2858.Оборудование литейных цехов учебное пособие

3) минимальное значение величины возмущающей силы Q , при котором еще возможны периодические режимы рассматриваемого вида:

где ξ – коэффициент расстройки, ξ = ωωр .

Оптимальные условия для обеспечения устойчивости движения системы создаются при значениях ξ = 0,5…0,6;

4) формула для определения суммарной жесткости пружин подвески имеет вид

5) необходимая мощность электродвигателя решетки

где α = 0,5…0,6 – расчетный коэффициент уменьшения мощности; η – 0,8…0,9 – КПД привода, учитывающий потери в передаче и рассеивание энергии в амортизаторах.

14.2.Автоматизированные установки для выбивки форм

Сцелью освобождения рабочих от непосредственного участия в тяжелом и трудоемком процессе выбивки и вывода оператора из зоны повышенной запыленности используют автоматические установки для выбивки форм. В зависимости от способа формовки (безопочная, опочная, без крестовин в нижней опоке, опочная с крестовинами в нижней опоке) применяют соответствующие типы выбивных установок.

281

Наиболее легко поддается автоматизации выбивка из безопочных форм, так как при этом не требуется удалять смесь и отливки из опок, а необходимо лишь обеспечить сброс форм с литейного конвейера на выбивное устройство, где происходит их разрушение и отделение отливок от смеси. В качестве устройства для сброса форм применяют установки с «отклоняющей шиной», с наклонной платформой и др.

Вустановках с отклоняющей шиной платформы конвейера имеют особые откидные на шарнирах щиты, которые с помощью роликов и «отклоняющей шины» поворачиваются на месте выбивки в наклонное положение под углом 45° к горизонту. При этом формы соскальзывают на выбивающее устройство. Недостаток таких установок заключается в усложнении конструкции тележек конвейера.

Вустановках с наклонной платформой на позиции выбивки вся тележка конвейера наезжает на платформу, которая наклоняется и сбрасывает форму на расположенный ниже вибрационный конвейер, где и происходит отделение отливок от смеси.

Для выбивки форм без крестовин в нижней опоке наиболее распространены установки, работающие напровал. При этом способе форма устанавливается на вибрирующую раму, расположенную над выбивной решеткой. Опока опирается на раму краями, отработанная смесь вместе с отливкой сквозь проем рамы проваливается на решетку, где и происходит их разделение. Для предохранения опок от разрушающего воздействия вибрирующей рамы на ряде установок применены прошивные механизмы, выдавливающие ком (отливку со смесью) из опоки на разделительную решетку.

При наличии крестовин в нижней опоке выбивка напровал без распаровки невозможна, так как крестовины не позволяют удалять отливку вместе с формовочной смесью. В этом случае

282

применяют установки для автоматизированной выбивки форм трех типов: с раздельной выбивкой верхней и нижней опок с предварительной распаровкой и извлечением отливки до выбивки; с раздельной выбивкой верхней и нижней опок с предварительной распаровкой и извлечением отливки после выбивки; для выбивки спаренных форм с последующей распаровкой и извлечением отливки.

Рассмотрим некоторые схемы автоматизированных выбивных установок, применяемых при различных типах формовочных линий.

Установки для выбивки опочных форм, работающие напровал, имеются в большинстве отечественных литейных цехов массового производства.

Установка (рис. 14.11) работает следующим образом. При движении на литейном конвейере 4 форма нажимает на рычаг конечного выключателя 6, включающего пневматический цилиндр 3 тележки стаскивателя 5. Форма 7 с литейного конвейера подается на выбивную раму 8, а опоки от ранее выбитой формы передним упором стаскивателя сдвигаются в распаровщик. Форма на раме под действием вибрации разрушается, и формовочная смесь с отливками проваливается на выбивную решетку 11, где также под действием вибрации смесь проваливается сквозь решетку на ленточный конвейер, а отливки по склизу подаются на пластинчатый конвейер. Выбитые опоки проталкиваются сталкивателем 1. Верхняя опока доходит до упора 2. В этот момент срабатывает пневмоцилиндр распаровщика, который с помощью захвата на штоке перемещает нижнюю опоку на один шаг, вытаскивая ее из-под верхней опоки. Затем верхняя опока падает на направляющие 9 распаровщика, и при сталкивании следующей выбитой формы верхняя и нижняя опоки перемещаются еще на один шаг. Далее опоки подаются на ленточный конвейер 10, доставляющий их к участку формовки.

