2858.Оборудование литейных цехов учебное пособие

остаются на нем. Удары корпуса решетки о фундамент смягчаются амортизаторами 6.

На рис. 14.4 показана конструкция типовой выбивной эксцентриковой решетки грузоподъемностью 1,6 т.

Основные узлы: полотно 14 решетки, эксцентриковый вал 5, рама 1 и электродвигатель 20.

Конструкция решеток выполнена следующим образом. Рабочее полотно решетки прикрепляется к сварной раме, установленной на каркасе 17 выбивной решетки, винтами 15. Каркас состоит из двух щек 13 (изготовленных из стального листа толщиной 15 мм), соединенных между собой сварным защитным кожухом 18 вала и двумя стяжками. В зависимости от условий эксплуатации раму с помощью болтов 12 можно установить ниже верхнего уровня щек (чтобы их выступающие части образовали направляющие борта) или вровень со щеками.

В кожухе 18 на двух подшипниках 16 установлен эксцентриковый вал 5, несущий эксцентрик 4, и противовес 2 для гашения инерции решетки. Во избежание перегрева подшипников 6 на кожухе предусмотрены полости 3 с циркулирующей водой. В зависимости от условий эксплуатации выбивную решетку можно установить в горизонтальном или наклонном положении (угол наклона от 0 до 6°) с помощью специальных болтов 8. Амортизаторы решетки состоят из нижнего 9 и верхнего 11 амортизаторов, закрепляемых соответственно кронштейном 10 и скобой 7.

Для снижения действия вибрации решетки на электродвигатель последний устанавливают независимо от решетки и соединяют сэксцентриковым валом посредством эластичной муфты19.

Выбивная инерционная решетка (рис. 14.5) представляет собой корпус 1, установленный на пружинную подвеску 6 заданной жесткости, опирающуюся на раму 4. На вращающемся в подшипниках 7 инерционном валу 3 установлены закрепленные и переменные грузы 5, образующие дебаланс. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении инерцион-

271

ного вала, и упругой силы подвески корпуса решетки и выбиваемая форма получают колебательное движение. Действие вибрации на электродвигатель смягчается эластичной муфтой 8.

Рис. 14.5. Принципиальная схема выбивной инерционной решетки

Выбивка на этих решетках, так же как и на эксцентриковых, происходит в результате соударений между опокой 2 и решеткой. Однако амплитуда здесь непостоянна и зависит не только от параметров решетки, но иот массывыбиваемойформы.

По сравнению с эксцентриковыми решетками инерционные имеют следующие преимущества:

– изменяя величину дебаланса на инерционной решетке, можно легко изменять удельную энергию удара е0, что дает возможность установить его необходимое значение в зависимости от показателей выбиваемой формы (типа смеси, твердости

иплотности формы, степени ее предварительной подсушки);

–инерционные решетки можно устанавливать на более легком фундаменте, так как пружинная подвеска передает на него возникающие при выбивке усилия и вибрацию значительно ослабленными.

Выбивная инерционно-ударная решетка (рис. 14.6) отлича-

ется от обычной инерционной решетки тем, что форма 2, подлежащая выбивке, устанавливается здесь не на рабочее полотно

272

корпуса, а на опору 3, не связанную с решеткой. Корпус решетки 1, приведенный в колебательное движение инерционным валом 4, ударяет по форме подобно молоту и разрушает ее. При работе такой решетки может быть применен привод меньшей мощности, чем у эксцентриковой и инерционной решеток.

Рис. 14.6. Принципиальная схема выбивной инерционно-ударной решетки

Действие такого устройства основано на ударе решетки снизу по форме.

Так как выбиваемая форма покоится на балках и не связана с решеткой, ее масса не влияет на работу последней.

По конструктивному исполнению инерционные решетки отличаются типом вибровозбудителя (кругового или направленного действия), местом его установки и направлением колебаний. На рис. 14.7 приведены схемы таких решеток [13].

Решетки 1–4 применяются для выбивки форм без одновременного перемещения выбитого кома вдоль полотна а. Вибровозбудитель в в них размещается симметрично относительно упругих опор б, и колебания, создаваемые им, направлены либо только в вертикальном направлении, либо по кругу.

Решетки 5–8 используются в установках, в которых процесс выбивки форм совмещается с перемещением выбитого кома вдоль полотна решетки. В этих решетках вибровозбудитель

273

расположен под определенным углом к полотну решетки, вследствие чего создаваемое им возмущающее усилие Р действует на выбиваемую форму также под определенным углом, чем и достигается эффект перемещения.

Рис. 14.7. Схемы инерционных решеток

Способ выпрессовки кома из опоки является весьма эконо-

мичным и высокопроизводительным. При выпрессовке меньше изнашиваются рабочие плоскости опок и сами опоки. Однако этот метод применяется лишь к сравнительно небольшим опокам и требует специальных устройств для очистки опок от приставшей смеси, а также для отделения отливки от смеси и разрыхления последней.

Прошивная выбивная машина представляет собой обычно вертикальный пневмоцилиндр, к штоку которого прикрепляется пуансон либо специальная прессовая колодка с рамкой, имею-

274

щей ширину, равную расстоянию между боковыми стенками опоки. Применяются такие механизмы только для выбивки небольших опок, не имеющих крестовин.

