Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Поясните индикаторную диаграмму встряхивающих формовочных машин




Метод приближенного построения диаграмм встряхивающего цилиндра по практическим данным

Построим индикаторную диаграмму встряхивающего цилиндра без отсечки воздуха. На индикаторной диаграмме (рис. 93) ход поршня s будем откладывать по вер­тикали, а абсолютное давление р воздуха в цилиндре —по горизонтали.

При пуске встряхивающего механиз­ма, т. е. при первом ходе встряхивания в точке 1 начала движения поршня вверх, давление воздуха должно уравновесить сопротивление движению поршня. Прене­брегая силами инерции поднимаемых частей, напишем условие рав­новесия ( р1 – 1)F = Q + R

где р1—- абсолютное давление воздуха в цилиндре в точке 1, ат; F — площадь поршня, см2; Q — вес поднимаемых частей (поршня, стола, модельно-опочной оснастки и формовочной смеси),кгс;R—сила трения поршня, кгс.

Отсюда получаем минимально необходимое избыточное давление р1, ат

Р1 – 1 = (Q + R) /F.

При последующих ходах встряхивания избыточное давление в точке 1 может быть и несколько меньше величины (Q + R) /F ат вследствие подбрасывания вверх поршня не только давлением сжатого воздуха, но еще и силой упругого восстановления соударяющихся поверхностей машины. Равным образом давление в начале хода



может быть и несколько больше, чем (Q + R) /F , вследствие инерции поднимаемых частей, которую мы не учитывали.

Вторая координата точки 1 индикаторной диаграммы равняется, очевидно, приведенной высоте вредного пространства s0 = V0/F см, где V0 — объем вредного пространства встряхивающего цилиндра, см3.

На пути наполнения se от точки 1 до точки 2 давление в цилиндре повышается вследствие поступления сжатого воздуха из сети. При атом в самом начале движения при малых скоростях поршня давле­ние повышается в большей мере, чем при дальнейшем подъеме, так как скорость поршня непрерывно возрастает. Таким образом, линия впуска 12 будет иметь вид параболы.

При приближенном проведении на диаграмме линии 1—2 следует иметь в виду, что повышение давления р2р1 в большинстве встря­хивающих формовочных машин при нормальных условиях колеблется обычно в пределах 0,5—1,0 ат. Если на участке 12 впуска инди­каторной диаграммы наблюдается сначала некоторое повышение давления, а затем его падение, то это указывает на недостаточное сечение впускного отверстия.

В точке 2 начинает открываться выхлопное отверстие. Воздух из полости цилиндра выходит в атмосферу. Несмотря на продолжаю­щееся поступление свежего сжатого воздуха, давление в цилиндре падает, так как общее сечение выхлопных отверстий делается зна­чительно (в 3—5 раз) больше сечения впускного отверстия.

До точки d диаграммы давление воздуха на поршень превышает силу сопротивления движению. Начиная с точки d, поршень дви­жется вверх уже по инерции, расходуя свою живую силу на преодо­ление сопротивления движению. В точке 3 живая сила поршня (со столом и нагрузкой) израсходована. Поршень останавливается и начинает падать.

При ходе поршня вниз движущей силой является сила Q R., а силой сопротивления — давление воздуха под поршнем (р — 1)F. Поэтому для точки 3 можно написать

(p1-1)F< Q-R,

откуда избыточное давление в точке 3, ат

 

р3 – 1 < (Q –R) / F.

 

Таким образом, точка 3 диаграммы не может находиться правее точки h.

