РАСЧЕТ МНОГОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК

10.1 Проектирование подвода

При заливке форм через многоярусные литниковые системы, питаемые от общего стояка, наблюдается неравномерная подача металла через питатели, расположенные на различных уровнях. Поэтому проведению расчета должно предшествовать построение схемы устройства литниковой системы. Точки подвода питателей выбираются исходя из потребности подачи металла в соответствующие места отливок.

Расположение уровней питателей в крупных литейных формах при соединении их по схеме (рис. 10.1) принимается с учетом предотвращения возможности преждевременной подачи металла в форму через верхний ряд питателей.

Рис. 10.1 – Типовая схема устройства литниковой системы

При двухстороннем ответвлении литникового хода от прямого стояка хорошие результаты можно получить, если верхний ряд питателей будет расположен над нижним на расстоянии не менее 550 мм.

Желательно, чтобы обратный стояк минимально возвышался над верхним уровнем питателей. Это позволяет в заключительной стадии процесса заливки формы увеличить массовую скорость подачи металла именно через верхний ряд питателей.

При определении потребной площади поперечного сечения каналов многоярусной системы решающее значение имеет расчет площади поперечного сечения питателей I–го яруса, так как через эти питатели заливка ведется непрерывно.

Определение площади поперечного сечения питателей II–го яруса ведется таким образом, как будто I–й ярус отсутствует, и они должны принять участие в заливке при приближении к ним уровня металла в форме на расстояние не более 250 мм. Расчет ведется подобно выполненному для I–го яруса.

Аналогичным способом рассчитываются и питатели последующих ярусов литниковой системы.

10.2 Схема упрощенного расчета

Принципиальная схема упрощенного расчета многоярусной литниковой системы складывается из следующих положений.

1) Исходя из металлоемкости литейной формы, выбирают количество и емкость заливочных ковшей.

2) Заливка крупных литейных форм предусматривается с максимально возможной скоростью, для чего принимается максимально возможное количество стояков, через которые заливка ведется одновременно через стопорные стаканчики наибольших размеров.

Выбор диаметров стопорных стаканчиков d₀ и количества стояков производится прежде всего с учетом особенностей конструкции отливки, степени необходимости в форсировании заливки форм и возможности подвода питателей в требуемое место.

3) Диаметр прямого стояка принимается равным 1,3 d₀ при двухстороннем ответвлении литникового хода и 1,2 d₀ – при одностороннем ответвлении литникового хода.

4) При варианте подвода металла по схеме, изображенной на рис. 8, диаметр обратного стояка допускается на 20 – 30 % меньше размеров по сравнению с прямым стояком.

5) При одностороннем ответвлении литникового хода и расположении его аналогично схеме на рис. 10.1, диаметр обратного стояка принимается таким же, как и диаметр прямого стояка.

6) Диаметр литникового хода, соединяющего прямой стояк с обратными, принимается равным диаметру обратного стояка.

7) Суммарная площадь поперечного сечения питателей F_пит в нижнем ярусе литниковой системы принимается равной 1,2 – 1,3 площади поперечного сечения обратного стояка. В последующих ярусах F_пит принимается равной площади поперечного сечения литникового хода F_л.х.

Рис. 10.2 – Схема подвода металла

10.3 Количество ярусов литниковых каналов

Общее количество ярусов литниковых каналов устанавливается в зависимости от высоты отливки, ее конфигурации, принятой технологии формовки и наиболее желательных точек подвода металла.

Ориентировочно можно считать допустимым применение двухъярусных литниковых систем при общей высоте отливки 800ч2500 мм. При большей высоте отливки достаточно иметь на каждый метр высоты по одному ярусу литниковых каналов. Но расстояние между ними определяется не средним расчетным, а в зависимости от желательных мест подвода металла. Это расстояние ориентировочно может составлять от 800 до 2000 мм.

10.4 Количество и расположение стояков

Общее количество стояков устанавливается при расчете, а схема соединения их с отдельными ярусами литниковых каналов намечается заранее.

При двухъярусных литниковых системах желательно иметь самостоятельный подвод металла к каждому литниковому ходу, т.е. не соединять их между собой.

При трех– и четырехъярусных литниковых системах целесообразно соединять общими стояками два нижних яруса. Третий и четвертый ярусы также соединяются между собой.

