Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Волгоградский государственный технический университет»

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Спроектировать на уровне рабочих чертежей встряхивающей поршень по типу формовочной машины модели 268 (размер опок 800 700 300)

Выполнила:

студентка группы М-434

Дудина Д. А.

Проверил:

Гулевский В. А.

Волгоград, 2012

Содержание

1 Введение……………………………………………………………………...3

2 Назначение и область применения………………………………………....4

3 Кинематическая схема машины…………………………………………....5

4 Расчёт основных механизмов………………………………………………6

5 Техническая характеристика………………………………………………10

6 Конструкция и работа машины……………………………………………11

7 Правила эксплуатации и обслуживания…………………………………..13

8 Ремонт……………………………………………………………………….15

9 Мероприятия по охране труда……………………………………………..17

10 Список использованных источников…………………………………….19

Введение

Встряхивающий механизм служит для уплотнения формовочной смеси в опоке. Применяется самостоятельно в качестве простейшей формовочной машины, механизирующей лишь одну операцию уплотнения, и в сочетании с одним или несколькими другими механизмами формовочных машин (например, прессующим, съёмным, поворотным или протяжным).

Уплотнение формы встряхиванием происходит под действием сил инерции смеси. Поднимаясь на некоторую высоту h = 0,05— 0,08 м, стол встряхивающей машины вместе с опокой, наполненной смесью, падает, ударяясь о препятствие, при этом кинетическая энергия, сообщен­ная смеси, переходит в работу ее уплотне­ния. Продолжительность действия уплотняю­щих сил очень незначительна, и необходи­мое уплотнение может быть достигнуто только после 20—60 ударов. С увеличением числа ударов приращение степени уплотне­ния уменьшается, так как при этом проис­ходит накопление пластических и упругих деформаций в смеси, перемещение ее из од­них участков формы в другие, обтекание модели и выравнивание структуры смеси.

После некоторого числа ударов приращение уплотнения прекра­щается — наступает так называемая стабилизация уплотнения. Следовательно, для каждого случая можно найти и задать такой режим работы (т. е. оптимальное число ударов при данной высоте встряхивания), при котором качество уплотнения будет высоким, а расход энергии минимальным.

Степень уплотнения смеси при встряхивании по высоте опоки распределяется неравномерно. Наибольшее уплотнение — в нижней части, у модельной плиты, так как при ударе на этот слой действует сила инерции всей массы смеси, находящейся в опоке. По мере удаления от модельной плиты вверх плотность смеси уменьшается. Верхний слой ее почти совсем не уплотняется, так как масса его незначительна. Поэтому после уплотнения встряхи­ванием верхний слой формы обычно доуплотняют одним из сле­дующих способов: трамбованием при помощи ручных или пневма­тических трамбовок; помещением в опоку некоторого избытка фор­мовочной смеси (в объеме наполнительной рамки) для компенса­ции уменьшения объема смеси при ее уплотнении, а также для создания дополнительного давления; нагружением формы (т. е. встряхиванием с добавочным грузом); подпрессовкой.

По способу приведения в действие встряхивающего механизма различают ручные, механические и пневматические встряхивающие формовочные машины. Первые два способа распространения не получили; встряхивающие механизмы формовочных машин строятся почти исключительно с пневматическим приводом. Сжатый воздух одновременно используется и для привода прочих механизмов формовочных машин. В машинах мелких и реже средних размеров можно встретить сочетание пневматического привода встряхивания с ручным приводом механизмов, выполняющих некоторые другие операции. Иногда в формовочных машинах крупных размеров сочетается пневматический привод встряхивающего механизма с приводом от электродвигателя механизмов, осуществляющих операции поворота формы, выема модели и перемещения тележки с готовой формой.

По способу установки различают машины передвижные и стационарные, укрепляемые на фундаментах. Передвижные встряхивающие машины редко применяются для форм, вес которых превышает 200—300 кг, так как собственный вес машины оказывается недостаточным для восприятия мощных ударов, возникающих при встряхивании тяжёлых форм; в таких случаях применяются стационарные машины. С целью смягчить вредное действие ударов на машину и окружающие её здания применяют машины с амортизацией удара, имеющие специальные упругие приспособления в виде подвижных наковален и пружин, упругих прокладок, пневматических подушек и т. п.