В действительности точка 3 лежит обычно значительно левее точки h. При достаточно большом сечении выхлопного отверстия избыточное давление в точке 3 чаще всего получается 0,4—0,6 ат , в машинах без отсечки воздуха. Это первое практическое условие, которое должно быть учтено при проведении линии 23 на подле­жащей построению индикаторной диаграмме. Второе практическое условие — величина участка si пути поршня, которая чаще всего составляет 0,6—0,7 пути наполнения sе. Наконец, третье условие относительно характера линии 23 первой фазы выхлопа вытекает из рассмотрения баланса работ при подъеме поршня. Удельная работа, или энергия, сообщаемая поршню на пути 1—3 и отнесенная к 1 см2 площади поршня, складывается из работы сжатого воздуха а и энер­гии отражения стола е' кгс*см/см2 после предшествующего удара. Вся эта сообщенная поршню работа расходуется на преодоление сил сопротивления (Q –R) / F на пути подъема s см. Следовательно, имеем

асж.в + е¢ = ((Q –R) / F) * s

Заменим величину асж.в. эквивалентной площадью на диаграмме, а величину ((Q –R) / F)*s

— площадью прямоугольника 1abc. Получим

Пл. 123Ьс + е' = Пл. 1abc,

откуда следует, что

¦лев - ¦прав =е¢ , (55)

где ¦лев = Пл.dа3 и ¦прав. = Пл. 12d

Соотношение (55) является тем третьим дополнительным усло­вием, которым можно пользоваться при построении линии 23 индикаторной диаграммы, если заданы или намечены основные пара­метры проектируемой машины, в том числе, основной параметр - энергия удара (и следовательно, связанная с ней энергия отражения). То же соотношение (55) позволяет определить фактическую величину энергии отражения по индикаторной диаграмме снятой с машины при испытании.

Величина энергий отражения встряхивающего стола после удара зависит от коэффициента к восстановления скорости при отражении. Скорость стола в момент отражения ν'= kv, где v — скорость в момент удара. Энергия же отражения составляет

е' =ке кгс* см/см2, е — удельная энергия удара в кгс • см на 1 см2 площади поршня.

Обычно для встряхивающих формовочных машин k находится в пре­делах 0,3—0,5. Следовательно, энергия отражения составляет чаще всего 0,1—0,25 от величины энергии удара.

При ходе поршня вниз на участке 3—4 продолжается выхлоп и дальнейшее падение давления в цилиндре. В точке 4 выхлопные отверстия закрываются. Избыточное давление в цилиндре в точке 4 в машинах без отсечки воздуха большей частью лежит в пределах 0,2-0,5 ат.

Иногда при недостаточном сечении выхлопных отверстий наблю­дается на пути 3—4 сначала падение давления до минимума, а затем вследствие притока воздуха из сети - некоторое повышение давле­ния к точке 4.

В точке 4 диаграммы выхлопные отверстия полностью закры­ваются, и на участке 4—1 происходит впуск воздуха и сжатие его в цилиндре. В конечной точке диаграммы осуществляется удар встряхивающего стола о фланец цилиндра и уплотнение формовоч­ной смеси в опоке. При установившейся работе машины диаграмма замкнется в исходной точке 1, и следующий цикл будет являться повторением рассмотренного.

Работа действующих сил при падении стола составляет ((Q-R)/F)s

кгс-см/смг и выражается площадью прямоугольника ehbc.

Если из этой работы вычесть сопротивление сжатого воздуха под поршнем машины, представленное площадью 341 cb, то получим удельную энергию удара е в кгс см на 1 см2 площади поршня:

е = Пл. ehbc—Пл.. 341 сЬ,

или

е =Fлев – Fправ, (56)

где

Fлев = Пл. h34k и Fправ= Пл. 1 ке.

 

Рассмотрим теперь баланс работы за весь цикл движения поршня вверх и вниз.

Удельная (на 1 см3 площади поршня) работа действующих сил за цикл складывается из работы сжатого воздуха, выражающейся площадью 12341 индикаторной диаграммы ƒi см2, и удельной энергии отражения стола е' кгс • см/см2. Если вычесть отсюда работу сил трения за цикл {на пути 2s см), равную 2Rs/F кгс * см/см3, то полу­чим, очевидно, удельную энергию удара е кгс • см/см*:

ƒ i + е' -2Rs/F= е,

или

е - е' = ƒi- 2Rs/F. (57)

Приняв, например, е' = 0,1е, получим

е =1/0,9 (ƒi- 2Rs/F) кгс* см/см2

 

Силу трения R при испытании машины удобнее всего определять по индикаторной диаграмме безударного хода следующим образом.

Дросселируя поступающий в машину воздух пусковым краном или же вентилем на трубопроводе, заставим работать встряхиваю­щий механизм с рабочей нагрузкой так, чтобы поршень и стол пере­мещались вверх и вниз, а удара стола не происходило. Снимем при таком режиме встряхивания .индикаторную диаграмму и опре­делим с помощью планиметра ее площадь. Легко видеть, что вся работа сжатого воздуха за цикл, выражающаяся площадью fi0, расходуется в этом случае на работу трения 2Rs/F, так как при таком режиме е = 0 и е' = 0. Отсюда находим среднюю за цикл

удельную силу трения R/F = fi0 /2s кгс/см2.

Найдя при помощи формулы (56) или (57) энергию удара и при помощи формулы (55) энергию отражения е', отнесенную к 1 см2 площади поршня, легко пересчитать их на 1 кг падающих частей.

Наконец, определив е0, можно найти коэффициент, учитывающий долю использования потенциальной энергии встряхивающего стола при падении.

В заключение разбора индикаторной диаграммы встряхивающего цилиндра без отсечки воздуха рассмотрим влияние на нее главней­ших факторов: элементов воздухораспределения, давления воздуха, нагрузки и др.

Величина хода наполнения sе влияет на диаграмму следующим образом. При увеличении sе увеличивается площадь ƒправ. Следова­тельно, увеличивается (хотя не обязательно в той же мере) и свя­занная с ней площадь ƒлев, а также и путь si. В результате увели­чения Si, а также непосредственно и самого se увеличивается высота подъема s встряхивающего стола. При увеличенном Si выхлоп будет более глубоким, и энергия удара также, как правило, увеличится. При уменьшении S i получается обратная картина.

Влияние объема вредного пространства сводится к сле­дующему. Вредное пространство увеличивает расход сжатого воз­духа, так как при впуске воздуха в цилиндр оно также каждый раз наполняется. Однако, если в прессовых цилиндрах вредное про­странство надо стремиться делать возможно малым, то во встряхи­вающих цилиндрах формовочных машин слишком малое вредное пространство оказывается нецелесообразным.

 

 

5. Песчано-сульфитные смеси. Область применения. Изготовление стержней с применением песчано-сульфитных смесей. Выбор режимов сушки стержней.

В табл. 103 приведены составы и свойства смесей теплового от­верждения на неводных синтетических связующих.

Смеси 1, 2, 4. 5, 8, 9. 10 используют для массового изготовления стержней на пескодувных машинах с последующей сушкой на драйерах, смеси 3, 6, 7. 11, 12, 13 — для ручного или машинного изготовле­ния стержней. Высокотекучие смеси (с прочностью в сыром состоянии 0,008 — 0,010 МПа) могут быть пластифицированы путем добавки глины: при этом их прочность в сыром состоянии возрастает до 0,01— 0,02 МПа и более, но одновременно существенно (в 2 раза и более) снижается прочность в сухом состоянии. ЛСТ является хорошим эмульгатором для неводных связующих УСК-1, КО, СКТ-10 и других, способствует их лучшему распределению по массе наполнителя, по­вышению термостойкости смесей, позволяет повысить температуру сушки и этим повысить производительность сушил. Смесь 5 приме­няют при производстве стальных отливок. Смесь 13 служит полноцен­ным заменителем смесей со связующим СБ (ЛСТ+ генераторная слан­цевая смола ГТФ).

