Классификация формовочных и стержневых машин

Курс лекций

 

по дисциплине «Оборудование литейных цехов»

для студентов специальности 150204

«Машины и технология литейного производства»

очной формы обучения

 

Н. Новгород, 2007

Содержание

Содержание. 2

1. Введение. 5

2. Классификация формовочных и стержневых машин. 7

3. Прессовые формовочные машины.. 8

3.1. Особенности прессовых формовочных машин. 8

3.2. Напряженное состояние литейной формы. Опока без модели. 8

3.3. Напряженное состояние литейной формы. Опока с моделью.. 12

3.4. Способы снижения основного недостатка прессования. 15

3.4.1. Прессование с профильной засыпкой смеси в опоку. 15

3.4.2. Прессование жесткой профильной колодкой. 15

3.4.3. Прессование решеткой. 15

3.4.4. Прессование гибкой диафрагмой. 16

3.4.5. Прессование с применением многоплунжерной головки. 18

3.4.6. Прессование блоком мягкой резины.. 19

3.5. Прессование роторной головкой. 19

3.6. Прессование лопастным рабочим органом.. 21

3.7. Верхнее и нижнее прессование. 22

3.8. Аналитическое уравнение прессования. 24

3.9. Эмпирические уравнения прессования. 25

3.10. Расчет высоты наполнительной рамки. 26

3.11. Влияние вибрации на уплотнение прессованием.. 28

4. Встряхивающие формовочные машины.. 30

4.1. Общая характеристика встряхивающих машин. 30

4.2. Классификация встряхивающих формовочных механизмов. 30

4.2.1. Классификация по роду привода. 30

4.2.2. Классификация по характеру рабочего процесса. 31

4.2.3. Классификация по степени амортизации удара. 32

4.2.4. Классификация по типу воздухораспределения. 34

4.3. Характер уплотняющего воздействия на формовочную смесь. 38

4.3.1. Кинетика сил инерции при ударе встряхивающего стола. 38

4.3.2. Уплотнение формовочной смеси при встряхивании. 41

4.3.3. Распределение сжимающих напряжений по высоте формы.. 41

4.3.4. Качество уплотнения формовочной смеси при встряхивании. 42

4.3.5. Эмпирические уравнения встряхивания. 43

4.4. Индикаторные диаграммы встряхивающих механизмов. 45

4.5. Комбинированный механизм уплотнения. 47

5. Пескометы.. 49

5.1. Классификация, устройство и работа пескометов. 49

5.2. Физические основы процесса уплотнения пескометом.. 51

5.3. Потребляемая пескометной головкой мощность. 53

6. Пескодувные машины.. 55

6.1. Классификация пескодувных машин. 55

6.2. Устройство и работа пескодувных машин. 55

6.3. Выбор основных параметров пескодувных машин. 57

6.4. Границы применимости процесса. 60

7. Импульсные машины.. 61

7.1. Процесс импульсного уплотнения. 61

7.2. Импульсные головки. 62

8. Комбинированные методы уплотнения. 67

8.1. Предпосылки комбинированных методов уплотнения. 67

8.2. Встряхивание с допрессовкой. 68

8.3. Комбинированные импульсные методы уплотнения. 69

8.4. Пескодувно-прессовый и пескодувно-импульсный методы.. 70

9. Сравнение методов уплотнения. 71

10. Стержневые машины.. 74

11. Способы приведения формовочных машин в действие. 75

12. Оборудование для приготовления смесей. 76

12.1. Технология обработки формовочных материалов. 76

12.2. Состав смесеприготовительных систем.. 77

12.3. Физические основы смешивания и классификация смесителей. 78

12.4. Катковые смесители (бегуны) 79

12.5. Основы теории работы катковых смесителей. 81

12.6. Центробежные смесители. 83

12.7. Лопастные и барабанные смесители. 86

12.8. Разрыхлители и дезинтеграторы.. 86

13. Оборудование для приготовления свежих формовочных материалов. 88

13.1. Оборудование для сушки и охлаждения песка и для сушки глины.. 88

13.1.1. Одноходовое горизонтальное барабанное сушило. 88

13.1.2. Трехходовое барабанное сушило. 89

13.1.3. Особенности процесса сушки в барабанных сушилах. 89

13.1.4. Установки для сушки и охлаждения песка в кипящем слое. 90

13.2. Дробильно-размольное оборудование. 92

13.2.1. Способы механического дробления. 92

