Расчет оборудования для выбивки и очистки литья. Расчет эксцентриковой выбивной решетки

1. Расчет оборудования для выбивки и очистки литья

2. Расчет эксцентриковой выбивной решетки

Исходные данные
1.
Вес выбиваемых форм G, кН
Задача расчета: определение основных конструктивных параметров
решетки и расхода энергии на выбивку.

3.

Схема установки

4.

Методика расчета:
1. Число оборотов эксцентрикового вала
К
2g
nв
2 1 R e0
где К =1 … 2; R=0,15 … 0,20 (0,20 … 0,25);
е0= (15 … 25)10-3 Дж/Н (30 … 40) 10-3 Дж/Н
2. Эксцентриситет вала
g
1 R
r 2
cos 1 R
где =2 nв, =32030

5.

3. Мощность привода эксцентриковой решетки
gG 1 R
N
, кВт
1 R
где =0.8 … 0,9
Для безопочных форм коэффициент восстановления принимается равным
нулю
gG
N
, кВт

6. Расчет инерционной выбивной решетки

Исходные данные
1.
Вес выбиваемых форм G, кН
Задача расчета: определение числа оборотов вала вибратора, веса
дебалансных грузов, жесткости и размеров опорных пружин, а также
расхода мощности на выбивку.

7.

Схема установки

8.

1. Угловая скорость привода вала
1
2g
,
1 R
e0
рад / с
где е0 – удельная энергия удара, R – коэффициент восстановления
скорости
G реш
Gф
(0,8...1,0)Gф
Gф
2 Частота вращения приводного вала
nв
,
2
с 1

9.

3. Скорость транспортирования выбивных отливок по полотну решетки
а
(2...3) , м / с
tц
где а – размер кома (отливки), м; tц - цикл подачи кома на решетку, с
4. Величина дебаланса вибровозбудителя
D Aв
G реш
g
реш
1
2
,
Н м
Ав – величина амплитуды колебаний решетки:
Ав
1
sin
,
м
1 – вертикальная составляющая скорости решетки до удара:

10.

1 R 2 R
1
1 R
g
e, м / с
2
Где – фаза соударения, sin =0,8 … 0,9
5. Максимальное значение вертикальной составляющей возмущающей
силы вибровозбудителя
Pв max D 2 cos ,
Н
- угол направления возмущающей силы к вертикали (25 … 400)
6. Геометрические размеры вибровозбудителя – диаметр дебалансной
части Dв и эксцентриситет r, при котором обеспечивается требуемое
значение D

11.

12.

По выбранным значениям L и d определяют коэффициент
D
i L 1 d 3
где i – число дебалансных валов вибровозбудителя, 1 – удельная сила
тяжести материала вала, Н/м3
По графику =f( ) и соотношению r= d
исходных параметров вала = / реш
и
Dв=2(r+d/2) находят значения
7. Суммарная жесткость пружин
С
Gф G реш
g
2
реш
, Н/м
Жесткость одной пружины – С1=С/n (n – кол-во пружин 8 … 24)

13.

8. Поверочный расчет пружин на сжатие при максимальном усилии на
пружину
Pmax
Рmax
d п2
8 Dв К
,
G реш Gф
n
Н
,
Н
dп – диаметр проволоки пружины, м; Dв – диаметр витка пружины, м; К –
коэффициент учитывающий форму сечения, кривизну витков и
неравномерность распределения нагрузки (1,2 … 1,4) [ ]=(5 … 7)106Н/м2 –
допускаемое напряжение при пульсирующих нагрузках
9. Мощность электродвигателя привода решетки
gGф 1 R 1
N
102 1 R

14. Расчет установки для гидравлической выбивки стержней

Исходные данные
1.
2.
Производительность гидроустановки П, м3/с
Прочность стержневой смеси при выбивки ст, Па
Задача расчета: выбор основных параметров гидромонитора,
требуемый напор гидроустановки, расход воды с учетом
гидроудаления стержневой смеси, мощность электродвигателя
насосов и объем резервуара – отстойника.

15.

Схема установки

16.

1. Сила удара водной струи
Р рFс , Н
р=(2…10) ст
ст 150 106Н/м2
Fс
d c2
4
, см 2
Для установок высокого давления dc=0,004 … 0,008 м
Для установок низкого давления dс=0,012 … 0,027 м
2 Величина действительного скоростного напора струи ( в момент
встречи с поверхностью стержня)
Hg
Р
,
2
2 в Fc cos
м вод.ст.

17.

