Выбор литниковой системы

Введение

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы гидродинамики»

Тема: «Расчёт литниковой системы отливки из серого чугуна»

Выполнил:		Слушатель гр. 2 05 3 03 Линкевич В.В.
Проверил:		Скворцов В.А., к.т.н., доцент

Минск 2014

В контрольной работе приведены расчёты литниковой системы отливки аппарата направляющего насоса ЦНС-38. Материал отливки – чугун СЧ-20 ГОСТ 1412-85, масса отливки – 6 кг. В работе использованы выдержки из нормативной документации.

Работа предназначена для студентов изучающих литейное производство.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.. 4

1 ВЫБОР ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ... 4

2 РАСЧЁТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ... 6

Заключение.. 10

Литейное производство – один из старейших и до настоящего

времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для машиностроения, а также приборостроения других отраслей народного хозяйства. Это обусловлено тем, что с помощью литейной технологии можно получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, массой от нескольких граммов до сотен тонн. При этом получение отливок высокого качества в значительной мере определяется хорошо проработанной технологией их изготовления. Поэтому будущий специалист в области литейного производства должен уметь

разрабатывать литейную технологию, вести технологическую документацию, принимать обоснованные решения при проектировании и совершенствовании технологического процесса.

Для предприятий большое значение имеет комплексная механизация производственного процесса, при которой ручной или частично механизированный труд заменяется системой взаимно дополняющих друг друга машин, обеспечивающих высокую производительность труда и создающих условия для автоматизации производства.

Литниковая система — система каналов и устройств для подвода в определенном режиме жидкого металла в полость литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании. Литниковую систему размещают по разъему литейной формы и вне разъема.

Литниковая система предназначена для заполнения полости формы жидким металлом и наряду с другими факторами должна обеспечивать получение качественной отливки.

В зависимости от способа подвода металла в форму можно выделить следующие литниковые системы: боковую с подводом металла по плоскости разъема, сифонную, дождевую, комбинированную, ярусную и др.

Наибольшее распространение (как наиболее простые) получили боковые литниковые системы с подводом металла по плоскости разъема. Исходя из конструкции детали (см. рис. 2), такую систему будем использовать и мы.

Далее определим плоскость разъёма формы (см. рис. 1).

Рис. 1. Разъём модели

Рис. 2. Аппарат направляющий

2 РАСЧЁТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

Для отливок из серого чугуна используются заполненные литниковые системы. Вначале определим суммарную площадь поперечного сечения самого узкого элемента литниковой системы:

∑F=m₀/(ρ t μ(2 gH_δ)^0,5),

где m₀ – масса отливок в форме, кг;

ρ – плотность расплава, кг/м3 (~ 6800 кг/м3);

t – продолжительность заливки, с;

μ – коэффициент расхода;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

Hp – расчетный статический напор, м.

Рис. 3. Положение отливки в форме

Расчетный статический напор при подводе металла по плоскости разъема (рис. 3) определяют из соотношения

Hp=H-P²/(2C),

После подстановки данных в формулу имеем:

Hp=105+31-(31²/(2*51))=126,6 мм.

Продолжительность заливки

t=S*G^0,5,

где S – коэффициент площади стенки, при толщине стенки 8-15 S=2,2.

Отсюда

t=2,2*(6*1,3)^0,5=6,14 с.

Найдём суммарную площадь поперечного сечения самого узкого элемента литниковой системы.

∑F=(6*1,3)/(6800*6,14*0,5*(2*9,82*0,1266)^0,5)=2,37*10^-4 м²

Площади поперечного сечения шлакоуловителя и стояка находятся из соотношения: ∑Fпит: ∑Fшл: ∑Fст = 1: 1,2: 1,4. Отсюда имеем:

Fшл=2,37*10^-4*1,2=2,84*10^-4 м²;

Fст=2,37*10^-4*1,4=3,318*10^-4 м².

Для облегчения попадания струи расплава в стояк используют литниковые воронки и чаши. Применение конкретного элемента зависит от расхода расплава в литниковой системе. При расходах, меньших или равных 5 кг/с для чугуна, или 0,725 л/с для любого сплава, применяют обычную литниковую воронку.

При машинной формовке литниковая воронка представляет собой усеченный конус, который формуется в верхней полуформе моделью, закрепленной на прессовой плите.

Размеры литниковой воронки определяются из схемы на рис. 4.

Рис. 4. Определение размеров литниковой воронки

Верхний диаметр стояка d_ст.в определяется из уравнения

d_ст.в = d_ст ± Htgα,

где H – высота стояка, мм;

α – угол литникового уклона стояка;

D – диаметр воронки, мм;

H_вt – высота воронки, мм;

d_ст – расчетное значение диаметра стояка, как элемента литниковой системы, мм.

