Расчет активной многоплунжерной головки

2 Кинематическая схема машины

 

                                  а)                                                                          б)

 

                                               в)                                                               г)                                          

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема

Покой (рисунок а).

Встряхивание (рисунок  б). Из магистрали через клапан встряхивания воздух входит под поршень и поднимает его вместе с перекидным столом и опокой. На некоторой высоте золотник клапана прекращает доступ воздуха и соединяет пространство под поршнем с атмосферой. Поршень падает, производит удар и уплотнение смеси.

Перекидывание стола  и подъем приемного стола (рисунок  в). Под действием сжатого воздуха  масло поступает под поршень  горизонтального цилиндра перекидного  механизма. Поршень передвигается  и посредством шатунов и кривошипов поворачивает вал. Рычаги поднимают стол, а тяги поворачивают его на 180 º. Затем под действием воздуха масло поступает под поршень цилиндра приемного стола, который поднимается и прижимает приемный стол к опоке.

Опускание приемного  стола и освобождение формы от модели (рисунок г). Масло из-под поршня приемного стола выпускают, приемный стол медленно под действием веса опускается и освобождает форму от модели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет основных механизмов

Расчет давления прессования.

Задаемся: количество плунжеров  – 100, активная поверхность башмака – 120Х100 мм. Плотность смеси, которую надо получить – 1,7 г/см³.

 

С			В			А			С

 

Рисунок 2 – Схема расположения и конфигурации модели

Средняя степень уплотнения:

δ=1+С*р^0,25

δ – средняя степень уплотнения смеси, г/см³;

С – коэффициент уплотненности  смеси, СНо^0,19=0,92;

Но – высота слоя формовочной  смеси в опоке до прессования.

Х=150 мм, Y=200 мм, Z=450 мм.

С: С*45^0,19=0,92, С=0,97

В: С*20^0,19=0,92, С=0,52

С: С*15^0,19=0,55

Давление на прессовом  башмаке:

Рб=[(δ-1)/С]⁴

С: Рб=[(1,7-1)/0,97]⁴=0,271 МПа

В: Рб=[(1,7-1)/0,52]⁴=0,328 МПа

А: Рб=[(1,7-1)/0,55]⁴=0,262 МПа

Расчет диаметра цилиндров.

Давление прессования под башмаком плунжера:

Рбаш = Рсист*Fпл/Fбаш

Fпл= Fбаш* Рбаш/ Рсист

Рсист – давление в  системе (1 МПа);

Рбаш – давление под  башмаком, МПа;

Fпл – площадь плунжера, см2;

Fбаш – площадь башмака (140 см2).

С: Fпл=150*0,271/1=41 см2=0,0041 м2

В: Fпл=150*0,328/1=50 см2=0,0050 м2

А: Fпл=150*0,262/1=40 см2=0,0040 м2

Диаметр плунжера:

D=√Fпл*4/π

С: D=0,074 м; В: D=0,082 м; А: D=0,073 м.

 

 

4 Индикаторная диаграмма прессового механизма.

Для удобства расчета  рассматриваем процесс прессования  в зеркальном отображении.

Зона В. В ней количество башмаков – 32, размер башмаков – 120Х100 мм. Исходная плотность смеси δо=1,2 г/см3, нужно получить δт=1,7 г/см3. коэффициент уплотненности с=0,52, давление прессования 0,328 МПа. Цилиндр диаметром 0,077 м, площадь поршня 46*10^-4 м².

Точка 1. Начало движения поршня вверх.

Р1=(1+(Q+R)/F)*10⁵

Р1=(1+(10.8+1.944)/0.005) *10⁵=10⁵+2770*10⁵ Па

Q=Q0+Q1; Q0=600 кг; Q1=(0,8-1,0)* Q0=600+480=1080 кг

R=(0,15-0,25)* Q=0,18*1080=194,4 кг

Площадь опоки в плане f=а*б=1,4*1=1,4 м2.

Т. к. на форму действует 100 плунжеров, то Q=1080/100=10,8 кг; R=194,4/100=1,944 кг; f=0,14*0,1=0,014 м2.