 

 

Таблица 103

Содержание компонентов смесей (мас. ч. на 100 мас. ч. кварцевого песка) на неводных синтетических связующих и свойства этих смесей

Компоненты и ха­рактеристики смесей Номер состава смесей
    42 53
Связующее КО 3,1-3,9 1,9-5,4 2,25 1,5 2,5-3,5
Связующее УСК-1 3,0
Связующее СКТ-10            
Лигносульфонаты технические ЛСТ, р> 1,20 г/см3 1,9-2,3 3,0 2,0-5,5 2,83 5,4 4-5
Формовочная глина _ 0,8-2,7 0,6 3-5
Талловый пек суль­фатный            
Уайт-спирит или ке­росин 0,2-0,4 0,6-1,1 0,5 0,5
Влажность, % 1,8-2,3 2,5-3,0 2,0-3,4 2,6-3,0 2,4-3,0 2,5-3,5
Газопроницаемость, ед.; не менее 70-90
Прочность, МПа: при сжатии в сыром состоянии при разрыве в сухом состоянии 0.006-0,008     1,0-1,7 0,008-0,010     0,8 0,005-0,018     0,8-1,3 0,0065-0,0075     0,8-1,2 0,0065-0,0090   0,8-1,2 0,011-0,017     0,4-1,0
Температура сушки. "С 220-240 240-250 220-240 360-380 360-380 240-280
Осыпаемость, % <0,1 <0,1 <0,5
Газотворностъ, см /г 8-9 8-9

Окончание табл. 103

Компоненты н ха­     рактеристики сме­сей Номер состава смеси
    74 8* 9" 137
Связующее КО              
Связующее УСК-1 4.1-4.5 1.3 4,0
Связующее СКТ-10 1,0-4,0
Лигносульфонаты технические ЛСТ, р>1,2 г/см3 4,1-4,5 3,5 0,4-3,0   3,0 4,0 4,8-5,1
Формовочная глина 1.3-1,4 0,5-2,0 2,0 | 2,0 2,0 2,0
Талловый пек сульфатный       4.2 3,1    
Уайт-спирт или ке­росин       1.8 1,4 _ _
Влажность, % [3,2-3,4 2,5 2,0-3,0 2-3 2-3 3,2-3,8 До 3,0
Газопроницаемость, ед. 115- 150- 150- -— 100-150
Прочность МПа: при сжатии в сыром состоянии при разрыве в су­хом состоянии 0,011- 0,013     1,05-1,50 0,007 2,3 0,005-0,007     1,0-1,2 0,006-0,010     1,5-1,7 0,023-0,026 1,6-1,8 0,011-0,022     0,6-1,2 0,013-0,016     0,8-1,0
Температура суш­ки, °С 290-320 220-250 240- 240-250 200-220
Осыпаемость, % 0,01 <0,1 <0,1 0,1
Газотворность, см3 _          

1 Добавляется вода до получения требуемой влажности.

Дополнительно содержит 0,21 мас. ч. связующего РСМ (эмульсии гли­церинового гудрона в воде), р=1,25-1,32 г/см3

3 Дополнительно содержит 0,54 мае. ч. связующего РСМ, 0,5 мас. ч. асбест-
крошки и 0,2 мае. ч. азотно-кислого натрия.

4 Дополнительно содержит 8,2-10,5 мас. ч. древесной муки марки 180.

3 Дополнительно содержит 0,7 мае. ч. гудрона — кубовых остатков дистиляции жирных кислот при производстве мыла и жиров.

6 Дополнительно содержит 0,1-0,5 мас. ч. отхода от регенерации медноникелевого катализатора, применяемого при гидрировании растительньк жиров.

7 Дополнительно содержит 0,9-1,2 мае. ч. пекггола — раствора таллового сульфатного пека в легком талловом масле.

