2858.Оборудование литейных цехов учебное пособие
..pdf
аб
Рис. 4.3. Схема встряхивающего механизма без амортизации ударов: а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий стол; 2 – встряхивающий поршень; 3 – впуск воздуха; 4 – выхлоп
аб
Рис. 4.4. Встряхивающий механизм с полной амортизацией ударов: a – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2 – амортизатор ударов; 3 – цилиндр; 4 – пружины;
5 – впуск воздуха; 6 – выхлоп
На рис. 4.4 приведена схема пневматического встряхивающего механизма с полной амортизацией ударов. Здесь встряхивающий поршень движется в массивном цилиндреамортизаторе, опирающемся внизу на пружины и могущем, в свою очередь, передвигаться в неподвижном направляющем цилиндре. После впуска воздуха в пространство под встряхивающим поршнем последний поднимается на величину хода Sc. Амортизатор же опускается на величину хода Sa, сжимая находящиеся под ним пружины. Вся высота встряхивания составляет S = Sc + Sa.
71
При обратном ходе встряхивающий поршень падает, а амортизатор под действием сжатых пружин поднимается. Происходит удар на весу встряхивающего стола о фланец амортизатора с взаимным поглощением их живых сил. При этом на фундамент машины никакого удара не передается.
Встряхивающие формовочные машины с полной амортизацией ударов могут иметь облегченный фундамент либо даже не иметь его вовсе и могут быть сделаны передвижными, на колесах. Однако ввиду большой сложности машины с полной амортизацией ударов строят реже. Значительно чаще в крупных формовочных машинах ограничиваются смягчением или частичным поглощением ударов.
а |
б |
в |
Рис. 4.5. Встряхивающиймеханизмсподъемнымпоршнем: а– исходное положение; б– подъеммеханизма; в– встряхивание; 1 – встряхивающий поршень; 2 – подъемный поршень; 3 – впуск воздуха; 4 – выхлоп
На рис. 4.5 приведена схема часто встречающегося на практике пневматического встряхивающего механизма с подъемным поршнем. При впуске воздуха (рис. 4.5, а) подъемный поршень поднимается до упора в крышку цилиндра и поднимает на себе прилитый к нему (сделанный заодно с ним) встряхивающий цилиндр. При этом воздух по каналам, показанным на схеме, поступает во встряхивающий цилиндр, и начинается встряхивание, во время которого подъемный поршень продолжает оставаться в верхнем положении. Удары встряхивающего стола передаются
72
на фундамент машины через воздушную подушку, находящуюся в цилиндре под подъемным поршнем. Часть энергии удара при этом поглощается упругой деформацией подушки. Таким образом, удары, передающиеся на фундамент, смягчаются.
По характеру рабочего процесса в цилиндре пневматические встряхивающие механизмы можно разделить на следующие типы:
1) без отсечки (и расширения) воздуха; 2) с отсечкой, но без расширения воздуха; 3) с отсечкой и расширением воздуха.
аб
Рис. 4.6. Встряхивающий механизм с отсечкой и расширением воздуха: а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2 – впуск воздуха; 3 – выхлоп
Встряхивающий механизм, работающий без отсечки (и расширения) воздуха, содним наполнением, был приведен нарис. 4.3.
На рис. 4.6 дана схема пневматического встряхивающего механизма с отсечкой и расширением воздуха в цилиндре. Когда поршень пройдет из положения a путь наполнения Se, прекращается впуск сжатого воздуха в цилиндр, т.е. происходит отсечка воздуха. Но в этот момент выхлопное отверстие еще не начнет открываться. На протяжении участка пути sr полость цилиндра будет изолирована, и в ней будет происходить лишь расширение сжатого воздуха. Если же в момент закрытия впускного отверстия (в момент отсечки) начнет открываться вы-
73
хлопное окно (т.е. если Sr = 0), то будем иметь механизм с отсечкой, но без расширения воздуха.
Пневматические встряхивающие механизмы с отсечкой (и расширением) воздуха являются более экономичными по сравнениюсмеханизмамибезотсечки; ониширокоприменяются.
По типу воздухораспределения пневматические встряхивающие механизмы бывают: 1) с поршневым распределением; 2) с распределением с помощью простого односедельного клапана; 3) с распределением с помощью перекидного двухседельного клапана; 4) с золотниковым распределением.
В первых механизмах воздухораспределительным органом является встряхивающий поршень, который при движении открывает и закрывает впускное и выхлопное отверстия. Такой механизм был приведен на рис. 4.6, а также на рис. 4.3–4.5. Поршневое воздухораспределение отличается простотой, но не имеет регулировки.
