Розрахунок ливникових систем

Розрахунок ливникових систем можна виконувати аналітичним методом (за формулами), графічним методом (по номограмам), а також можна використовувати дослідні дані заводу.

Аналітичний метод – найточніший і застосовується найчастіше.

Найбільше застосування отримали спосіб Озанна-Діттерта і спосіб розрахунку за питомою швидкістю заливки. Будь-який метод розрахунку оснований на визначенні площі найвужчого місця ливникової системи (живильника або стояка). Перерізи решти елементів ливникової системи знаходять зі співвідношень між перерізами елементів ливникової системи, які залежать від характеру литва.

Для дрібних чавунних відливок F_ж : F_шл : F_ст = 1 : 1,1 : 1,15.

Для середніх і крупних чавунних відливок F_ж : F_шл : F_ст = 1 : 1,5 : 2.

Для дрібних стальних відливок F_ж : F_шл : F_ст = 1 : 1,1 : 1,2.

Для середніх і крупних стальних відливок F_ж : F_шл : F_ст = 1 (1,5) : 1 : 1.

Для кольорових сплавів F_ж : F_шл : F_ст = 4 : 2 : 1 або 3 : 2 : 1.

Якщо найменший переріз має живильник, то ливникова система є замкнутою (яка звужується), такі системи застосовують для чорних сплавів.

Якщо найменший переріз має стояк, то ливникова система є незамкнутою ( яка розширюється), такі системи застосовують для кольорових сплавів.

Розрахунок ливникової системи за способом Озанна-Діттерта

Сумарний переріз живильників розраховують за формулою

, см²,

де G – маса відливки, г,

ρ – густина розплаву, г/см³ (ρ = 7г/см³ для чавуну),

t – тривалість заливки, с,

μ – коефіцієнт опору форми,

g – прискорення вільного падіння (g = 980см/с²),

Н_р – розрахунковий статичний натиск, см.

Розрахунковий статичний натиск залежить від розміру відливки і місця підведення металу до відливки і визначається за формулою

, см,

де Н – висота стояка від місця підведення металу у форму, см,

Р – висота відливки від місця підведення металу, см,

С – загальна висота відливки, см.

При заливці зверху (рис. 54, а) P=0, тоді H_р = H.

При підведенні металу у форму знизу - сифоном (рис. 54, б) Р=С, тоді H_р = H - C/2;

При підведенні розплаву по площині роз’єму форми, якщо відливка розташована у формі симетрично (рис.54, в) Р = С/2, тоді Н_р = Н – С/8.

Час заливки для відливок масою до 450кг визначають за формулою

, с,

де Q – маса відливки з ливниками, кг,

S – коефіцієнт, який враховує товщину стінки відливки:

Товщина стінки, мм	2,5…3,5	3,5…8,0	8…15
S	1,68	1,85	2,2

Рисунок 54. Конструкції ливникових систем з верхнім (а), нижнім (б) і боковим (в) підведенням розплаву до відливки.

Для середніх і крупних відливок масою до 1000кг

,

де δ – товщина стінки відливки, мм,

S = 1…1,7.

δ	10	20	40	≥80
S	1,0	1,35	1,5	1,7

Коефіцієнт μ залежить від коефіцієнту витрат ливникової системи і форми. На основі практичних даних для чавунних відливок μ = 0,75 – 0,85.

По знайденій площі F_ж знаходять F_шл і F_ст, користуючись наведеними раніше співвідношеннями, а також лінійні розміри живильника, шлаковловлювача (а, b, h) і стояка (d).

Розрахунок ливникової системи за питомою швидкістю заливки

Цей спосіб застосовують при визначенні розмірів ливникової системи для крупних відливок з чавуну.

Сумарну площу поперечного перерізу живильників знаходять за формулою

,

де G – маса відливки, кг,

t - тривалість заливки, с,

К_у - питома швидкість заливки, кг/см^3.с.

Спочатку треба визначити t і К_у.

,

де p - постійний параметр, p = 0,62; він визначається, виходячи з того, що 1 т рідкого чавуну заливається за 35 с.

Питому швидкість заливки К_у визначають по графіку (рис. 55).

Для цього визначають об’ємний коефіцієнт

,

де G - маса відливки з ливниками, кг,

V – об’єм відливки, визначений по крайніх точках на кресленні, дм³.

Потім, користуючись графіком, в залежності від маси відливки і K_v знаходять величину К_у і підставляють t, К_у у формулу для визначення F_ж.

Площі перерізу шлаковловлювача і стояка визначають, користуючись співвідношенням F_ж : F_шл : F_ст = 1 : 1,2 : 1,4.

Рисунок 55. Графік питомої швидкості заливки для розрахунку ливникової системи.

Визначення розмірів ливникової системи по номограмам

Номограми для визначення розмірів ливників будують на основі практичних даних. Це значно спрощує розрахунок ливникової системи.

По номограмі Соболєва розраховують площі перерізу живильників для чавунних відливок середньої маси в залежності від маси відливки, товщини стінки, розрахункового натиску. Для сухих форм вводиться поправочний коефіцієнт 0,8 – 0,85.

Контрольні питання:

1. Що таке ливникова система та для чого вона призначена?

2. Які вимоги висуваються до ливникових систем?

3. З яких елементів складається ливникова система?

4. Призначення і особливості конструкції ливникових чаш.

5. Призначення і особливості конструкції стояків.

6. Призначення і особливості конструкції шлаковловлювачів.

7. Призначення і особливості конструкції живильників.

8. Що таке випори та для чого вони призначені?

9. Що таке додатки та для чого вони призначені?

10. Які типи ливникових систем залежно від місця підведення металу у форму Ви знаєте?

11. *Особливості конструкції, застосування, переваги та недоліки верхньої, сифонної, бокової, вертикально-щілинної, дощової, ярусної та комбінованої ливникової системи.

12. *Які методи розрахунку ливникових систем Ви знаєте?

13. *Методика розрахунку ливникової системи способом Озанна-Діттерта.

14. ** Вміти розраховувати ливникову систему методом Озанна-Діттерта.

15. ***Вміти розраховувати ливникову систему за питомою швидкістю заливки та по номограмам.

16. ***Вміти вибирати тип ливникової системи залежно від характеристик відливки.

Література: 1, с.126-138, 143-144, 2, с.44-50, 3, с.326-343.