13.2.2. Физические основы процесса дробления. 93

13.2.3. Щековые дробилки. 94

13.2.4. Валковые дробилки. 98

13.2.5. Молотковые дробилки. 100

13.2.6. Шаровые мельницы.. 101

13.2.7. Молотковые мельницы.. 104

13.2.8. Вибрационные мельницы.. 105

13.3. Механизация процесса приготовления глинистой суспензии. 107

14. Оборудование для подготовки отработанной формовочной смеси. 109

14.1. Технология переработки отработанных формовочных смесей. 109

14.2 Магнитные железоотделители. 111

14.2.1. Шкивные железоотделители. 111

14.2.2. Ленточные магнитные железоотделители. 113

14.3. Оборудование для просеивания формовочных материалов. 113

14.3.1. Плоское механическое сито. 113

14.3.2. Барабанное полигональное сито. 114

14.3.3. Вибрационное сито. 115

14.3.4. Основы теории работы плоского механического сита. 116

14.4. Установки гомогенизации и охлаждения отработанных смесей. 118

14.5. Устройства для регенерации отработанных смесей. 120

15. Оборудование хранения и раздачи материалов и смесей. 122

15.1. Бункеры для хранения сыпучих материалов. 122

15.2. Затворы.. 123

15.2.1. Секторный затвор. 123

15.2.2. Челюстной затвор. 124

15.2.3. Шиберный затвор. 124

15.3. Питатели. 125

15.3.1. Ленточный питатель. 125

15.3.2. Пластинчатый питатель. 126

15.3.3. Шнековый питатель. 126

15.3.4. Лотковый питатель. 127

15.3.5. Тарельчатый питатель. 127

15.3.6. Лопастной питатель. 127

15.4. Дозаторы.. 128

15.4.1. Бункерный дозатор. 128

15.4.2. Коробчатый дозатор. 129

15.4.3. Поворотный дозатор. 129

15.4.4. Шиберный дозатор. 129

15.4.5. Весовые дозаторы.. 130

16. Оборудование для выбивки форм и стержней. 131

16.1. Классификация выбивных устройств. 131

16.2. Вибровозбудители. 132

16.3. Подвесные вибраторы и вибрационные траверсы.. 136

16.4. Выбивные решетки. 137

16.4.1. Рабочий процесс механических выбивных решеток. 137

16.4.2. Выбивная эксцентриковая решетка. 138

16.4.3. Выбивная инерционная решетка. 139

16.4.4. Выбивная инерционно-ударная установка. 140

16.4.5. Установки с выдавливанием кома. 140

16.4.6. Выбивка форм с крестовинами. 141

16.4.7. Выбивные решетки с транспортированием отливок. 142

16.4.8. Конструктивные особенности инерционных решеток. 143

16.5. Выбивной барабан. 144

16.6. Оборудование для удаления стержней из отливок. 145

16.6.1. Пневматические вибрационные машины.. 145

16.6.2. Гидравлические камеры.. 146

16.6.3. Электрогидравлические установки. 147

17. Оборудование для финишных операций. 149

17.1. Отделение элементов литниковых систем.. 149

17.1.1. Механическое отделение элементов литниковых систем.. 149

17.1.2. Кислородно-ацетиленовая резка. 151

17.1.3. Разделительная воздушно-дуговая резка металлов. 153

17.2. Очистка и зачистка отливок. 154

17.2.1. Рубильные молотки. 155

17.2.2 Галтовочные барабаны.. 157

17.2.3 Дробеметная очистка отливок. 161

17.2.4 Дробеструйная очистка отливок. 168

17.2.5 Вибрационная очистка отливок. 170

17.2.5. Зачистка отливок шлифовальными кругами. 171

Список рекомендуемой литературы.. 176

1. Введение

Литейные цехи состоят из множества производственных и вспомогательных отделений. К производственным отделениям отно­сят: плавильное, включая участок взвешивания и набора шихты; формовочно-заливочно-выбивное, включая сушильные установки и участок литых каркасов; стержневое, включая су­шильные установки и склад стержней; смесеприготовительное для формовочных и стержневых смесей; термообрубное, вклю­чая участки гидроиспытания и исправления дефектов литья и отделение грунтовки отли­вок. В каждом отделении выполняется определенная операция и имеется основное и вспомогательное оборудование. Экономически целесообразно максимально облегчать труд работающих и повышать производительность труда. Эти задачи решаются путем механизации и автоматизации технологических процессов.