3. Скорость струи на выходе из сопла монитора
H g 2g
K
,
м/с
4. Величина расчетного скоростного напора струи на выходе ее из сопла
Hp
2
fL 12
fL1 22
,
2g
D 2g
D1 2 g
D1
2 1
,
D2
м/ч
м вод.ст.
D1
1
D2 3...5
5 Общий часовой расход воды гидроустановки (суммарная
производительность гидронасосов)
Qобщ П ст
S ст S шл
,
S шл
м3 / ч

18.

6. Общая мощность электродвигателей насосов установки
вQобщ H p
N дв Ку
, кВт
102
7. Объем резервуара отстойника
V
Qобщh0
0,42 0
,
м3
d 22 n в g
0
,
18 в
м/с

19. Расчет галтовочного барабана непрерывного действия

Исходные данные
1.
2.
3.
Вес отливки G, Н
Максимальный размер отливки, м
Диаметр D, длина рабочей части L барабана, м
Задача расчета: Определение критического числа оборота
барабана, продолжительность очистки, производительности
барабана, мощности электродвигателя

20.

Схема установки

21.

1. Центробежная сила, удерживающая отливку при вращении барабана
М 2
Р
, Н
R
где М – масса отливки, кг; - окружная скорость, м/с; R – радиус барабана, м
2 Окружная скорость
Rn
30
,
м/с
n – число оборотов барабана в минуту, об/мин
3 Критическое число оборотов барабана, об/мин
nкр
900
R
По опытным данным оптимальное число оборотов принимается на 30 –
40% меньше критического

22.

4. Угол определяющий точку отрыва отливки, град
Р G cos
2
Rn 2
откуда cos
gR 900
где G – сила тяжести отливки, Н
Угол радиуса, проходящего через точку отрыва с вертикальной осью
По опытным данным =35 … 400
Угол трения находят из выражения
f=tg
f – коэффициент трения между отливками и стенками барабана
Высота подъема отливки
H R R cos ,
м

23.

5. Смещение отливки от вертикальной оси в сторону наклона барабана
S H tg ,
м
где Н – высота подъема, м; - угол наклона барабана (обычно 2 … 5 град)
За один оборот барабана отливка сместится на величину S1=S n1
n – число подъемов и падений за один оборот барабана, 1,4 … 1,8 об/мин
Путь отливки с учетом наклона барабана (при 0= sin , м/с)
S1
2 02
H,
g
м/с
0 – скорость движения отливки вдоль барабана, м/мин

24.

За один оборот отливка сместится на величину
S1n1
S2
,
n
м
Общее смещение отливки за один оборот
S3=S1+S2
Путь отливки за 1 мин
S=S3n, м
6. Время нахождения отливки в барабане
L
t
,
S
мин
L – длина барабана, м (принять L=2D)

25.

7. Производительность барабана Q определяется
LG 60
Q
, т/ч
tl
l – длина рабочей части барабана, м; L – максимальный размер отливки, м
8. Поверхность перфорированной части барабана
A Dl 1 ,
м2
l1 – длина перфорированной части барабана ( по данным П.Н.Аксенова на
просеивание 1 т/ч смеси требуется 20 … 30 дм2 поверхности барабана
9. Пропускная способность перфорированной части
П=А/0,03 т/ч

26.

10. Мощность электродвигателя привода барабана
N
М б
,
кВт
М – момент, создаваемый относительно оси вращения барабана
М = (1-К) D 0,424 sin Q, H м
б – угловая скорость, с-1 (2,83 … 3,14)
КПД – 0,6 … 0,8

27. Расчет галтовочного барабана периодического действия для очистки отливок

Исходные данные
1.
2.
3.
Вес отливки G, Н
Максимальный размер отливки, м
Диаметр D, длина рабочей части L барабана, м
Задача расчета: Определение критического числа оборота
барабана, производительности барабана, мощности
электродвигателя

28.

Схема установки

29.

1. Частота вращения барабанов
21,2
3,14
n
, об / мин б
, 1/ с
R
D
23,2
3,40
n
, об / мин б
, 1/ с
R
D
Для барабанов
с диаметром D>0,7
Для барабанов
с диаметром D<0,7
2. Момент относительного вращения оси барабана
М = (1-К) D 0,424 sin Q, H м
К – коэффициент загрузки барабана (0,7 … 0,8)
- угол откоса отливок при вращении барабана (35 … 400)
D – диаметр барабана, м

30.

3. Мощность электродвигателя привода барабана
Nб
М б
,
кВт
б – угловая скорость барабана, с-1; - КПД привода (0,6 … 0,8)
4. Мощность электродвигателя привода скипового подъемника
N под
Q G ,
об
кВт
- скорость подъема ковша, м/с (0,03 … 0,04)
об – общий КПД механизма скипового подъемника (0,7 … 0,8)
G – сила тяжести загрузки барабана, Н
Q - сила тяжести скипа, Н (принять 6000Н)

31.