Силу сопротивления смеси, которую необходимо преодолеть силовому цилиндру при выдавливании кома из опоки, определяют по формуле

где τср – предел прочности на срез для влажной уплотненной смеси, τср = 0,27–0,34 кгс/см2 – определен экспериментально при влажности 7 % (до заливки) и при давлении прессования Рпр = 5–20 кг/см2, примененного при изготовлении формы; F – площадь контакта боковой поверхности кома смеси с отливкой со стенками опоки; Gк – вес кома смеси с отливкой; Gм – вес опускаемых частей механизма.

Выбивные барабаны применяются в устройствах для выбивки безопочных и опочных форм, предварительно выдавленных из опок. Цилиндр 4 барабана (рис. 14.8) состоит из каркаса, обтянутого сеткой или покрытого металлическим листом с отверстиями. Размер ячеек сетки или отверстий в листе зависит от величины отливок. К внутренней поверхности цилиндра приваривается по винтовой линии стальная полоса 5 высотой 80–100 мм, служащая для направления форм и отливок в барабане во время выбивки. Цилиндр вращается на четырех катках 8, из которых одна пара приводится во вращение от вала, соединенного через редуктор с электродвигателем 2.

Для вентилирования установки вокруг цилиндра устраивается кожух 6, из которого через патрубок 7 отсасывается воздух. Загружается барабан черезприемный бункер 3, встроенный в кожух.

Угол наклона барабана к горизонту может меняться, для этого в установке предусмотрен специальный механизм 1.

275

276

Рис. 14.8. Барабан для разрушения безопочных форм

Просыпавшаяся через сетку или отверстия в цилиндре отработанная смесь попадает в бункер, расположенный под барабаном, а затем на ленту транспортера. Отливки же, передвинувшись по винтовой линии в конец барабана, сбрасываются по наклонному лотку на пластинчатый транспортер, доставляющий их в обрубное отделение.

14.1. Основы расчета выбивных рам и решеток

Расчет рабочих параметров эксцентриковых решеток базируется на рассмотрении уравнений движения опоки и решетки в промежутке между двумя соударениями. В промежутках между соударениями решетка движется по гармоническому закону (кр. 1, рис. 14.9) и ее движение удовлетворяет уравнению

а опока движется как свободно брошенное тело и имеет параболический закон движения (кр. 2, рис. 14.9):

где а – полуамплитуда колебания, равная эксцентриситету приводного эксцентрика; ω – угловая скорость вала эксцентрика; φ – фаза колебания решетки в момент соударений; Хo = asin φ – ордината точки Z соударения и отражения; Vотр.оп – скорость отражения опоки после соударения.

После дифференцирования уравнений (14.2) и (14.3) и соответствующих подстановок можно получить выражения для основных параметров эксцентриковых решеток.

Исследования и анализ этих выражений, проведенные Л.Ф. Лиокумовичем для выбивных решеток, позволили получить следующие выражения.

277

Рис. 14.9. График пути эксцентриковой решетки 1 и опоки 2 при синфазном режиме и наличии отражения опоки от решетки после ударения

Для вычисления оптимальной угловой скорости эксцентрикового вала (рад/с)

где е – суммарная, или обобщенная, удельная энергия, которую необходимо сообщить выбиваемой форме или опоке при каждом соударении, отнесенная к 1 кг массы формы.

Подставив в уравнение заданное значение ω= 30πn , получим число оборотов приводного вала решетки в минуту:

Для вычисления эксцентриситета вала (м)

где угол φ зависит от коэффициента восстановления скорости R.

278

Для вычисления мощности привода эксцентриковых решеток (кВт)

N= πgGфор 1− R ,

102ηω 1+ R

где Gфор – сила тяжести формы, кН.

При расчете выбивных установок для безопочных форм ввиду отсутствия трения смеси о стенки опок и сводообразования энергию е0 рекомендуется принимать в меньших пределах, чем для опочных форм. Так как выбивка в этом случае сопровождается неупругими соударениями кома с решеткой, то коэффициент восстановления скорости R следует принимать равным нулю. Тогда в случае использования эксцентриковой решетки приводная мощность (кВт)

N = π102gGηωфор ,

где η = 0,6…0,75 – механический КПД решетки, который учитывает потеривпередачеи рассеивание энергии в амортизаторах.

Расчет рабочих параметров инерционных решеток основан на тех же исходных положениях, что и расчет эксцентриковых решеток. Однако инерционная выбивная решетка не имеет жесткого привода с принципиальной кинематикой подобно приводу эксцентриковой решетки. Поэтому возбуждаемые возмущающей силой колебания инерционной решетки получаются уже значительно более сложными и складываются из собственных и вынужденных колебаний, которые имеют неодинаковые фазы, частоты и амплитуды. Это суммарное движение будет иметь переменную периодическую амплитуду и носить характер биения.

При периодических соударениях с опокой происходит нарушение и дальнейшее усложнение движения инерционной решетки. Опока, ударившись о решетку, отскакивает от нее кверху. Но и сама решетка при этом также отскакивает от опоки, по-

279

лучая какую-то направленную вниз скорость отражения. В результате этого колебательное движение решетки искажается и становится иным, чем оно было бы без соударения с опокой

(рис. 14.10).

Рис.14.10. График пути инерционной решетки 1 и опоки 2 при синфазном режиме и наличии отражения опоки от решетки после соударения

Согласно методике, изложенной в работе [3], искомыми параметрами при расчете инерционных решеток являются:

1) угловая скорость вала вибровозбудителя (рад/с)

2) вставив в формулу (14.7) значение ω= 30πn , получаем час-

тоту вращения вала

где μ = M р – отношение массы решетки к массе формы; R –

Mф

коэффициент восстановления скорости при ударе;

280