Меха­низация литейного производства в мировой практике началась в начале XX века с создания примитив­ных формовочных машин, если не считать применявшихся в еще более раннее время простых подъемных кранов на формовке и лифтов для подъема шихты на колошниковую площадку вагранок.

Первоначально механизация литейного производства во всех странах была на низком уровне. Цехи работали на ступен­чатом режиме с использованием формовочных машин с ручной набивкой, и изредка гидравли­ческих прессовых машин. Смеси приготавливали в бегунах. Для просеивания формовочных материалов применяли сита. Для грубого измельчения хрупких материалов имелись дезинтеграторы, а для очистки отливок пескоструйные аппараты.

В 20-х годах XX века появились и быстро распространились пневматические встряхивающие формовочные машины. Усложнялось и улучшалось смесеприготовительное оборудование, появились пневматические выбивные устройства, оборудование для очистки отливок, улучшалась механизация транспорта шихтовых и формовочных материалов, а также отливок. Создавались и внедрялись в производство литейные конвейеры и поточный метод работы.

В середине XX века параллельно с коренным перевооружением и механизацией ли­тейного производства развертывается изу­чение новой техники. Проводятся научно-исследовательские работы, разрабатываются теории рабочих процессов и методов расчета ли­тейного оборудования. Появляются новые методы литья с целью получения отливок повышенной точности. Проектируются и создаются новые, усовершенствованные машины литейного производства. Создаются машины-автоматы и автоматические литейные линии.

Развитие и со­вершенствование машиностроительной промышленности сопровождается прогрессивным уменьшением трудоемкости.

В литейных цехах это достигается двумя путями.

1) Применением новых технологических процессов, дающих непосредственное уменьшение трудоемкости изготовления отливок, или позволяющих получить более точные отливки. Во втором случае уменьшить объем и стоимость механической обработки литых заготовок в механосборочных цехах. Однако применение новых технологических процессов в литейных цехах (под давлением, кокильного, центробежного, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, выжиманием и др.) ограничено по номенклатуре отливок и в целом по машиностроению может охватить лишь 20¸25 % всего литья.

2) Механизацией существующих технологий литейного производства, являющейся основным средством уменьшения трудоемкости получения отливок, примени­мым для наиболее широкой номенклатуры отливок. Кроме повышения производительности труда, механизация дает повышение точности и качества отливок и коренное улучшение условий труда.

Средний уровень производительности труда, выражающийся в выпуске годных отливок (тонн в год) на одного списочного работающего, возрас­тает с увеличением мощности цеха и степени его механи­зации. Производительность труда для крупных высокомеханизированных цехов в 2¸3 раза больше, чем мелких, маломеханизи­рованных. Поэтому в промышленно развитых странах делают большие капиталовложе­ния в механизацию и оборудование ли­тейных цехов. Это окупается увеличением производительности труда (экономией на трудозатратах), а также повышением точ­ности отливок (экономией на сокращении объема механической обработки).

В литейном производстве имеют место многочисленные, разнохарактерные и сложные технологические процессы, связанные с приме­нением материалов во всех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Процессы часто происходят при высоких температу­рах и давлениях, сопровождаются шумом, пыле- и газовыделением. Все это создает особую специфику конструирования и эксплуатации разнообразных видов литейного оборудования.

Современное развитие литейного машиностроения позволяет соз­дать комплексно-механизированный или автоматизированный комп­лект оборудования для любого участка или отделения литейного цеха.

Для механизации и автоматизации плавильных отделений разрабо­тано большое число надежно работающих устройств, которые позволяют шихтовать и загружать плавильные агрегаты и автоматически вести контроль плавки.

Разработаны комплекты оборудования для высокопроизводитель­ных автоматических смесеприготовительных систем. Соз­даны разнообразные формовочные линии со скользящей и многопозиционной оснасткой, линии безопочной формовки, линии и автома­ты для изготовления стержней, затвердевающих в оснастке, что поз­воляет расширить область применения механизации и автоматизации при формовке и изготовлении стержней.

Для очистки отливок наряду с традиционными процессами галтовки и дробеметной очистки внедряются процессы на основе электрофизических и электрохимических процессов.

Труднее поддаются автоматизации операции обрубки и зачистки ввиду индивидуального характера конфигурации, дефектов и величины отклонений геометрических размеров отливок. Однако в условиях автоматизи­рованной формовки отклонения от массы отливок составляют лишь 1,5% против 5% при формовке на обычных формовочных машинах.

