4.7. Упрощенные методы расчета

4.7.1.Метод узтм -- Могилев Лев

Ориентировочно размеры прибылей стальных отливок с отношением максимальной толщины стенки к минимальной не более 1,5 + 2,0 можно определить по формулам, разработанным на УЗТМ [12]:

(4.47)

в Могилеве корень квадратный

(4.48)

где D_пp - диаметр шаровой прибыли или диаметр окружности, вписанной в вертикальное сечение конической прибыли, дм; V_ж - объем жидкого металла, необходимого для изготовления отливки вместе с прибылями, дм; δ - толщина стенки отливки, дм; Н_пр - высота прибыли, дм.

Объем жидкого металла Уж определяется по формуле

(4.49)

где М- масса питаемого узла, кг;

η - выход годного, % (η =70 ÷ 80).

Для отливок, имеющих массивный узел питания и ответвления от него, размеры прибылей определяются по формулам Ю. А. Нехендзи и Ф. Д. Оболенцева [26]:

4.7.2. Метод Нехендзи ю.А. [13]

(4.50) такая же в справ. Могилева

(4.51)

где Q_ж - масса питаемого узла, кг; D_пp - диаметр прибыли, дм;

К - коэффициент, зависящий от конструкции и массы узла: для концентрированного узла К=0,1; для разветвленного узла К=0,2;

Н_пр- высота прибыли, дм; d_ок - диаметр окружности, вписанной в питаемый узел, дм (рис. 39).

Рис.38. Схема к расчету прибыли: а - шаровой; б - конической

Рис. 39. Схемы установки прибылей на узлах отливки: а - разветвленном; б – концентрированном

Эллипсоидальные открытые и закрытые, а также пря­моугольные открытие прибыли применяют при получе­нии средних и крупных отливок. Их размеры определяют по табл. 17.

Для предупреждения образования усадочных рако­вин в отливках применяют специальные приливы — прибыли. Диаметр прибыли D_np определяют в зависимости от характера отливки. Для равностенных отливок с от­ношением преобладающих толщин 1,5—2,5

Размеры закрытых боковых прибылей должны соот­ветствовать соотношениям: ;

где d_ш — диаметр соединительной шейки.

Таблица 17.

Соотношения основных размеров прибылей м-л

dок	bпр/dок	hпр/dок	dок	bпр/dок	hпр/dок
До 50	1,8—2,5	1,8—1,2	251—300	1,25—1,5	1,25—1,0
50—100	1,6—2,5	1,6—1,2	301—500	1,2—1,5	1,1—0,95
101—150	1,5—2,0	1,5-1,2	501—750	1,2—1,3	0,9—0,8
151—200	1,3—1,6	1,5—1,1	751—1000	1,1—1,25	0,85—0,7
201—250	1,3—1,5	1,4—1,1

Примечание. b_пр — ширина основания прибыли; h_пр — вы­сота прибыли.

В зависимости от длины питаемого узла число при­былей n определяют по формуле

n=L/((0,8 1,2)d_ок+D_пр) (4.52)

где L — длина питаемого узла.

4.7.3. Метод л. Ф. Выгоднера

Этот метод расчета прибылей [14] позволяет определить их объем в зависимости от коэффициента объемной усадки, конфигурации и геометрии отливок из различных литейных сталей.

При расчете по чертежу отливки определяют ее объем V_у и площади нижней F_н и боковой F_б охлаждаемых поверхностей. Если на отливке имеется несколько прибылей, то определяют объем и поверхности охлаждения массивного узла. Затем рассчиывают критерий направленности затвердевания, равный отношению количества теплоты, отводимой от нижней поверхности отливки по направлению к прибыли, к количеству теплоты, отводимой от боковой поверхности:

(4.53)

где К_н и К_б — константы затвердевания металла на нижней и боковой поверхностях отливки.

Значения констант затвердевания на поверхности отливки «приведены ниже: Табл 18

В зависимости от значения критерия направленности затвердевания рассчитывается коэффициент т., характеризующий отношение объемов прибыли и усадочной раковины. Если К_н.з > 0,5, то

(4.54)

если К_н.з < 0,5, то

Объем прибыли (4.55)

(4.56)

где β — коэффициент объемной усадки при затвердевании. Значение β определяют по формуле

(4.57)

где ε_з — усадка при затвердевании, связанная с изменением плотности во время фазового перехода сплава; ε_о — объемная усадка, ε_о = α₁ + α₂ + α₃. здесь α₁, α₂ и α₃ — линейная усадка соответственно по длине, ширине и высоте отливки.

Таблица 18

	Кн или Кб
Медный кристаллизатор	2,8
Чугунный кристаллизатор	2,36
Шамотный кирпич	1,25
Кремнистый песок	1,17
Теплоизоляционный материал	0,89
Экзотермический материал	0,78

Величина линейной усадки большей степени зависит от данной конфигурации отливки и ее линейных размеров (рис. 40). существуют отливки (башмаки, балки, боковины,, ползуны, суппорты, подушки

и т. п.), которые благодаря своей конфигурации затвердевают при незначительном торможении линейной усадки (см. рис. 40, кривая 1). К отливкам, затвердевающим со значительным торможением линейной усадки ( рис. 24, кривая 2), относятся тонкостенные корпуса, крышки редукторов, секторы, пуансоны, барабаны, цилиндры, стаканы, втулки. С внутренним торможением усадки затвердевают отливки ( рис. 40, кривая 3) станин, рам, корпусов, рычагов, траверс, плит.

Рис. 40. Зависимость линейной усадки сплава от размеров отливки и ее конфигурации

Для определения значения ε_о по оси абсцисс последовательно откладывают значения высоты, ширины и длины отливки, из полученных точек восстанавливают перпендикуляры до пересечения с кривыми, которые наиболее характерны для данной отливки.

Из полученных точек опускают перпендикуляры до пересечения с осью ординат и определяют значения α₁, α₂ и α₃. После расчета объема прибыли вычисляют ее размеры.