аб
Рис. 4.7. Схема встряхивающего механизма с распределением воздуха простым односедельным клапаном: а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2 – клапан; 3 – впуск воздуха; 4 – выхлоп
Схема пневматического встряхивающего механизма с воздухораспределением простым односедельным клапаном приведена на рис. 4.7. При перемещении встряхивающего поршня на величину хода наполнения Se вверх тарелка клапана садится
74
на седло и производит отсечку воздуха, прекращая его доступ в полость цилиндра. Выхлопное окно открывается поршнем при дальнейшем его подъеме. Клапан подобного рода конструктивно не сложен, но труднодоступен для регулировки, так как находится внутри встряхивающего поршня.
аб
Рис. 4.8. Встряхивающий механизм с распределением воздуха перекидным двухседельным клапаном: а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2 – перекидной клапан; 3 – плунжер; 4 – регулирующий винт; 5 – поршень клапана; 6 – надпоршневое пространство; 7 – впуск воздуха; 8 – выхлоп
На рис. 4.8 приведен пневматический встряхивающий механизм с воздухораспределением, осуществляемым перекидным двухседельным клапаном. Нижняя тарелка клапана открывает отверстие, по которому сжатый воздух входит во встряхивающий цилиндр. Верхняя тарелка клапана открывает выхлопное отверстие, сообщающее встряхивающий цилиндр с атмосферой. В нижнем положении встряхивающего поршня (рис. 4.8, а) клапан давлением сжатого воздуха прижат кверху. Выхлопное от-
75
верстие закрыто, а отверстие для впуска воздуха открыто. Встряхивающий поршень со столом поднимается. По мере подъема встряхивающего стола за ним следует плунжер 3, находящийся в клапане. Плунжер 3 перемещается вверх под действием давления сжатого воздуха на его нижний торец, все время упираясь верхним торцом в регулирующий винт, ввернутый во встряхивающий стол.
аб
Рис. 4.9. Встряхивающий механизм с золотниковым воздухораспределением: а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2 – золотник; 3 – верхняя регулирующая гайка; 4 – нижняя регулирующая гайка; 5 – впуск воздуха; 6 – выхлоп
Когда встряхивающий поршень пройдет путь наполнения se, сжатый воздух по нижнему каналу в плунжере попадает в пространство 6 над поршнем клапана, и клапан перекинется в нижнее положение, закрыв впускное отверстие и открыв отверстие для выхлопа. При ходе встряхивающего стола вниз (рис. 4.8, б) клапан будет держать выхлопное отверстие откры-
76
тым до тех пор, пока пространство 6 над поршнем клапана не сообщится с атмосферой через верхний канал в плунжере. Это произойдет, когда до конца хода останется некоторое расстояние sz (предварение впуска). В этот момент воздух из пространства 6 уйдет в атмосферу, и клапан снова перекинется в верхнее положение, закрыв выхлопное и открыв впускное отверстие.
Данное воздухораспределительное устройство легко регулируется винтом 4. При вывинчивании этого винта увеличивается высота подъема встряхивающего стола. Воздухораспределительные клапаны подобного типа широко применяются на крупных и средних встряхивающих формовочных машинах.
Пневматический встряхивающий механизм с золотниковым воздухораспределением представлен на рис. 4.9. Золотник не имеет жесткого крепления к встряхивающему столу: он может проскальзывать относительно стола на величину x, которая регулируется перестановкой двух гаек, верхней и нижней, на штоке золотника.
При ходе встряхивающего поршня вверх (рис. 4.9, а) стол сначала проходит путь x, выбирая зазор до верхней регулирующей гайки, и затем уже тянет за собой золотник. В начале падения встряхивающего поршня со столом из верхнего положения (рис. 4.9, б) золотник задерживается и отстает от стола, так как, будучи много меньше встряхивающего поршня по диаметру, он имеет относительно большее трение. Поэтому при ходе вниз, стол также сначала выберет зазор x, который теперь появится между ним и нижней регулирующей гайкой, а затем начнет толкать вниз золотник.
Золотниковое воздухораспределение описанного типа применяется в некоторых средних типоразмерах встряхивающих формовочных и стержневых машин. Иногда шток золотника жестко крепится к встряхивающему столу. В таком случае регулировка заключается только в перестановке всего штока по высоте, исключая его скольжение относительно встряхивающего стола.