5. Расчет тормоза скипа
Необходимый тормозной момент
М т K т М ст
Кm – коэффициент запаса торможения (1,5 … 1,75)
Мсm – статистический момент груза на тормозном валу
M сm
(Q G) D0 c т
,
2 а m i p iзп
Нм
D0 – диаметр барабана по центру каната (0,25 м)
С – число ветвей каната, закрепленный на барабане (принять 2)
а – кратность полиспаста (а=2)
m – число полиспастов (m=2)
ip – передаточное число редуктора (31,5)
iзп – передаточное число зубчатой пары (3,5)

32. Расчет дробеметного аппарата

Исходные данные
1.
2.
Производительность аппарата по дроби П, кг/мин
Скорость выброса дроби из аппарата абс, м/с
Задача расчета: проверка правильности выбора основных
конструктивных параметров дробеметного колеса, определение
мощности электродвигателя.

33.

Схема установки

34.

1. Частота вращения ротора
np
2 R 2 1 f f 2
, с 1
где f – коэффициент трения дроби о лопатка (для круглой дроби – 0,12 … 0,16;
для колотой дроби – 0,25 … 0,3);
R – конструктивный радиус ротора, м
2 Диаметр отверстия для дроби в днище бункера
П
D 0,168
0, 4
,
м
- насыпная плотность дроби
3 Диаметр проходного сечения питающего патрубка
dм
П n0
17
10 n p
n0 – базовая скорость вращения (37,5 с-1)

35.

4. Внутренний диаметр импеллера на выходе
1=dn
5. Наружный диаметр импеллера
2= 1 + 2 л
л – толщина лопатки по радиусу (0,015 м)
6. Внутренний диаметр распределительной втулки dв выбирается из
условия обеспечения радиального зазора между импеллером и втулкой в
пределах (3 … 4)А , А – средний размер дроби
7. Размер окна втулки принимается в пределах 0,05 … 0,06 м.
8 Размер пакета дроби
d
П 0,2
,
60 n i b
м
i – число лопаток в импеллере (6); b – ширина лопаток импеллера (0,05);
n – число оборотов колеса

36.

Схема установки

37.

9. Радиус центра тяжести пакета дроби
m= 2 – а/3
10. Абсолютная скорость выхода дробинки с импеллера
0 02 U 02 ,
м/с
0 – радиальная скорость схода дробинки
0 2 n 12 22 ,
м/с
U0 – окружная скорость схода дроби
U 0 2 n rk ,
м/с

38.

11. Радиус окружности на котором произойдет встреча дробинки с рабочей
лопаткой колеса и углов
х и
x
U 0t 2 0 0t 2 ,
м
U 0t
x arctg
0 t
U 0t
arctg
57,3 t
0 t
/
Вычисления производится для различных промежутков времени и
сводится в таблицу.

39.

0,001
0,002
0,003
0,005
0,007
0,010
U0t, мм
11,8
23,6
35,4
59,0
82,6
118,0
0+ 0t,
мм
54,6
59,2
65,8
73,0
82,2
96,0
0, мм
55,9
63,6
74,7
93,9
116,6
152,0
х, град
12010
21040
28015
38055
45010
50050
0t, град
13045
26055
40040
67035
94030
135015
/ град
-1035
-5015
-12025
-28040
-49020
-84025
Путем графического построения траектории дробинки находят точку
встречи дробинки с очередной рабочей лопаткой колеса (смещенной
на угол 45 относительно лопатки импеллера) и значения радиуса х

40.

12. Радиальная и окружная скорости дробинки при встрече с рабочей
лопаткой
x 0 sin( x 0 ), м / с
U x x , м / с
где
U 0t
x arctg
0 t
arctg
0
U0
13. Радиальная и окружная составляющие скорости выхода дроби с
рабочей лопатки колеса
0 2 rk2 k2 x2 ,
U rk ,
м/с
м/с

41.

14. Абсолютная скорость выхода дроби с колеса
2 U 2 ,
м/с
15. Угол поворота колеса за весь период рабочего процесса
сум 0 х 2
сум
U 0 0
ln
m
U 0t
U
57
,
3
arctg
ln
0 0t U x x
57,3

42.

16. Мощность электродвигателя
1
N 1,3 П
r12 r22 b 10 3 2 ,
60
b – коэффициент, учитывающий ширину лопасти (0.1)
r1, r2 - внутренний и наружный лопасти, м
n
30
,
с 1
кВт