30Характер уплотняющего воздействия на формовочную смесь при встряхивании.

При уплотнении формовочной смеси в опоке на встряхивающей машине стол машины вместе с опокой при каждом ударе поднимается на высоту h = 30 - 80 мм и, падая с этой высоты, ударяется о преграду. Уплотнение смеси в опоке происходит при ударе стола под действием сил инерции смеси.

Главнейшей особенностью такого нагружения смеси в момент удара является кратковременность действия сжимающих напряжений, или сил инерции смеси. Величина этих сжимающих напряжений , возникающий в смеси, нарастает с глубиной погружения под свободный уровень смеси в опоке, в чём легко убедиться элементарным расчётом. В самом деле, пусть в момент удара встряхивающего стола действует ускорение инерции j.

Тогда для горизонтального слоя смеси в опоке, находящегося на глубине x под свободной поверхностью и имеющего толщину dx, можно написать

Где – периметр и площадь опоки;

- мгновенное вертикальное сжимающее напряжение в рассматриваемом слое;

- коэффициент бокового давления;

- коэффициент трения формовочной смеси о стенки опоки;

- вес единицы объёма смеси перед ударом, принимаемый условно не изменяющимся по высоте опоки;

- ускорение силы тяжести.

Положительными здесь считаем силы направленные вниз. Решив это уравнение, получим выражение для давления в момент удара,

Где е – основание натуральных логарифмов.

Однако продолжительность действия этих давлений, или сжимающих напряжений, в форме при ударе встряхивающего стола весьма мала. Поэтому за время одного удара процесс уплотнения смеси не успевает произойти, и с каждым новым ударом встряхивания степень уплотнения будет увеличиваться.

Нарастание уплотнения будет нарастать от удара к удару до тех пор, пока при некотором большом числе произведённых ударов будет достигнута стабилизация уплотнения. Дальнейшее встряхивание с той же силой ударов уже не даст больше увеличения степени уплотнения.

Обыкновенно практическое число ударов на одну форму составляет от 10 до 80, а чаще от 30 – 50.

Связь между уплотнением формовочной смеси и работой встряхивания.

Число ударов на одну форму не может являться критерием уплотняющего воздействия при встряхивании, так как сами удары встряхивающего стола могут быть различными – более мощными или же долее слабыми.

За меру уплотняющего воздействия на формовочную смесь при встряхивании принимают удельную работу встряхивания, сообщённую смеси за n ударов стола и отнесённую к единице площади опоки:

Либо к 1 кг смеси:

Где – вес формовочной смеси в опоке в кг;

- площадь опоки см2;

- высота подъёма встряхивающего стола см;

- коэффициент использования потенциальной энергии встряхивающего стола при его падении.

Вследствие потерь живой силы падающих частей машины из – за трения в поршневой паре и противодавления сжатого воздуха под поршнем этот коэффициент для различных встряхивающих формовочных машин колеблется в пределах 0,3 – 0,7 в зависимости от конструкции, точности изготовления, регулировки, смазки, износа поршневой пары машины, а также от давления воздуха в сети.

Зависимость средней степени уплотнения формовочной смеси от удельной работы встряхивания выражается уравнением Аксёнова

Где а – работа

Коэффициент употняемости формы встряхиванием К = 0,35 – 0,55

Изменение высоты встряхивания в пределах 20-80 мм не влияет на полученную степень уплотнения при условии постоянства удельной работы. С увеличением высоты одна и та же работа сообщаемая при меньшем числе ударов, производительность формовочной машины возрастает.

Работа встряхивания.

Из уравнения встряхивания легко получить выражение для работы при уплотнении литейной формы. Работа на одну опоку составит:

Где – F площадь опоки с см 2;

Коэффициент уплотняемости К в зависимости от высоты смеси в опоке до уплотнения Но в см. представлен в таблице.

Но	20	30	40	50	60	70	80
К	0,55	0,48	0,43	0,41	0,40	0,39	0,38

Получим график роста работы встряхивания А/F в кг см на 1см2 площади опоки в зависимости от высоты Но при уплотнении до среднего объёмного веса смеси в опоке = 1,6 г/см3, представленный на графике рис . Для сопоставления на тойже диаграмме показана кривая роста работы прессования согласно уравнения А=0,01

Как видно из сравнения кривых, процесс уплотнения встряхиванием менее выгоден в энергетическом отношении, чем прессование. Объясняется это тем, что при кратковременном действии сжимающих напряжений при встряхивании сопротивление уплотнению формовочной смеси, по общему свойству всех дисперсных систем, значительно возрастает по сравнению с статической нагрузкой при уплотнении прессованием.