77
4.3. Механизм для уплотнения литейных форм с помощью одновременного встряхивания и прессования
Как было сказано выше, при прессовании под высоким давлением с помощью многоплунжерной головки происходит более равномерное уплотнение набивки формы над моделью и в глубоких карманах формы, например вокруг высокой модели. Но даже в этой своей последней модификации прессование под высоким давлением не полностью устраняет органический дефект в распределении плотностей по объему формы и имеет существенные технологические ограничения в отношении характера формуемых моделей по конфигурации и расположению их в опоке. Этот способ не является вполне удовлетворительным для корпусных деталей при формовке в одной опоке одной или нескольких крупных и высоких моделей с крутыми стенками. Несмотря на расчлененную прессовую головку и множество прессующих башмаков, глубокие карманы формы между моделями и между моделями и стенками опоки подпрессовываются недостаточно при очень плотной набивке мест над моделями и всей формы в целом.
Рис. 4.10. Схема встряхивающе-прессового механизма с полной амортизацией ударов
По указанной причине уплотнение форм путем чистого прессования под высоким давлением постепенно уступает место технологически более гибкому и эффективному методу уплотнения с помощью одновременного встряхивания и прессования.
Схема механизма для уплотнения литейных форм с помощью одновременного встряхивания и прессования приведена на рис. 4.10.
Встряхивающий поршень 2 движется в ударном поршне-цилиндре 3, опирающемся внизу на пружины 5.
78
Ударный поршень, в свою очередь, может перемещаться внутри прессового поршня 6. При подаче воздуха 4 под встряхивающий поршень последний перемещается вверх, в то время как ударный поршень движется вниз, сжимая находящиеся под ним пружины. После выхлопа воздуха через отверстие 7 встряхивающий поршень падает, а ударный под действием сжатых пружин поднимается. Происходит удар на весу с взаимным поглощением энергии удара. Встряхивающая часть механизма работает при этом как обычный встряхивающий механизм с амортизацией ударов. И лишь после того как форма будет прижата к прессовой колодке, начинается собственно процесс встряхивания с одновременным прессованием.
В этом случае воздух сначала подается под прессовый поршень и поднимает его вместе со столом и модельно-опочной оснасткой до момента внедрения прессовой колодки 1 в объем наполнительной рамки.
Уплотняемая форма на столе машины оказывается, таким образом, прижатой прессовым поршнем к прессовой колодке,
вкачестве которой здесь обычно применяется пассивная многоплунжерная головка (на схеме показана жесткая прессовая колодка). Затем воздух подается и под встряхивающий поршень. Однако встряхивающий поршень со столом остается неподвижным. Ударный же массивный подпружиненный поршень, или амортизатор, наносит частые удары снизу по столу машины; эти удары передают набивке форму и возбуждают в ней направленные вниз инерционные силы, или импульсные сжимающие напряжения, дополнительно к статической прессующей нагрузке.
Эти дополнительные напряжения от ударов амортизатора являются небольшими по сравнению с напряжениями прессования (под высоким давлением). Однако такие удары, особенно
вначале процесса уплотнения, оказывают весьма положительное действие на пробиваемость карманов формы и выравнивают плотность смеси в форме.
79
Встряхивание (т.е. удары амортизатора по столу) в таком комплексном механизме производится с большой частотой, 10– 12 ударов в секунду (примерно втрое чаще, чем в обычных встряхивающих машинах). Поэтому при общей продолжительности цикла уплотнения 3–5 с число произведенных на одну форму ударов амортизатора в первые 1–2 с получается достаточно большим, и действие их эффективно. Можно предположительно считать, что уплотнение карманов формы при таком комплексном нагружении определяется именно действием этих ударов, а интенсивное прессующее нагружение дает общую высокую твердость всей формы.
Кроме этого, наличие подобного комплексного механизма на формовочной машине позволяет применять уплотнение форм как одновременным встряхиванием и прессованием, так и раздельным встряхиванием с последующим прессованием (либо с последующим одновременным встряхиванием и прессованием), а также и уплотнение одним чистым прессованием. Эти возможности делают современные формовочные машины с механизмами данного типа технологически весьма гибкими.
Обычно механизмы для одновременного встряхивания и прессования выполняются с прессовым цилиндром, развивающим давление на прессовой колодке 12–15 кгс/см2.
4.4. Основы расчета встряхивающих механизмов
При проектировании пневматических встряхивающих механизмов основной целью является выбор оптимальных конструктивных параметров, обеспечивающих наибольшую эффективность механизма. К таким параметрам относятся: площадь встряхивающего поршня, высота подъема рабочего стола, элементы воздухораспределения, расход сжатого воздуха на один удар встряхивания, сечениявпускныхивыпускных отверстий идр.
Эффективность встряхивающего механизма может быть оценена его производительностью, т.е. отдачей каждого кубиче-
80