Прессование решеткой

Удачным следует считать решение использовать в качестве прессовой колодки решетку. При этом сжимающие смесь напряжения определяются силой трения смеси проталкиваемой между ребрами.

Обычно решетка состоит из ряда параллельных пластин – ребер 1, соединенных рамкой (рис. 6). При прессовании фор­мы столб A над моделью 2 уплотняется быстрее, чем столбы B около модели, и напряжения в столбе A всегда больше напря­жений в столбах B. Поэтому через зазоры между пластинами решетки смесь из столба A выдавливается интенсивнее, чем из столбов B. В результате плотность смеси под решеткой выравни­вается по всему горизонтальному сечению формы.

Рис. 6. Прессование решеткой

При необхо­димости смесь можно выдавливать через решетку до получения формы заданной высоты. Поэтому иногда решетку называют полупроницаемым прессовым элементом. Величина предельных напряжений зависит от параметров решетки (ши­рины сечения ребра, его формы, ширины зазора между ребрами) и свойств смеси.

Решетка может состоять из взаимно перпендикулярных ребер, зазоры между которыми в отдельных местах могут перекрываться пластинами, например, над плохо уплотняемыми частями формы. По принципу действия решеткой является плоская перфорированная плита с отверстиями, плита с вертикальными стержнями, имеющими плоские торцы.

Решетку можно применять как при верхнем, так и при ниж­нем прессовании. Контрлад полуформы всегда получается плоским. При нижнем прессовании этим способом всегда можно получить полуформу, лад кото­рой совпадает с ладом опоки.

Для того чтобы решетка работала стабильно, после изготов­ления каждой полуформы необходимо удалять из решетки остав­шуюся в ней смесь. Для этого на решетке устанавливают вибра­тор, который включается при обратном ходе стола формовочной машины.

Данный метод успешно применяют для изготовления форм размером 1000x750x250 мм.

Пескометы

Пескодувные машины

Импульсные машины

Импульсные головки

Рис. 33. Пневмоимпульсная головка

В настоящее время применяют два вида импульсного уплот­нения – пневмоимпульсное и газоимпульсное (взрывное). Соот­ветственно существует два типа импульсных головок. В корпусе 3 пневмоимпульсной головки (рис. 33) помещен клапан 8, пере­крывающий выпускное отверстие 11. На нижнем фланце кор­пуса закреплена решетка рассекателя 10 с дефлектором 12. К нижней поверхности решетки рассекателя прижимается на­полнительная рамка 2, поэтому размеры решетки должны соот­ветствовать размерам опоки 1. Полость корпуса 3 служит ре­сивером для сжатого воздуха, который подводится (в данной конструкции) по трубопроводу 5 через обратный клапан 4. При повороте крана 6 подача воздуха в ресивер прекращает­ся, сжатый воздух из полости 7 над клапаном выходит в ат­мосферу, под действием дав­ления воздуха в ресивере кла­пан резко отбрасывается вверх. Сжатый воздух через выпуск­ное отверстие 11 и полость 9 рассекателя попадает в про­странство над смесью и уплот­няет ее.

Рабочий процесс пневмоимпульсной головки заключается в истечении сжатого воздуха из ресивера в полость рассекателя, а из полости рассекателя в пространство над смесью. Как пер­вый, так и второй процесс описывается сложными дифференциальными уравнениями, которые невозможно решить аналитическими методами.

Площадь выпускного отверстия изменяется в зависимости от пути, пройденного клапаном. Дви­жение клапана описывается уравнением

,

(85)

где M и a – масса и ускорение клапана;

p ₀, p _р и p ₁ – давление соответственно в ресивере, полости рассекателя и надклапанном пространстве;

F _к, F ₀ и F ₁ – эффективная площадь соответ­ственно кромки клапана, выпускного отверстия и верхнего торца клапана.

Главными параметрами головки являются: давление p ₀ воз­духа в ресивере и его объем V ₀, площадь F ₀ выпускного отвер­стия, площадь сечения F _p, объем V _p и конструкция рассекателя. В настоящее время нет апробированной методики расчета ука­занных параметров, поэтому их определяют эмпирическим пу­тем. Ниже приведены рекомендации Г. А. Гейдебрехова и С. Н. Козлова по подбору указанных параметров.