283

Рис. 14.11. Автоматизированная установка для выбивки форм из опок без крестовин

Установка с предварительной распаровкой и извлечением отливки после выбивки показана на рис. 14.12.

284

Рис. 14.12. Автоматизированная установка для выбивки форм из опок с крестовинами

При подходе тележки литейного конвейера 1 к сталкивателю 2 последний сталкивает спаренную форму на решетку 7 выбивки нижних опок, а также дает команду манипулятору 3 на захват и подъем верхней опоки и включение решетки. После захвата и подъема верхней опоки 4 манипулятор автоматически переключается на передвижение и опускание ее на решетку 11. При опускании верхней опоки на решетку манипулятор дает команду на включение решетки, а сам, освободившись от опоки, автоматически возвращается в исходное положение.

Решетка после выбивки верхней опоки автоматически отключается, и включается сталкиватель 8, который подает опоку

285

с решетки на роликовый конвейер 12. По наклонному конвейеру опока поступает на шагающий конвейер 10.

Решетка 7 с нижней опокой автоматически выключается, опока с отливкой сталкивателем автоматически подается с решетки на промежуточный стол 9. Со стола опока подается сталкивателем 5 на подъемный стол 6 с цилиндром. Рабочий включает стол с опокой на подъем, подвешивает отливку на подвесной охладительный конвейер, после чего стол опускается, и пустая опока со стола сталкивается на ленточный конвейер 13, который подает ее на шагающий конвейер 10 пустых опок.

14.3. Оборудование для удаления стержней из отливок

Операции выбивки отливок из форм и удаления стержней из отливок имеют много общего, так как связаны с разрушением и удалением отработанной смеси. В технологической цепи они следуют одна за другой, а при применении стержней из легковыбиваемых смесей химического твердения иногда неразделимы. При использовании стержней с высокой остаточной прочностью (например, на основе жидкого стекла) в отливках остается значительное количество неразрушенных стержней, и необходимо специальное оборудование для их удаления.

Для разрушения и выбивки стержней применяются вибрационные, гидравлические, пескогидравлические и электрогидравлические машины и установки.

В условиях массового и крупносерийного производства для выбивки стержней из мелких и средних отливок применяют пневматические вибрационные машины. Машина (рис. 14.13) представляет собой раму 1, на которой установлены передняя 3 и задняя 2 бабки. Задняя бабка несет на себе упор 4, опирающийся на пружину 5. Передняя бабка имеет направляющие 7; на них установлен подвижный вибратор 8, щиток которого оканчивается зажимом 6. Перемещение вибратора по направляющим изажимам отливки обеспечивается посредством пневмоцилиндра 9.

286

Рис. 14.13. Пневматическая вибрационная машина для выбивки стержней

Для выбивки стержня отливку устанавливают на станину или подвешивают на талях и зажимают между передней и задней бабками. Затем включают вибратор. Плунжер вибратора движется, вызывая сотрясение отливки, зажатой между упором задней бабки и передним зажимом, вследствие чего стержень разрушается.

Производительность таких установок по объему стержневой массы составляет до 1 м3/ч.

При выбивке стержней на вибромашине такого типа может быть использован пульсирующий подвесной конвейер. В этом случае при проходе отливки между упорами путевой выключатель останавливает конвейер – происходит зажим и выбивка стержня. Продолжительность остановки конвейера, а значит, и продолжительность выбивки регламентируются реле времени.

287

В литейных цехах с массовым характером производства выбивка стержней из отливок осуществляется также на вибромашинах, установленных на карусельные столы.

Для выбивки стержней из средних и крупных отливок, как правило, массой не менее 400 кг применяют гидрокамеры, в которых стержни из отливок удаляются вследствие разрушения стержня струей воды и вымывания его из отливки. В зависимости от максимального давления воды все гидроочистные установки разбивают на три класса: низкого давления (5·106–10·105 Па), высокого (10·105–20·105 Па) и сверхвысокого (свыше 20·105 Па). При этом установки высокого и сверхвысокого давления могут быть дополнительно оборудованы насосной станцией низкого давления, используемой для вымывания и гидротранспортирования разрушенных стержней.

