифференциальным уравнением механического равновесия, решение которого позволяет определить термомеханические напряжения и деформации при нагревании. На примере демонтажа алюминиевых дисков со стальной ступицы опорного катка гусеничного транспортного средства исследован термомеханический процесс при нагревании деталей с помощью предложенной электромагнитной системы, состоящей из двух катушек и общего магнитопровода. Библ. 11, рис. 4, табл. 1.
Ключевые слова: индукционный нагрев, математическая модель, мультифизическое моделирование, электромагнитная система, демонтаж посаженных с натяжением металлических деталей.

INVESTIGATION OF INDUCTION HEATING OF CONNECTED WITH TENSION METAL DETAILS

Mathematical model for numerical investigation of electromagnetic, heat and mechanical processes during induction heating of planted with tension metal details was proposed. Electromagnetic process in model is described by differential equations in terms of complex vector magnetic potential at applied voltage, that allow to coordinate directly induction system with power source. Heat problem is formulated as nonstationary equation of heat conductance with internal sources of heat from eddy currents, induced in material of details. Internally mechanical process presented by differential equation of mechanical equilibrium, solving of which allow determine thermomechanical tensions and deformations during heating. As an example the process of dismantling of aluminum disks from steel hub of the support roller of crawler vehicle have been investigated, namely the process of heating of details with the help of proposed electromagnetic system, that consist of two coils and common magnetic conductor. References 11, figures 4, table 1.
Key words: induction heating, mathematical model, multiphysical modeling, electromagnetic system, dismantling of planted with tension details.