Выбор давления воздуха в ресивере и объема ресивера зави­сит от технологически необходимого максимального давления воздуха над смесью и объемов полостей рассекателя и наполни­тельной рамки. В установках высокого давления используется сжатый воздух под давлением 7¸10 МПа, в установках низкого давления под давлением 0,6¸0,7 МПа. Соответственно в установ­ках высокого давления удельный объем V _р/ F _оп ресивера (отне­сенный к площади опоки F _оп) берется равным 0,03¸0,05 м³/м², в установках низкого давления – равным 0,6¸0,7 м³/м².

Чем больше площадь F ₀ выпускного отверстия, тем выше скорость подъема давления воздуха в пространстве над смесью. Однако при использовании подобных клапанов, с увеличением площади выпускного отверстия растет масса клапана и уменьшается скорость его подъема, определяю­щим сечением становится сечение зазора между клапаном и сед­лом. Практически установлено, что для установок высокого давле­ния F ₀/ F _оп = 0,043¸0,025, для установок низкого давления F ₀/ F _оп = 0,1¸0,12. Большая относительная площадь отверстия во втором случае объясняется существенно меньшей скоростью истечения газа.

Назначение рассекателя – равномерное распределение по­тока воздуха по сечению формы. При отсутствии рассекателя струя воздуха выдувает смесь из части формы, противолежащей к выпускному отверстию. Контрлад формы становится неровным, толщина рыхлого слоя увеличивается, иногда обнажается мо­дель. Вместе с тем рассекатель не должен уменьшать интенсив­ность поступления сжатого воздуха в пространство над смесью. Поэтому, с учетом уменьшения плотности воздуха, сечения поло­сти и отверстий рассекателя должны быть больше сечения F ₀ выпускного отверстия. Вместе с тем объем V _р полости рассека­теля увеличивает общий объем пространства над смесью, а чем больше этот объем, тем больше падает в нем давление газа.

Для импульсных головок высокого давления F _р/ F ₀ ³ 2,4; V _р/ V ₀ £ 0,47; для головок низкого давления F _р/ F ₀ ³ 1,5; V _р/ V ₀ £ 0,034. Хорошие результаты получают при использова­нии рассекателя в виде плиты с отверстиями диаметром 10 мм. Если размеры выпускного отверстия близки к раз­мерам опоки (в плане), рассекатель не нужен, что позволяет уменьшить объем ресивера 3 (рис. 33).

Как уже было сказано, интенсивность подъема давления воз­духа над смесью в значительной степени зависит от конструкции клапана. Клапан, показанный на рис. 33, прост по конструк­ции, хорошо работает в головках высокого давления, где его бы­строе открывание обеспечивается большим перепадом давления. В головках низкого давления перепад значительно меньше, по­этому скорость движения клапана невысокая. Для того чтобы обеспечить интенсивный подъем давления, необходимо увели­чить диаметр выпускного отверстия, соответственно необходимо увеличить диаметр тарелки 2 клапана (рис. 34, а). Для умень­шения массы тарелки следует уменьшить ее высоту. Между та­релкой и стенкой камеры 4 над клапаном оставляют зазор, что­бы уменьшить силы трения. Поток воздуха, движущийся в за­зоре, направляет тарелку и ускоряет ее движение вверх.

Рис. 34. Конструкции клапанов импульсных головок

Тарелка 2 клапана, показанного на рис. 34, б, имеет хвосто­вик 5, перемещающийся относительно выпускного отверстия. При выходе воздуха из камеры 4 клапан 2 дви­жется вверх, постепенно увеличивая скорость. Выпускное отвер­стие начинает открываться только после того, как хвостовик выйдет из отверстия. В этот момент скорость клапана большая, что и обеспечивает резкое увеличение зазора между клапаном и седлом и быстрое поступление сжатого воздуха из полости ре­сивера 3 в полость рассекателя 1.

Диафрагменный клапан (рис. 34, в) представляет собой диафрагму 8, расположенную внутри перфорированной горло­вины 6. Внутри диафрагмы и в полости ресивера 3 находится сжатый воздух. Давление внутри диафрагмы несколько боль­ше давления в ресивере, что обеспечивается раздельным подводом воздуха, поэтому диафрагма прижата к горловине. Для подачи воздуха в полость 1 над опокой клапан 7 откры­вается, давление внутри диафрагмы и ресивера выравнивается, диафрагма резко сокращается, открывает отверстия горловины, и воздух из ресивера через горловину устремляется в полость 1.

