Технология и оборудование литейного производства (стр. 6 из 10)
Математическое моделирование импульсной головки.
В основу математического расчета конструктивных параметров головки низкого давления положены следующие соотношения [4], [5]:
1) объема опоки Vo к объему ресивера головки Vp
[4]гдеZ=0,09…0,12для импульсной головки высокого давления
Z=1…3для импульсной головки низкого давления
2) площади выпускного отверстия ресивера FВО к площади опоки Fоп
,[5]где
=0.025…0.043для импульсной головки высокого давления =0,15…0,2для импульсной головки низкого давления4) объема полости рассекателя Vрас к объему опоки Vо
,[6]где
=1,6…2,4для импульсной головки высокого давления =0,04…1,5для импульсной головки низкого давленияДля проведения расчетов предоставим упрощенные конструкции известных импульсных головок [5], [6]. Импульсную головку низкого давления опишем как прямоугольную емкость по площади соответствующую уплотняемой опоке Fо , по объему Vp=(1…3)V0 , с множеством выпускных отверстий FВО в нижней части емкости, соединяемой с опокой. Схема импульсной головки высокого давления более сложная, имеет в основании пустотелую плиту- рассекатель с множеством выпускных отверстий FВО для прохождения воздуха из рассекателя в опоку. По площади плита-рассекатель соответствует площади уплотняемой опоки, а по объему Vрас=(1,6…2,4) V0. Сверху на плите-рассекателе расположен цилиндр-ресивер (один, два или более), внутренняя полость которого отсекается от полости рассекателя клапаном [1], [2], [4].
Для создания математической модели используем алгоритмическую форму, т. е. запись соответствующей модели и выбранного численного метода решения в форме алгоритма.
Расчет головки давления начинаем с выбора объема ресивера головки Vp , зависящего от Z (чем больше объем уплотняемой опоки, тем больше Z). Запись проведем следующим образом :
гдеa,b- ширина и длина опоки, м
h- изменяемая высота опоки от 0,2 до 0,4 м в каждом типоразмере опоки.
Оптимальный расчет ведем по следующей схеме. Если
, то Z=0,09 и все параметры головки будут рассчитаны для объема ресивера 
, расчет ведем пока 
, после чего прекращаем, т.е. необходимо изменить вводимые параметры опоки, либо пересмотреть технологию изготовления отливки.В расчет параметров головки входит определение оптимальных размеров выпускного отверстия из ресивера в рассекатель Dвып равного диаметру клапана и хода поршня клапана H. Для определения Dвып представим объем ресивера импульсной головки высокого давления как объем цилиндра, т.е.
,где Dв- внутренний диаметр ресивера,
Hp- высота ресивера.
Если принять, что Dвып=0,5Dв, Hp=Dв, а
тогда 
, а 
.Ход клапана (H) ограничим так, чтобы над клапаном сохранялась дополнительная емкость, работающая на запирание клапана и предупреждение его преждевременного открытия, т.е.
.Оптимальные размеры a, b, h, Dв, Hp, Dвып, H выводим на печать и переходим к проверочной части расчета корпуса импульсной головки на прочность.
Подбираем материал для корпуса ресивера, проверочные расчеты ведем с учетом допускаемого предела прочности на растяжение
. Если соблюдаются соотношения Р 
>Р 
и Р 
>Р 
, где Р и Р - допускаемые давления на стенки и днище сосуда, Р - рабочее давление, необходимое для уплотнения смеси, то выбранная конструкция работоспособна; если соотношения не соблюдаются, то выбирается другая марка материала с более высоким 
( 
или 
). В блок-схеме использованы обозначения: 
- коэффициент прочности сосуда; С - прибавка на коррозию; R 
- радиус контакта клапана с седлом головки, т. е. радиус выпускного отверстия; 
- высота клапана, необходимо учесть, что R и выбираются по априорным данным [2] и составляют, м,R
=0,05...0,08; = 0,1...0,15и зависят от давления в импульсной головке Р
.т.е. чем выше давление, тем меньше размеры; d - диаметр отверстия, соединяющего полость головки с атмосферой; S и S - толщины днища и корпуса головки; К - эмпирический коэффициент [3].Математическое моделирование колонн
Математическое моделирование колонн подразумевает объяснение конструкции, функций, т.е. аналитическое моделирование и алгеброическое выражение на основе, которого можно проверить на прочность любую колонну, т.е. цифровое моделирование.
1)аналитическое моделирование колонн.
Колонны осуществляют конструктивную и силовую связь траверсы со станиной. Колонны воспринимают усилие прессования, передавая его станине. На колонны действует вес траверсы и других деталей, укрепленных на траверсе и колоннах. Колонны могут быть различные : круглые, квадратные, в виде уголка, швелера и т.д. .
2)цифровое моделирование колонн.
Цифровой моделью для выбора и расчета сечения колонн и проверки его на изгиб является уравнение:
где
σ
- расчетное наибольшее по абсолютной величине напряжение в опасном сечении, МПа;[σ]р - допускаемое напряжение на растяжение материала траверсы, МПа [18];
G
- вес нагружающих частей (сюда входят: усилие траверсы, дозатора, прессовой колодки или много плунжерной головки и т.д.), кг,1 - расстояние, на котором действует нагрузка относительно опоры, мм;
h - высота сечения, мм;
I - момент инерции элементов сечения.
Математическое моделирование станины и траверсы
При математическом моделировании траверсы и станины, используем различные методики: - аналитическое моделирование; цифровое моделирование.
Рассмотрим каждый вид моделирования отдельно.
1) аналитическое моделирование станины и траверы.
Станина представляет собой литую деталь коробчатого, сечения, разделенную на ряд сообщающихся между собой отсеков. Станина выдерживает все нагрузки, которые на нее оказывают. Станина имеет прямоугольный вид. Машина имеет три позиции. На первой позиции и на третьей станина имеет полость, в которой располагаются цилиндр (подъемный). В станине машины имеются также гнезда, выполненные в виде цилиндрических приливов и служащие для крепления четырех колонн.
Траверсы могут быть различными: поворотные, неповоротные и т.д. траверса, как и станина, представляет собой сложную литую деталь коробчатой формы. Угловые цилиндрические приливы служат для крепления траверсы к колоннам. Усилие импульса воспринимается приливом. Траверса формовочной машины служит для крепления головки и воспринимает усилие импульса, передавая его на колонны. Воспринимая большую силу импульса и работая на изгиб, траверса имеет большой момент сопротивления. Неподвижные импульсные траверсы укрепляют на двух, трех, четырех колоннах. Опока, наполненная формовочной смесью, подводится под траверсу и оказывает усилие на нее при помощи цилиндра.