 

Данный тип смесей характерен тем, что в качестве связую­щего материала в них используют сульфитно-дрожжевую бражку СДБ в количестве 2—5%. J

Основу СДБ составляют лигносульфонаты, и процесс твердения связывают с их поликонденсацией. Твердение данного типа смесей осуществляют за счет тепловой обработки или за счет введения добавок химических реагентов (окислителей), вызы­вающих поликонденсацию лигносульфонатов и самотвердение. При тепловой обработке процессу поликонденсации лигносульфо­натов предшествует процесс возгонки растворителя (воды), со­держащегося в связующем материале, который сопровождается резким сокращением объема связующего и возникновением в пленках на зернах песка микротрещин, вызывающих снижение прочности смеси. С целью предупреждения процесса образования микротрещин используют два способа. Первый способ основан на введении в смесь добавки пластификатора, который создает условия для устранения напряжений, вызывающих образование микротрещин. В качестве пластификатора используют техниче­скую мочевину в количестве 12% от содержания связующего ма­териала в смеси. Второй способ основан на введении в смесь мел­козернистых добавок, создающих каркас в пленках связующего, который разобщает их па мелкие зоны; при этом процессы, свя­занные с возгонкой растворителя в пленках связующего, проте­кают без значительных концентраций внутренних напряжений. В качестве такой добавки используют пылевидный кварц в соот­ношении к связующему материалу 1 : 1. При самотвердении сме­си возгонки растворителя не происходит. В этом случае содер­жащаяся влага в связующем материале лишь локализуется (за­щемляется) пространствснно-сетчатой структурой, макромолекул лигносульфонатов. В качестве добавок, вызывающих самогвердение песчаносульфитных смесей, используют хромовый ангид­рид Сг20з, бихроматы натрия и калия и персульфат аммония в количестве от 0,2 до 0,7% от массы смеси.

По сравнению с пеечано-смоляными данный тип смесей эко­номичнее, так как в состав его входит недорогой и недефицитный связующий материал, а гакже менее токсичная упрочняющая добавка. Применяют пластичные и жидкие песчано-сульфитные смеси.

Пластичные смеси используются для изготовления мелких стержней, упрочняемых в горячих ящиках в условиях крупносе­рийного и массового производства, а также для изготовления са­мотвердеющих литейных форм и стержней взамен пеечано-глинистых и песчано-жидкостекольных смесей при чугунном и сталь­ном литье.

При изготовлении смесей, предназначенных для получения стержней в горячих ящиках, помимо указанных выше добавок в состав смеси вводят строительный гипс или мылонафт, которые повышают прочность стержней при извлечении из ящика, а также добавку пол иаиня л ацетатной эмульсии (ПВАЭ), снижающей ги­гроскопичность стержней.

Продолжительность твердения стержней в ящиках, нагретых до 230—280 °С (толщина стенок изготовляемых, стержней не должна превышать 30—40 мм), составляет 1,0—2,0 мин.

При изготовлении самотвердеющих смесей в их состав в ка­чество отвердителя вводят добавку хромового ангидрида в виде водного раствора плотностью 1,3-103 кг/ма, а также синтетических жирных кислот СЖК фракции С5—С9, предотвращающих цено­образование в процессе приготовления смесей. Самотвердеющая смесь с добавкой СЖК относится к легко уплотняемому виду, по­этому изготовление форм и стержней может быть осуществлено на вибростолах.

Жидкие песчано-сульфитные смеси применяют для изготовле­ния форм и стержней. Упрочняют их как за счет тепловой обра­ботки, так и за счет введения в смесь химических реагентов, вы­зывающих самотвердение. При изготовлении смесей, предназна­ченных для получения стержней в горячих ящиках, в качество добавки, способствующей переводу смеси в жидкое состояние, ис­пользуют сульфонол НП-1, а для повышения прочности стержня при его извлечении из ящика — фенолоспирт. Продолжительность упрочнения стержней в ящике, нагретом до 300 "С, составляет 1,0—1,5 мин.

При изготовлении самотвердеющих смесей для перевода их в жидкое состояние вводят добавку ДС-РАС. В качестве добавок, вызывающих твердение смеси, вводят хромовый ангидрид, бихромат натрия и персульфат аммония, а в качестве катализа­тора— добавку медного купороса. При использовании персуль­фата аммония с целью повышения активности его действия в смесь вводят добавку феррохромового шлака.

 




Читайте также:



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (682)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.021 сек.)