В формовочных машинах для крупных опок применяют мно­гоклапанные головки с несколькими ресиверами, смонтирован­ными на общей плите.

Представляет интерес конструкция импульсной головки ВАРИО ИМПУЛЬС (рис. 35).

Основными узлами головки являются воздушный ресивер 1, импульсный клапан 2 с широкой тарелкой 3 и дроссель 4. Особенность конструкции клапана заключается в том, что в плите-рассекателе 4 и тарелке клапана 3 выполнены отверстия, не совпадающие друг с другом. Поэтому, когда тарелка прижата к плите, воздух из ресивера не попадает в форму. Для того чтобы выровнять плотность столбов смеси над моделью и вокруг нее предусмотрен дроссель 5 в виде плиты с отверстиями.

Рис. 35. Импульсная головка ВАРИО ИМПУЛЬС фирмы БМД

Работает машина следующим образом. После засыпки формовочной смеси опока 7 с наполнительной рамкой 6 прижимается к импульсной головке. Тарелка клапана поднимается, полости ресивера и опоки сообщаются, создается волна давления воздуха, которая мгновенно уплотняет смесь. Поскольку над центральной частью формы расположен дроссель, давление здесь нарастает несколько медленнее, чем вокруг модели. Поэтому зона вокруг модели уплотняется интенсивнее, чем над моделью.

После уплотнения давление в ресивере сбрасывается, и полуформа с наполнительной рамкой и моделью опускаются. При движении вниз специальными устройствами сначала останавливается наполнительная рамка, затем полуформа и после извлечении модели 8 из формы – модельная плита 9. Так осуществляется протяжка модели.

Известна следующая конструкция автоматов линии фирмы G. Fischer (Швейцария). Опоку 1 (рис. 36) прижимают к головке 2, которая одновременно вы­полняет функции наполнительной рамки. Над головкой установлен бункер 3, устье которого закрыто жалюзийным затвором 4. Жалюзи открывают, и формовочная смесь из бункера сыплется в опоку и наполнительную рамку. Затем жалюзи поворачивают в исходное положение, плотно закрывая камеру 8. Камера 8 соединена с камерой 6, в которую подается газ. Масса газа за­висит от давления и времени открытия клапана 5. Газовоздуш­ную смесь поджигают электрической искрой. Начинается быст­рое горение газа, давление газа в камерах 6 и 8 резко возра­стает; происходит импульсное уплотнение смеси. Максимальное давление газа над смесью в момент сгорания в описанной го­ловке 0,45¸0,5 МПа; время подъема давления 0,005 с.

Рис. 36. Газоимпульсная головка

В камере 6 установлен вентилятор 7, который перемешивает газовоздушную смесь и направляет ее в импульсную головку. Частоту вращения вала вентилятора можно изменять, регулируя тем самым степень перемешивания газовоздушной смеси и рав­номерность ее распределения по камерам 6 и 8. В результате из­меняется интенсивность роста давления, максимальное давление и, следовательно, плотность формы. Максимальная частота вра­щения вала вентилятора достигает 33 с^-1 (1980 об/мин).

Обычно в газоимпульсных установках используют пропан-бутановые смеси, ацетилен, смесь метана с воздухом и кислоро­дом. Наибольшее распространение получила горючая смесь ме­тана и сжатого воздуха. Для уплотнения одной полуформы требуется газ в объеме (при нор­мальном давлении), равном 20¸25 % объема полуформы, и сжатый воздух под давле­нием 0,2¸0,25 МПа в количе­стве, равном 1,6¸2 объема по­луформы. В качестве го­рючих веществ было также предложено использовать по­рох, бензин, дизельное топли­во, угольную или древесную пыль. Резко повысить газовое давление можно, пропуская электрический ток через про­водник, который при этом испаряется, или, создавая дуговой раз­ряд между двумя электродами, к которым проводится ток вы­сокого напряжения.

Встряхивание с допрессовкой

Встряхивание с допрессовкой – наиболее распространенный способ уплотнения формы. При низком давлении допрессовывается только верхний рыхлый слой формы. Давление допрессовки может достигать 0,7¸1 МПа. Машины с повышенным давлением допрессовки более эконо­мичны, так как работа, затрачиваемая на уплотнение встряхи­ванием, больше работы, затрачиваемой на уплотнение прессо­ванием. Поэтому целесообразно уменьшать число ударов ма­шины и увеличивать давление допрессовки.