10.5 Расчет многоярусных литниковых систем для форм, заливаемых из стопорных ковшей

а) При расчете многоярусных литниковых систем отливка условно разбивается на ярусы, исходя из технологически целесообразного положения мест подвода металла к отливке.

При подводе общим стояком ко всем уровням ярусы проектируются таким образом, чтобы верхняя плоскость каждого яруса находилась на 30–40 см ниже расположенного над ней уровня подвода металла (т.е. чтобы высота свободного падения струи из питателей каждого уровня не превышала 40–30 см).

б) Выбирается ковш необходимой емкости и количество стопоров.

в) Подсчитывается вес каждого яруса отливки G_н.я, G_с.я, G_в.я, (при трехъярусной литниковой системе).

г) Вычисляются промежуточные уровни металла в ковше, после заполнения нижнего, среднего и верхнего ярусов.

Для расчета используется формула:

, (10.1)

где m – число ковшей из которых одновременно производится заливка;

ΔH – высота слоя металла в ковше (ковшах), расходуемого на заполнение данного яруса, дм;

G_П – вес данного яруса отливки, кг;

D – средний диаметр ковша, дм.

Тогда , (10.2)

, (10.3)

. (10.4)

д) Для промежуточных уровней металла в ковше принимаются коэффициенты размывания стопорного стаканчика β_р, β’_р, β”_р, β’’’_р, и т.д.

е) Выбирается коэффициент расхода μ для первого яруса, по таблицам, при этом величина расхода для вышележащих ярусов снижается на 0,1 на каждый ярус.

ж) Подсчитывается узкое место литниковой системы для каждого яруса по формулам, т.е.:

– для начального момента заливки:

, см²; (10.5)

– для конечного момента заливки:

, см²; (10.6)

где – расстояние от верхней плоскости яруса до уровня подвода металла к вышележащему ярусу.

Из двух значений F принимается наибольшее сечение узкого места литниковой системы нижнего яруса. Для среднего яруса расчет ведется аналогичным образом, т.е.:

– для начального момента заливки:

, см²; (10.7)

– для конечного момента заливки:

, см². (10.8)

Принимается наибольшее значение F. Для верхнего яруса производится аналогичный расчет.

з) При подводе металла на несколько уровней от общего стояка, когда начинают действовать питатели верхних уровней, продолжают подавать металл и питатели нижних уровней, причем коэффициент расхода для питателей низшего уровня больше, чем для верхнего. В этом случае расчет узкого сечения литниковой системы для каждого уровня производится следующим образом:

1) Для всех верхних уровней коэффициент расхода μ принимается меньше чем для нижнего уровня на 0,1–0,15.

2) Расчет узкого сечения для каждого из верхних уровней производится без учета одновременного действия литников нижних уровней, однако полученную величину сечения узкого места увеличивают в 1,2–2 раза (насколько это допустимо и желательно по условиям заливки данной формы).

и) Определив для данного уровня площадь самого узкого места литниковой системы, рассчитывают сечения всех элементов принимая их соотношения в пределах:

,

или

.

к) Если общий стояк подает металл к нескольким уровням, то площадь сечения стояка принимается наибольшей из расчетных для каждого из этих уровней.

10.6 Расчет многоярусных литниковых систем для форм заливаемых из поворотных ковшей

Основные положения по устройству многоярусных литниковых систем, изложенные ранее, сохраняются и для расчета при заливке из поворотных ковшей.

Для расчета литниковой системы составляется расчетная схема, исходящая из следующих положений:

а) Количество металла, проходящее через узкое место системы (верхнее сечение стояка F_АВ), обозначаемое Q_AB, должно равняться количеству металла Q_MN, проходящего через нижнее сечение питателя F_MN.

б) Обозначив скорость течения металла в сечениях AB и MN через V_AB и V_MN можем написать равенство:

V_AB ∙ F_АВ = V_MN ∙ F_MN,

где ;

.

в) Значения коэффициентов μ₁ и μ₂ с некоторым допущением, принимаем одинаковыми.

Тогда расчет площади поперечного сечения питателей 1 яруса определяется из уравнения:

; (10.9)

или при μ₁ ≈ μ₂

, см². (10.10)

Расчет площади поперечного сечения стояка F_AB определяем по формуле:

, см², (10.11)

где G ₁ – вес металла той части отливки, которая заполняется через питатели 1 яруса.

Аналогично производится расчет и для остальных ярусов литниковой системы, учитывая при этом расстояния между ними, устанавливаемые при разработке технологии.

Поиск по сайту: