Расчет рабочей лопатки. Объем одного участка оребрения. Изготовление лопатки при помощи 3D прототипирования. Параметры точности отливки и припуски на обработку. Приготовления формовочных смесей в центробежном лопаточном смесителе непрерывного действия.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

лопатка отливка смеситель формовочный

Основными видами машин, используемых в промышленности для получения формовочных и стержневых смесей, являются бегуны, маятниковые смесители (бегуны с вертикальной осью вращения катков), барабанно-валковые смесители и, в последнее время, роторные и центробежно-планетарные. Анализ принципов работы традиционного и современного смесеприготовительного оборудования позволяет выявить общие тенденции его развития. Совершенствование смесителей идёт по двум направлениям: - модернизация традиционных смесителей путем увеличения скорости движения рабочих органов, например, в маятниковых смесителях и повышения уровня напряжений в смеси, а также создание новых скоростных смесителей с высоким уровнем динамического воздействия на смесь. Следует отметить, что в большинстве случаев эффект от повышения качества форм и стержней, выражающийся в снижении брака и повышении качества отливок, является определяющим при выборе смесеприготовительного оборудования. Трудоемкость операций выбивки форм и стержней, очистка отливок определяются составом и свойствами формовочных и стержневых смесей и, как правило, снижается при сокращении расхода связующих. Повышение эффективности использования связующих и их расхода за счет совершенствования техники и технологии смесеприготовления, разработка новых принципов работы и конструкций смесеприготовительного оборудования, позволяющего получать смеси высокого качества, является актуальным направлением развития литейного оборудования.

Анализ литературы показывает, что интенсификация процесса формирования структуры смеси и, в частности, пленки связующего на поверхности зерна существенно зависит от уровня нормальных напряжений и сдвиговых деформаций, возникающих при перемешивании смеси. Равномерное распределение связующего по поверхности зерен наполнителя возможно лишь при многократном повторении цикла «разрушение - восстановление» контактов между зернами.

В работе представлена классификация смесеприготовительных машин, которая позволила разработать новый принцип работы смесителя - центробежно-лопаточный, обеспечивающий высокий уровень напряжений в смеси и большое количество циклов обработки.

Настоящая работа посвящена разработке основ теории, технологии и машин центробежно-лопаточного смешивания (ЦЛС). Практическая эксплуатация ЦЛС способствует получению ряда технических эффектов: повышению адгезии связующего, сокращению его расхода, интенсификации процесса смешивания, получению однородных смесей стабильного качества, снижению расходов на изготовление и эксплуатацию смесителей.

Актуальность работы подтверждается выполнением её по программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники в 2003-2004 годах».

Целью работы является создание общих принципов и методик проектирования конструкций центробежно-лопаточных смесителей, изучение особенностей их работы и технологии приготовления литейных смесей для повышения их качества, а также определение эффективности практического применения ЦЛС в межотраслевых технологиях.

Достижение данной цели осуществлялось путем решения следующих задач:

- разработать конструкцию и изготовить центробежно-лопаточный смеситель (ЦЛС);

- разработать методику исследования процессов смешивания в ЦЛС;

- провести экспериментальные исследования влияния режимов работы смесителя на качество получаемых смесей;

- разработать методику расчета основных технических и конструктивных параметров смесителя;

- оценить эффективность и технологические особенности приготовления в ЦЛС основных видов формовочных и стержневых смесей.

В работе получены следующие новые научные положения:

- классификация смесеприготовительного оборудования по способу силового воздействия на смесь и сочетанию активных конструктивных элементов смесителя;

- новый принцип работы смесителя - центробежно-лопаточный;

- основные теоретические положения методики проектирования ЦЛС;

- технологические режимы приготовления песчано-глинистых, жидкостекольных, смоляных смесей холодного и горячего твердения. изделий.

К основным практическим результатам работы относятся: новые аналитические и экспериментальные данные, составляющие основы теории центробежно-лопаточного смесеприготовления; разработка установки и методики исследований ЦЛС; определение технологических режимов приготовления в ЦЛС высокопрочных песчано-глинистых смесей, а также формовочных и стержневых смесей производственных рецептур; методика проектирования и основные конструктивные схемы ЦЛС.