Допрессовку обычно применяют для опок размером в свету до 1500x1100 мм, так как для более крупных опок механизм допрессовки получается громоздким. Для крупных опок целесо­образно применять зонную допрессовку, при которой верхние слои формы уплотняют переносным прессовым цилиндром. Цилиндр, подвешенный на перемещающейся мостовой траверсе, специальными захватами зацепляют за бурт опоки. На штоке цилиндра укреплена прессо­вая плита, длина которой равна ширине опоки, а ширина – ча­сти длины опоки. При подаче в цилиндр жидкости под давле­нием прессовая плита опускается и уплотняет участок формы, затем захваты разводят и цилиндр передвигают на следующую позицию, где операцию повторяют. Происходит последователь­ная допрессовка всей формы. На участках контрлада формы, примыкающих к прессовой плите, смесь не выдавливается.

Стержневые машины

Процесс изготовления стержней мало отличается от процесса изготовления форм, поэтому для изготовления стержней применяют те же машины, что и для изготовления форм. В качестве стержневых используют пескодувные (пескострельные), встряхивающие, вибропрессовые машины и пескометы. Поскольку основная номенклатура стержней имеет массу до 100 кг, наиболее широко применяют пескострельные машины как наиболее производительные и наиболее автоматизированные.

При производстве некоторых массовых отливок требуется большое количество одинаковых стержней постоянного сечения простой конфигурации (цилиндрические, призматические и т. д.). В этом случае целесообразно использовать мундштучные машины (рис. 37).

Рис. 37. Мундштучная стержневая машина

Мундштучная стержневая машина имеет предельно простую конструкцию. Она состоит из корпуса 5, верхняя часть которого является приемным бункером для смеси, мундштука 3, соединенного с корпусом накидной гайкой 4 и прессующего механизма. Прессующий механизм включает в себя подвижный полый плунжер 6, неподвижный стержень 8 и приводной кривошипно-ползунный механизм 7. Для приема стержня служит приемный стол 1. Для объединения всех элементов машины используются два опорных кронштейна 9 и 10 и основание 11.

При работе машины плунжер 6 запрессовывает стержневую смесь в мундштук 3. Благодаря трению смеси о стенки мундштука и стержень 8 происходит уплотнение смеси и на приемный стол выдавливается готовый стержень 2 некоторой длины. После сушки стержень разрезают на куски необходимой длины. Таким методом получают стержни поперечником от 18 до 100 мм.

Катковые смесители (бегуны)

Катковые смесители (бегуны) имеют неподвижную чашу 1 (рис. 38) и два гладких катка 2 (посаженные на оси 4), которые катятся по слою смешиваемого материала вокруг центрального вертикального вала 3. При помощи плужков 5 и 6 смешиваемый материал направ­ляется под катки. Катки смонтированы на кривошипах таким обра­зом, что при попадании под них случайных твердых предметов могут приподниматься и пропускать последние.

Между катками и днищем чаши имеется регулируемый зазор D (до 25 мм), который предотвращает дробление катками песчаных зерен смеси. Готовый замес выгружается из смесителя через люк 7 в днище чаши. Загрузка исходных материалов и выгрузка смеси осуществляется периодически.

В зарубежной практике распространены катковые смесители с резиновыми катками с пневматической камерой (наподобие автомобильного колеса). Днище и борта чащи также облицовываются резиновыми пластинами. Такое исполне­ние дает хорошее качество смешивания в результате большего коэф­фициента трения между резиной и компонентами смеси и обеспечивает высокую производительность смесителей. Срок службы таких катков и чаши больше, чем катков в обычном металлическом исполнении.

Катковые смесители непрерывного действия(рис. 39), состоят из двух смежных чаш 1 и 2, имеющих проем в месте сопряже­ния. Механизмы смеши­вания в чашах син­хронно вращаются в противоположные сто­роны, перемешивая ма­териалы и передавая их из одной чаши в другую. Составляющие смесь ма­териалы подаются не­прерывно в правую ча­шу, где вращающиеся скребки 3 подхватывают загруженный материал и перемещают его к каткам 4 и далее к боковой поверхности чаши плужками 5.

Рис. 38. Схема смесителей с вертикальными катками

Под действием центробежных сил в месте сопряжения обеих чаш смесь переносится в левую чашу смесителя, а затем возвращается в пра­вую и т. д. Однако из левой чаши в правую смесь возвращается в несколько меньшем количестве. Часть смеси за каждый оборот смешивающего механизма вы­дается через постоянно открытый люк в днище чаши. Бегуны рабо­тают с периодической и непрерывной загрузкой.