Q – сила тяжести частей машины

R – сила трения поршня о цилиндр, R=μ*Q (μ-коэффициент трения сталь/сталь в присутствии масла, поверхность полированная)

F – площадь поршня

S1=S0=V0/F

S1=0,00024/0,005=0,052 м

S1- приведенная высота вредного пространства

V0 – объем вредного пространства

V0=(0,05-0,1)* V

V- объем цилиндра

V=h*d²*π/4=0.62*0.077²*3.14/4=0.003 м³

V0=0,08*0,003=0,00024 м³

Точка 2. соответствует  высоте подъема поршня, при которой выбирается зазор z между наполнительной рамкой и прессовой колодкой. Принимаем z=50 мм.

Р2=Р1=10⁵+2770*10⁵ Па

S2=S1+z=0,052+0,05=0,102 м

Точка 2а. Соответствует началу внедрения  прессового поршня в объем наполнительной рамки.

Р2а=Р2+((δо-1)/с)⁴*(Fо/F) *10⁵

Р2а=10⁵+2770*10⁵+((1,2-1)/0,52)⁴*(0,014/0,005)= 10⁵+2770,07*10⁵ Па

S2а=S2=0,102 м

Точка 3. Соответствует концу процесса прессования.

Р3=Р2+((δт-1)/с)⁴*(Fо/F) *10⁵

Р3=10⁵+2770*10⁵+9,99*10⁵=10⁵+2780*10⁵ Па

S3=S0+z+h=S2+h=0,102+0,152=0,254 м

Промежуточные точки.

δn1= δо *[(∆hn/(H-Vm/Fo))+1]=1.2*[(0.05/(0.35-0.0021/0.014))+1]=1.5

δn2= δо *[(∆hn/(H-Vm/Fo))+1]=1.2*[(0.08/(0.35-0.0021/0.014))+1]=1.68

Vm=0,1*0,14*0,15=0,0021 м³ – объем модели под башмаком

Pn1=P2+((δn1-1)/c)⁴*Fo/F*10⁵=10⁵+2770*10⁵+((1.5-1)/0.52)⁴* *(0.014/0.0046) *10⁵=10⁵+2772.6*10⁵ Па

Pn2=P2+((δn2-1)/c)⁴*Fo/F*10⁵=10⁵+2770*10⁵+((1.68-1)/0.52)⁴* *(0.014/0.0046) *10⁵=10⁵+2778,9*10⁵ Па

Sn1=So+z+∆h1=S2+∆h1=0.102+0.05=0.152 м

Sn2=So+z+∆h2=S2+∆h2=0.102+0.08=0.182 м

Точка 4. Соответствует моменту, когда поршень начинает подниматься.

Р4=Р3-(Q-R)/F*10⁵=10⁵+2780*10⁵-(10.8-1.944)/0.0046*10⁵=10⁵+854.8*10⁵Па

S4=S3=0.254 м

Точка 5. Соответствует  концу подъема поршня.

Р5=Р4=10⁵+854.8*10⁵Па

S5=S1=So=0,052 м.

 

 

5 Техническая характеристика

 

Размер опок в свету, мм – 1200Х1000Х450

Количество прессующих плунжеров, шт - 100

Размер прессующих башмаков, мм – 120Х100

Давление масла в  сети, МПа – 1

Давление прессования в зоне А, МПа – 0,262

Давление прессования  в зоне В, МПа – 0,328

Давление прессования в зоне С, МПа – 0,271

Количество плунжеров  зоны А, шт – 16

Количество плунжеров  зоны В, шт – 40

Количество плунжеров  зоны С, шт – 44

Диаметр цилиндров зоны А, м – 0,073

Диаметр цилиндров зоны В, м – 0,082

Диаметр цилиндров зоны С, м – 0,074

 

 

 

6 Конструкция и работа машины.

 

Рисунок 4 – Схема технологических операций уплотнения

Такие процессы, как наполнение опоки, транспортировка опоки через  формовочную машину, смена модели и т.п. сравнимы с обычными технологиями.