Способность струи разрушать стержень определяется ее кинетической энергией, которая зависит от скорости и массы частиц воды. Скорость определяется напором воды перед насадком гидромонитора, а масса – расходом ее в единицу времени.

Струя воды размывает и разрезает стержень. Размывающее действие тем больше, чем больше расход воды, а разрезающее действие тем больше, чем больше скорость струи.

Струя воды ударяется о поверхность стержня и проникает в виде отдельных частиц в его поры и трещины. Сила водяного напора нарушает взаимное сцепление частиц стержня, размывая и расчленяя его.

Сила удара струи о препятствие, каким является стержень, зависит главным образом от изменения количества движения струи в процессе выбивки:

m(v − v0 ) = P(t − t0 ),

где m = gγ; Fv – расход воды, с; γ – удельная сила тяжести, γ =

= 104 Н/м3; F – площадь истечения насадка, м2; v – скорость течения воды, нормальная к поверхности стержня, м/с; v0 – ско-

288

рость струи в момент встречи со стержнем, м/с; Р – сила удара струи о стержень, Н; t – время, в течение которого изменяется скорость, с.

Поскольку конечное количество движения равно нулю, секундное его значение Нс будет определяться выражением

Выразив скорость струи и через напор H водяного столба

v = 2gH ,

получим P = 2γFH.

Таким образом, сила удара струи Р возрастает с увеличением напора (при постоянной площади истечения насадка) и с увеличением площади насадка (при постоянном напоре).

Основным фактором, обеспечивающим эффективную работу гидроструи, является отношение силы удара Р к поверхности площадки, в которую бьет струя

σв = P .

Fст

Для разрушения стержня необходимо, чтобы давление на единицу поверхности Р было больше сопротивления стержня сжатию σсж. С учетом максимальной силы удара и коэффициента потерь k = 0,5 это напряжение можно определить по формулам

p >> σсж; p >>= 2γFHk =104 H,

Fст

где площадь Fст принята равной площади истечения F насадка;

γ = 104 Н/м3.

Сопротивление стержня размыванию зависит от физикохимического воздействия на него воды. Размокание стержня со-

289

провождается утолщением водных пленок между твердыми частицами, увеличением объема отдельных частей стержневой массы и нарушением ее сплошности. Небольшая добавка поверхно- стно-активных веществ приводит к усилению взаимного отталкивания глинистых частиц, что облегчает размыв стержня.

Основным рабочим органом гидровыбивной установки является гидромонитор. Он служит для создания плотного потока – струи воды, направляемой на отливку или стержень.

Гидромонитор представляет собой длинную стальную трубу, на одном конце которой закреплено сопло, а на другом при помощи фланца – рукав, подводящий воду под давлением. Труба установлена в кольце, которое может поворачиваться вокруг горизонтальных и вертикальных шарнирных осей, закрепленных, в свою очередь, в неподвижном корпусе, привернутом к стенке камеры.

Для защиты от брызг воды отверстие в корпусе камеры, к которой крепится монитор, закрывается кожухом из прорезиненной ткани. Такой гидромонитор прост в изготовлении и эксплуатации и применяется в основном при давлении воды до

25·105 Па (25 кгс/см2).

В высоконапорных установках требуются большие усилия при повороте монитора для преодоления реактивных сил струи на выходе. Поэтому современные гидромониторы имеют полностью механизированное или автоматизированное управление.

Рассмотрим схему гидромонитора с механизированным приводом перемещения (рис. 14.14). Корпус состоит из двух телескопически соединенных стволов 1 и 2. Наружный шарнирно закреплен на кронштейне 3, который крепится к стенке камеры и может поворачиваться на оси 4, установленной на опорах 5.

Перемещение осуществляется гидроприводом, состоящим из горизонтального 6 и вертикального 10 цилиндров, который обеспечивает перемещение гидромонитора на 20° во все стороны от оси вращения.

290