Объем литниковой чаши можно определить по приближенной формуле

V_ч = 400m_с^1,25;

где m_с – расход металла через литниковую чашу, кг/с.

V_ч = 400(7,8/6,14)^1,25=484 см³.

Отсюда найдём размеры литниковой чаши

V_ч=(πH(R²+Rr+r²))/3;

H=2R=6r;

V_ч=2πr(6r²+6r²+r²);

V_ч=26πr³;

484000=81,7r³;

r=(484000/81,7)^1/3=18 мм.

Отсюда нижний диаметр чаши d_ст.в =18*2=36 мм.

Верхний диаметр чаши D=3 d_ст.в =3*36=108 мм.

Высота чаши H=D=108 мм.

Выбираем чашу воронку №4, где D=H=90 мм, d=30 мм.

Найдём высоту шлакоуловителя. Известно, что соотношение сторон сечения шлакоуловителя по отношению к наименьшей ширине х, высота 1,25х, нижняя ширина 1,25х.

F_шл=1,56х²;

284=1,56* х²;

х=(284/1,56)^0,5=13,5 мм.

Найдём массу стояка

m_ст=F_ст*Н_ст*ρ;

m_ст=F_ст*(Нр-90-13,5)*ρ;

m_ст=(332*(127-90-13,5)/10^-9)*6800=0,05 кг.

Найдём массу шлакоуловителя

m_шл=F_шл*L_шл*ρ;

m_шл=284*65*6800/10^-9=0,126 кг.

Найдём массу питателя

m_пит=F_пит*L_пит*ρ;

m_пит=237*45*6800/10^-9=0,07 кг.

Произведём перерасчёт площади поперечного сечения питателя

F_пит’=(6+0,25)/(6800*2,2*6,25^0,5*0,5*(2*9,82*0,1266)^0,5)=2,12*10^-4 м²

Площади поперечного сечения шлакоуловителя и стояка составят:

Fшл’=2,12*10^-4*1,2=2,24*10^-4 м²;

Fст’=2,12*10^-4*1,4=2,97*10^-4 м².

Найдём массу стояка

m_ст^'=F_ст^’*Н_ст*ρ;

m_ст^’=(297*(23,5)/10^-9)*6800=0,05 кг.

Найдём массу шлакоуловителя

m_шл^’=F_шл^’*L_шл*ρ;

m_шл^’=224*65*6800/10^-9=0,1 кг.

Найдём массу питателя

m_пит^’=F_пит^’*L_пит*ρ;

m_пит^’=212*45*6800/10^-9=0,07 кг.

Произведём окончательный перерасчёт площади поперечного сечения литниковой системы

F_пит’’=(6+0,22)/(6800*2,2*6,22^0,5*0,5*(2*9,82*0,1266)^0,5)=2,12*10^-4 м²

Площади поперечного сечения шлакоуловителя и стояка составят:

Fшл’’=2,12*10^-4*1,2=2,24*10^-4 м²;

Fст’’=2,12*10^-4*1,4=2,97*10^-4 м².

Найдём массу стояка

m_ст'’=F_ст’’*Н_ст*ρ;

m_ст’’=(297*(23,5)/10^-9)*6800=0,05 кг.

Найдём массу шлакоуловителя

m_шл’’=F_шл’’*L_шл*ρ;

m_шл’’=224*65*6800/10^-9=0,1 кг.

Найдём массу питателя

m_пит’’=F_пит’’*L_пит*ρ;

m_пит’’=212*45*6800/10^-9=0,07 кг.

Заключение

В контрольной работе была рассчитана литниковая система отливки аппарата направляющего насоса ЦНС-38 из серого чугуна.

Выбран тип литниковой системы горизонтальный с подводом металла по плоскости разъёма. Для заливки выбрали систему с одним питателем.

Использовалась литниковая чаша в виде усечённого конуса, размеры которой приведены выше.

Исходя из расчётов минимальная площадь поперечного сечения питателя – 212мм², шлакоуловителя – 224 мм², стояка – 297 мм².
ЛИТЕРАТУРА

1. Михальцов, А.М.

Технология литейной формы: учебно-методическое пособие для практических занятий и курсового проектирования для студентов направления специальности 1-42 01 01-01 01 «Литейное производство черных и цветных металлов» / А.М. Михальцов. – Минск: БНТУ, 2011. – 109 с.

2. Кукуй Д.М., Скворцов В.А., Эктова В.Н.

Теория и технология литейного производства. – Мн.: Дизайн ПРО, 2000. – 416 с.: ил.

Дата добавления: 2014-11-29