На основе полученных научных результатов и методики проектирования разработана ЦЛС, с горизонтальным расположением оси вращения рабочей емкости, работающие в периодическом и непрерывном режиме. Основные варианты конструктивных решений смесителей изготовлены и опробованы в промышленных условиях на формовочных, стержневых видах смесей. Разработанный ЦЛС имеет простую конструкцию, надежный в эксплуатации, снабжен системами безопасности, удобен в обслуживании, наладке и работе.



1. Достоинства и недостатки предыдущих модернизаций и разработок ЦЛС

В ходе исследований по данной тематике 2012 году было выяснено, что данный ЦЛС не способен работать в непрерывном режиме. Была поставлена задаче по решению данной проблемы. По окончанию работ была предложена схема и методика изготовления дополнительной лопатки, которая позволяла бы направлять готовую смесь к выходному окну. Данная конструкция показала свою способность к перемещению готовой песчано-глинистой смеси в осевом направлении барабана. На рисунке 1.1 изображена 3D модель разработанной лопатки

Рисунок 1.1 - 3D модель ранее разработанной лопатки

Для данной лопатки были выбраны оптимальные углы поворота рабочих плоскостей относительно осевой линии вращения барабана. Они показаны на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 - Схема расположения рабочих плоскостей лопатки относительно центра вращения барабана

Данная лопатка крепилась к корпусу ЦЛС и располагалась ниже центра вращения барабана. Данное размещение лопатки оказалось весьма неудобным, так как для удаления оставшейся в барабане песчано - глинистой смеси приходилось каждый раз снимать лопатку полностью, это вызывало некоторые неудобства в эксплуатации установки. Так же возникла проблема связанная с прочностью данной конструкции. На рисунке 1.3 отчётливо видно слабый узел разработанной лопатки. Это - регулировочные штифты. Со временем происходило расшатывание конструкции, что вело к снижению производительности и риску обрыва лопатки от центральной оси конструкции.



Рисунок 1.3 - Расположение участка конструкции слабого звена

Была приведена рабочая схема поведения песчано - глинистой смеси в барабане в момент перемешивания Схема представлена на рисунке 1.4.

Рис. 1.4 - Схема обработки ПГС в ЦЛС где,

- Радиус кривизны отскока смеси после прохождения лопатки

- Радиус до уплотненного слоя смеси

H - Толщина уплотнённого слоя смеси

щ - Скорость вращения барабана рад/сек

у - Уплотнённая смесь

На данной схеме видно, что часть смеси после отскока попадает и на лопатку тем самым смесь меняет своё положения относительно оси барабана. Именно это наблюдение позволило сделать вывод о том, что если на рабочей режущей лопатке изготовить желобы под определённым углом, то перемещение смеси будет происходить по тому же принципу, что и с прежде разработанной лопаткой. На основании выше сказанного была изготовлена модель рабочей лопатки при помощи программного обеспечения КОМПАС, и выращенная при помощи 3D прототипирования моделей. Возникла необходимость замены лопатки для выброса так как она крепилась так же на центральную ось лопатки.

1.1 Расчёт рабочей лопатки

Для рабочей лопатки был проведён расчёт

Максимальная масса при непрерывном режиме, которая может одновременно обрабатываться в барабане составляет 2,5 кг, отсюда мы можем найти объем смеси, зная что плотность смеси составляет

(1.1.1)

м³

Отсюда получим:

м²

Определяем диаметр слоя смеси зная ее площадь из выражения:

(1.1.2)

м,

т.е. толщина слоя смеси, будет равна 0,0115 м

Рисунок 1.1.1 - Схема распределения смеси в ЦЛС

Видно, что максимальная толщина слоя смеси 0,0025 м при вертикальном расположении барабана

Зная радиус барабана и радиус слоя смеси найдем площадь слоя:

0,016 м²

Отсюда объем равен:

м³

Находим максимальную массу, которая может обрабатываться в барабане:

кг

Значит, при вертикальном расположении барабана коэффициент загрузки k_з=1=4.8 кг. Масса которая может обрабатываться в барабане при непрерывном режиме составляет 2,5 кг, следовательно, коэффициент загрузки k_з=0,52

Из диссертаци...