Рис. 39. Катковые смесители непрерывного действия

Центробежные смесители

Центробежные смесители (рис. 41) имеют неподвижную чашу 1, ротор 2, закрепленный на вертикальном приводном валу 3. На ободе ротора 2 под разными углами к горизонту установлены рабочие плужки 4, а на кривошипных валах 6 – катки 5 с вертикальной осью вращения. Цилиндрическая поверхность катков и внутренние стенки чаши обли­цованы резиной 7. При враще­нии ротора катки отклоняются под действием центробежной силы к борту чаши. Зазор между катками и чашей регулируется эксцентриками 8. По мере износа резинового обода катков и облицовки чаши производится соответствующий поворот экс­центриков для обеспечения тре­буемой величины зазора.

В случае попадания в пере­мешиваемую смесь твердых комьев каток отжимается к цент­ру ротора, пропуская комья между ободом катка и бортом чаши. Компоненты смеси, загружаемые в бегуны, по­падают на вращающийся ротор и сбрасываются центробеж­ной силой в кольцевое пространство между рото­ром и бортом чаши. Рабо­чие плужки поднимают смесь со дна чаши и от­брасывают ее к резиновой поверхности борта, под катки, которые перекатываются по ней. Сме­ситель продувается воздухом от вентилятора, что способствует ох­лаждению и обеспыливанию смеси. Выгрузка готовой смеси осуществляется через открывающийся люк 9 в днище чаши. Продол­жительность перемешивания составляет 1¸3 мин.

Рис. 41. Устройство центробежных смесителей непрерывного действия

Мощность привода центробежных смесителей (в кВт) определяется зависимостью

,

(95)

где N _хх – мощность холостого хода (для серийно выпускаемых центробежных смесителей 6¸8 кВт);

k – коэффициент, учитываю­щий свойства смеси; k = 2,5¸3 с/м³;

x – геометрический пара­метр плужков, м⁴; x = (6,3)×10^-2 м⁴;

n – частота вращения верти­кального вала, с^–1;

M – масса замеса, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

b_кат – коэффициент относительной мощности катков; b_кат = 0,1¸0,2;

b_пот – коэффициент дополнительных потерь; b_пот = 0,03¸0,05.

Частота вращения ротора маятниковых смесителей составляет 0,9¸1,3 с^–1 (50¸80 об/мин).

Представляют интерес автоматизированные центробежные сме­сители периодического действия еще одной конструкции (рис. 42).

Характерной особенностью этих смесителей является расположе­ние катков 1 на одном горизонтальном уровне и применение больших одинаковых скребков 2, причем верхние поверх­ности ротора 3 и катков 1 выполнены в виде конусов. Эти особенности повышают надежность смесителей и увеличивают их производитель­ность на единицу мощности.

При вращении ротора жестко связанные с ним плужки направляют поток смеси на боковую поверхность чаши под катки. Под действием центробежных сил и давления катков происходит интенсивное перемешива­ние смеси. Зазор между катками и боковой поверхностью чаши регулируется: чем он меньше, тем интенсивнее разрыхление комьев. Дно чаши облицовано стальными сменными пластинами 5, а боковая поверхность чаши и катки покрыты резиной 4. Резиновое покрытие исключает дробление зерен смеси и ее скольжение относительно стенок чаши, улучшая процесс перемешивания. На рабочей поверхности плужков наплавлен карбид вольфрама, что обеспечивает их вы­сокую износостойкость. Зазор между плужками и дном чаши 1¸1,5 мм.

Рис. 42. Устройство центро­бежных смесителей периодиче­ского действия

В процессе перемешивания смесь находится в аэрированном со­стоянии, что способствует ее обеспыливанию и охлаждению. Для про­дувки воздухом смеситель снабжен нагнетательным и отсасывающим вентиляторами.

В начале процесса смешивания (до ввода основной воды и сухих добавок) осуществляется малая продувка, при которой производится обеспыливание исходных компонентов. Затем после подачи воды осуществляется большая продувка с целью охлаждения смеси и аэрации ее. Чаша смесителя герметично закрыта и в процессе переме­шивания в ней поддерживается пониженное давление.

Эти смесители надежны и эксплуатации. Производительность составляет 100¸130 т/ч; длительность цикла перемешивания 1¸2 минуты.

Курс лекций