Проектирование литниковой системы.
Литниковая система - это система каналов и устройств подвода жидкого металла в полость литейной формы. Правильная конструкция литниковой системы обеспечивает: непрерывную подачу расплава в форму; улавливание шлака и других неметаллических включений; создания направленного затвердевания отливки; минимальный расход металла на литниковую систему; отсутствие разрушений формы вследствие большой скорости и неправильного направления потока жидкого металла.
Схема литниковой системы.
1- чаша; 2 - сток; 3 -шлакоуловитель; 4 - питатель; 5 - отливка
При расчете литниковых систем для мелких и средних отливок из серого чугуна используются рекомендуемые соотношения площадей питателей, шлакоуловителя и стояка.
∑Fпит : Fшл : Fст = 1 : 1,1 : 1,15 (1)
Задача определения точных размеров литниковой системы в каждом конкретном случае является трудновыполнимой вследствие сложности процессов, протекающих при заполнении формы расплавом. По этой причине на практике используют упрощенные методы.
Расчет литниковой системы по способу Озанна-Диттера
Прежде всего, находят суммарное сечение питателей, а затем размеры остальных элементов литниковой системы - стояка и шлакоуловителя, используя соотношение (1).
В приведенной работе рассчитывается литниковая система для изготовления N
отливок в литейной форме (N=4).
4Fпит : Fшл: Fст = 1 : 1,1 : 1,15 (2)
Суммарное сечение питателей находят по формуле:
,
см2
(3)
Так как N=4, то формула (2) примет вид
,
где G - масса отливки, г (в нашем случае G=2090 г); ρ – плотность расплава, г/см3 (для
расплавленного чугуна ρ=7г/см3); t – продолжительность заливки, с; μ – коэффициент
расхода (μ=0,34); g – ускорение свободного падения, см/c2 (g = 981 см/с2); Hр –
расчетный статический напор, см; t - продолжительность заливки, c.
Fшл = 1,1∙4∙ Fпит Fст = 1,15∙4∙ Fпит
Статический напор Hр равен высоте верхней опоки H, так как отливки расположена в нижней полуформе равен Hр= Н [1].
Продолжительность заливки формы тонкостенных отливок, сложных по конфи-гурации отливок со стенками толщиной 2,5…15 мм и до 450 кг, определяется по формуле
,
с
где G - масса отливки (G=2,09кг, ранее было найдено), N - число отливок в форме (N=4), S - коэффициент, учитывающий толщину стенок отливки. Значение этого коэффициента находиться по таблице 16.
Зависимость коэффициента s от толщины стенки отливки
-
Толщина стенки отливки, мм
2,5 - 3,5
3,5 - 8,0
8-15
Коэффициент, S
1,68
1,85
2
,2
Коэффициент
S=2,2,
т. к. наша толщина стенки входит в
промежуток 8 - 15мм. Рассчитаем время
заливки t=2,2·√(2,09∙4)=6,36
с.
Hp - расчетный статический напор, см. Расчет статического напора:
а) Hp=H, P=0 - заливка сверху;
б) Hp=H-C/8 (данная схема применима в нашем случае);
в) Hp=H-C/2 - сифонная заливка;
Напомню, что для нашего случая высоту верхней опоки принимаем H=150мм, Hp= H.
Получим: Hp=150мм = 15см.
Для упрощения коэффициент μ для тонкостенных отливок, принимаем μ = 0,34.
Зная все величины, найдем площадь сечения питателя:
Так как 1,1Fпит =Fшл , найдем Fшл=3,22см2∙1,1=3,54 см2.
Расчет геометрических параметров питателя
Питатель в поперечном сечении имеет форму трапеции.
Разница между большим и меньшим основанием трапеции составляет 1…2 мм. Поэтому, приняв меньшее основание за a=х, большее основание будет равно b=х+2. Отношение высоты трапеции к большему основанию равно 0,5…0,6. Тогда h=(x+2)/2. Данные соотношения верны и применимы ко всем вариантам задания.
Из геометрии: площадь трапеции равна: F=(a+b)h/2=(x+(x+2))·((x+2)/2)/2=0,5x2+1,5x+1
Приравняем получившееся уравнение к ранее найденной площади сечения питателя и найдем x.
0,5x2+1,5x+1=80 .x1,2≈11,2мм
Расчет геометрических параметров шлакоуловителя
Шлакоуловитель в поперечном сечении имеет форму трапеции.
Разница между большим и меньшим основанием трапеции составляет 1…2 мм. Поэтому, приняв меньшее основание за a = х, большее основание будет равно b=х+2. Отношение высоты трапеции к большему основанию равно 1,0…1,1. Тогда h=x+2.
Из геометрии: площадь трапеции равна: S=(a+b)h/2=(x+(x+2))·(x+2)/2=(x2+3x+2)
Приравняем получившееся уравнение к ранее найденной площади сечения шлакоуловителя и найдем x.
x2+3x+2=354; x ≈ 17,3мм
Расчет геометрических параметров стояка
С
ток
обычно имеет форму усеченного конуса
с уклоном 3º…5º. Вертикальный стояк
имеет круглое сечение. Диаметр его в
нижнем основании Dн=√4Fст/π
.
Так как 1,15Fпит=Fст => Fст=1,15∙3,22 см2=3,7 см2.
Н
айдем
Dн=√4Fст/π=√4·3,7см2/3,14=21,7
мм.
Имея соотношение Dв=(2,7…3,0)·Dст, приняв dст=x, получим:
Из геометрии:
Выразим из этого соотношения х:
подставив все известные нам значение, найдем значение х.
x=2,92см