Уплотнение смеси при встряхивании происходит неравномерно. Наиболее плотными оказываются нижние слои формовочной смеси; по мере приближения к верхним слоям плотность уменьшается, и самые верхние слои получаются столь рыхлыми, что требуется дополнительная специальная операция уплотнения. Последняя осуществляется ручной или пневматической трамбовкой (при большой площади опок); дополнительным грузом в виде плиты толщиной 25—75 мм, накладываемой на поверхность формовочной смеси в опоке и имеющей несколько меньшие размеры, чем размер опоки в свету (рационально применять взамен подтрамбовки для крупных опок); дополнительным прессованием верхних слоев смеси в опоке, оставшихся после встряхивания неуплотнёнными (при малой и средней площади опок).

2.Назначение и область применения

Пневматическая встряхиваю­щая формовочная машина марки 268 без поворота полуформ с допрессовкой, с протяжной рамкой и откатным рольгангом предназначена для формовки слож­ных моделей с применением протяжных плит или для формовки простых моделей без протяжных плит. Машины применяют главным образом для производства верхних полуформ по односторонним модельным плитам. На машине можно формовать опоки размером 1250 X 900 X 400 мм, весом до 1500 кг. Машина применяется в индивидуальном и серийном производстве литья. В результате применения откатного рольганга сокращается вспо­могательное время по съему заформованной опоки, что при одно­временной механизации откатки заформованной опоки значительно увеличивает производительность машины.

3. Кинематическая схема машины

1 — капал для впуска сжатого воздуха во встряхивающий механизм, 2 — каналы для перепуска воздуха из встряхивающего поршня во встряхивающий цилиндр (под поршень), 3 — выхлопное отверстие, 4 — канал для впуска воздуха в механизм допрессовки, 5 — прессовая колодка, 6 — резервуар с маслом, 7 — поршни механизма рамочного съема; 8 — стол, 9 — сталкиватель

Рисунок-1 Кинематическая схема машины 268 в основных рабочих положениях:

Рабочие положения механизмов машины 268 изображены на рисунке -1. При включении встряхивания сжатый воздух подают в канал 1 ( а). Проходя через полость встряхивающего поршня и канал 2, сжатый воздух поступает под поршень — происходит подъем стола с модельной плитой и опокой ( б). После достижения заданной высоты подъема открывается выхлопное отверстие 3, что приводит к падению давления под поршнем, и стол, падая, ударяется о торец цилиндр ( в).

Допрессовка производится путем впуска сжатого воздуха в отверстие 4 (г), благодаря чему осуществляется подъем стола и рамки с кромочным рольгангом. При этом верхние слои смеси в опоке дополнительно уплотняются при соприкосновении с прессовой колодкой 5, закрепленной на траверсе. Для выполнения операции извлечения модели из полуформы сначала впускают сжатый воздух в резервуары с маслом 6 ( д), откуда масло поступает под поршни 7 механизма рамочного съема, фиксируя их крайнее верхнее положение, а затем опускают стол 8 вместе с модельной плитой путем выпуска сжатого воздуха из-под прессового поршня ( е).

Для снятия готовой полуформы с машины вначале поднимают кромочный рольганг до соприкосновения с нижним краем опоки ( ж), что достигается впуском сжатого воздуха в цилиндры механизма его подъема — опускания, а затем скатывают полуформы с машины по рольгангу. Последнее производится сталкивателем 9, закрепленным на прессовой траверсе ( з), при ее отходе в нерабочее положение. Чтобы начать новый цикл формовки, выпускают масло из-под поршней 7 механизма рамочного съема, что приводит к опусканию рамки вместе с кромочным рольгангом ( и).

4 Расчёт основных механизмов

Рассчитать встряхивающий поршень по типу формовочной машины модели 268 с размером опок 800700300 мм и толщиной стенки 15 мм.

Решение.

1 Вес полезной нагрузки (вес опоки G₁ и смеси G₂)

Q₁=G₁+G₂

G₁=(80+70)*2*30*1,5*7,6=102600 гр.=102,6 кг

(с учетом веса цапф и крестовин принимаем G₁=120 кг);

G₂=80*70*30*1,7=285600 гр.=285,6 кг

С учетом веса модели принимаем G₂=300 кг.