Давление в отдельных  цилиндрах устанавливается ступенчато, например 0; 2; 4; 6 бар в соответствии с контуром модели. Высокое давление означает глубокое проникновение соответствующего плунжера в формовочную смесь и, наоборот, низкое давление означает проникновение плунжера на сравнительно малую глубину. Нулевая ступень, т.е. при отсутствии давления в цилиндре  данного плунжера он полностью отходит назад.  Тем самым поверхность его (плунжера) устанавливается в одной плоскости с прессующей плитой,  обеспечивая возможность отдельные участки поверхности при крупных сериях или участок возле литниковой чаши в верхней половине опоки исключать   из   профилирования   и   уплотнять   эти участки плоской прессующей плитой.

Для дифференциации общей  интенсивности уплотнения предусмотрены различные ступени давления главного привода. В общей сложности четыре таких ступени обеспечивают широкий спектр эффективной интенсивности уплотнения в сочетании с профилированием отдельных плунжеров.

Процесс динамического  уплотнения включается в результате освобождения столба гидравлической жидкости (масла) главного привода на стороне штока поршня путем открывания быстродействующего разгрузочного клапана.

С увеличением пути давление уплотнения формовочного материала под отдельными плунжерами экспоненциально нарастает, вызывая возврат (обратную установку) плунжеров, пока не установится равновесие усилий. Тем самым в процессе уплотняющего (рабочего) хода плунжеров осуществляется собственно их профилирование, т.е. установка по высоте, в соответствии с конфигурацией модели. Далее в процесс уплотнения включается прессующая плита, которая обеспечивает подпрессовку поверхности формовочного материала между плунжерами.

 

 

7 Правила эксплуатации и обслуживания

 

Для безопасности работы на машине необходимо придерживаться следующих правил:

1. Не включать прессования без проверки правильности установки плунжеров;
2. При прессовании не задерживать рук на опоке: может защемить руку;
3. Ежедневно перед началом работы проводить опробование машины;
4. По окончании работы ежедневно очищать машину от грязи и пыли;

5. Периодически убирать формовочную смесь, просыпавшуюся вокруг машины, не допускать ее скопления;
6. Регулярно менять масло в системе, при его заливке пользоваться сетчатым или матерчатым фильтром;
7. Не реже одного раза в три месяца необходимо осматривать все детали машины, промывать трущиеся поверхности и маслопроводы, после промывки смазать машину свежей смазкой, износившиеся детали заменить новыми;
8. Систематически следить за плотной затяжкой всех болтов;
9. Не допускать к работе на машине рабочих, не ознакомленных с устройством машины, с правилами эксплуатации и техникой безопасности.

Разработанные на «Kunkel-Wagner» технологии уплотнения служат для экономически эффективного производства высококачественных отливок. Они получили высокое признание на мировом рынке. Все компоненты оборудования рассчитаны на низкую степень износа и простоту эксплуатации. Части оборудования, на которых избежать износ невозможно, выполнены таким образом, чтобы было возможно быстро и легко их заменить. Высокая степень надёжности компонентов оборудования и их высококачественное исполнение гарантируют длительный срок службы оборудования, которое, как показал опыт, даже после многолетней эксплуатации позволяет производить высококачественное литьё с высокой экономической эффективностью.

 

8 Ремонт

 

Станок, машину или механизированную линию ежедневно просматривают, протирают, смазывают трущиеся части, устраняют мелкие неисправности  и т. д. Внешний осмотр и уход за оборудованием удлиняет срок его  работы и позволяет в большинстве случаев обнаружить неисправности оборудования.

Планово – предупредительный  ремонт исключает случаи аварийного выхода оборудования из строя; сокращает  расходы на ремонт оборудования; повышает производительность оборудования и  улучшает условия работы. Такой ремонт включает в себя два вида работ: межремонтное обслуживание и периодическое выполнение плановых ремонтных операций, т.е. малого, среднего и капитального ремонтов.

При малом ремонте  восстанавливается работоспособность  отдельных узлов оборудования. Объем и сложность выполняемых при этом операций сравнительно невелики. Малый ремонт обычно производится на месте, где установлен агрегат. При малом ремонте заменяются поврежденные болты, зачищаются и исправляются шпоночные соединения, правятся отдельные детали. Объем малого ремонта составляет 10-25% от капитального.