Тогда

Q₁=120+300=420 кг;

2 Вес движущихся частей машины

Q₂=1,25*Q₁

Q₂=1,25*420=525 кг;

3 Общая грузоподъемность встряхивающего механизма

Q=Q₁+Q₂

Q=420+525=945 кг

4 Сила трения, возникающая при перемещении поршня

R=0,25Q

R=0,25*945236 кг;

5 Площадь встряхивающего поршня при давлении воздуха в сети P₀=6 кг/см²

F= =

= = 236 см²

С учетом возможных утечек воздуха принимаем F=245 см²;

6 Строим индикаторную диаграмму по методу профессора Аксёнова встряхивающего механизма в координатах р—V, т. е. давление (Па) —объем (м³), произведение которых отображает работу сжатого воздуха в цилиндре.

Рассматривая процесс относительно единицы площади поршня, индикаторную диаграмму строят в координатах р—s, где s — высотные параметры механизма. Ход поршня принимается равным S=6,5 см.

Рисунок-2 Индикаторная диаграмма

Точка 1 диаграммы соответствует началу подъема поршня. Давление воздуха на поршень должно преодолеть сум­марную силу тяжести поднимаемых частей машины с полезной на­грузкой Q и силу трения поршня о стенки цилиндра R:

P₁=1+

P₁=1+ 5,82 атм

Необходимое давление воздуха в начале движения поршня вверх должно быть на 50—10 кПа меньше р₀, т. е. давления воздуха в сети.

S₁ = =S₀

где V₀ — объем вредного пространства цилиндра, м³; s₀ — приведенная высота вредного пространства, м. Для машин с поршневым воздухораспределением s₀ обычно принимают равным (0,75—1,0) s, где s-—полный ход поршня. Уменьшение объема вредного пространства в этих машинах позволяет снизить расход сжатого воздуха на один цикл.

S₁=1,0*6,5=6,5 см;

Точка 2 диаграммы соответствует моменту закрытия впускного отверстия, т. е. концу наполнения цилиндра воздухом и началу расширения последнего. Давление воздуха

р ₁ и р ₂ — давление воздуха в точках 1 и 2 диаграммы, Па; р₀ — давление сжатого воздуха в сети, Па.

P₂=P₁+1,0

P₂=5,82+1,0=6,82 атм

S₂=S₀+S_e=S₀+0,5S

s_e — длина хода поршня, при которой цилиндр наполняется сжатым воздухом

S₂=6,5+0,5*6,59,8 см;

На участке 1—2 диаграммы линия будет иметь параболический вид, так как скорость поршня в период наполнения возрастает.

Точка 3 диаграммы соответствует моменту открытия выпускного отверстия.

На участке 2—3 происходит расширение воздуха. Степень расширения во встряхивающих машинах обычно небольшая. Путь расширения s_r большей частью составляет 0,2—0,4 пути наполнения s_e.

P₃=P₂

Вследствие быстротечности процесса принимаем, что изменение состояния воздуха будет адиабатическим (К=1,41—показатель адиабаты).

P₃= 5,26 атм

На участке диаграммы 3—4 при открытом выпускном отверстии и отсутствии притока воздуха из сети поршень продолжает двигаться вверх за счет сил инерции. Путь, который проходит поршень по инерции, S_i = s- (s_e+s_r), или Si = 0,6—0,7s_е.

S₃=S₀+S_e+S_r+S_i=S₀+S_e+0,5S_e

S₃ =6,5+3,3+0,7=10,5 см;

Точка 4 диаграммы соответствует моменту, когда поршень, использовав весь запас сообщенной ему энергии, останавли­вается и начинает двигаться вниз (падать). Давление в точке 4 принимается

S₄=S₀+S_e+S_r+S_i=S₀+S

S₄=6,5+6,5=13 см;

Точка 5 диаграммы соответствует моменту закрытия выпускного отверстия при движении поршня вниз. Давление воздуха обычно не превышает

P₅=1+0,15=1,15 атм

S₅=S₃=10,5 см;

В точке 6 диаграммы открывается впускное отвер­стие, и цилиндр начинает наполняться сжатым воздухом. На участке 5—6 воздух в цилиндре сжимается, причем давление его в этот момент может быть определено так же, как и для точки 3:

P₆=P₅

P₆=P₅ 1,29 атм

S₆=S₂=9,8 см;

Па участке 6—1 диаграммы цилиндр наполняется воздухом, давление на поршень растет и по достижении им значения р₁ начинает подниматься. Описанный цикл повторяется.

Рисунок 3 – Параметры рассчитываемого поршня