Оборудование литейных цехов

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................................................3

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР...............................................................................................................5

1.1 Виды лопастных смесителей.........................................................................................................5

1.2 Конструкция лопастного смесителя.............................................................................................9

2 РАСЧЕТ ГАЛТОВОЧНОГО  БАРАБАНА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ............................15 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основной особенностью стержневых смесей, отверждающихся без применения нагрева или другого внешнего воздействия, например без продувки газообразным катализатором, является обратная взаимосвязь между скоростью их отверждения и живучестью. Это обстоятельно выдвигает определенные требования к процессу смесеприготовления. Во-первых, процесс приготовления смеси должен быть кратковременным (3...30 с), и, во-вторых, смесь должна использоваться немедленно после приготовлении.

Применительно к условиям приготовления формовочных смесей процесс смесеобразования может  быть условно разделен на собственно перемешивание и обволакивание, которые в зависимости от режима совершаются последовательно или  одновременно. Смесеобразованию обычно сопутствуют весьма важные в технологическом  отношении физико-химические явления.

Так, при смешивании песка  со связующим ее молекулы ориентируются определенным образом по отношению к ионам, расположенным на поверхности зерен кварца, покрывая их слоем смолы. При сближении зерен песка смоляные оболочки вступают в электростатическое взаимодействие, связывая между собой эти зерна.

Очевидно, что для прочного связывания зерен между собой  необходимо распределить смоляные частицы по всей их поверхности, что возможно при сближении зерен и перемещении их в контакте со связующим веществом.

В идеальном случае при  смешивании каждое зерно песка должно быть окружено оболочкой связующего вещества. Этого можно достигнуть различными методами, в том числе  и перетиранием смеси.

Интенсивность покрытия (обволакивания) определяется физико-химическими свойствами компонентов, конструкцией рабочих  органов смесителя и числом уплотнений и разрыхлений каждого элемента смеси в единицу времени.

Основным узлом в каждой смесеприготовительной установке  является смеситель.

Существует множество  типов литейных смесителей, которые  по характеру работы можно разделить  на две большие группы:

1) смесители циклического (периодического) действия;

2) смесители непрерывного  действия.

В смесителях циклического действия материал перемешивается отдельными порциями (замесами). Каждая новая порция может быть загружена в смеситель  лишь после выгрузки из него предыдущего  замеса. Это позволяет регулировать длительность цикла перемешивания  в зависимости от состава и  назначения приготовляемой смеси.

В смесителях непрерывного действия загрузка, перемешивание и  выгрузка готовой смеси ведутся  одновременно и непрерывно. Машины этого типа более экономичны и  легче автоматизируются. Смесители  циклического действия, в основу которых  положена жесткая программа, определяющая последовательность, характер и продолжительность  отдельных операций, требуют применения различного рода дозаторов и других устройств, обеспечивающих получение  заданного состава смеси и  периодическую выдачу готового замеса. Автоматика таких смесителей включает большое количество исполнительных механизмов, различных приборов пневмо- и электроаппаратов и других устройств.

Осуществление принципа непрерывности  в смесеприготовительных установках (непрерывность загрузки материалов, их смешивания получения информации о ходе процесса и качества смешивания, непрерывность регулирования влажности  смеси, непрерывность ее выдачи в  готовом состоянии) является основным условием надежной и полной автоматизации  процесса приготовления смеси.

По конструктивным признакам  машины для приготовления стержневых смесей можно подразделить на смешивающие  бегуны одинарные и сдвоенные, центробежные, лопастные, а также смесители  других типов.

 

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

 

1.1 Виды лопастных смесителей

 

Анализ существующих аналогов оборудования для приготовления  стержней начнем с рассмотрения лопастных  смесителей непрерывного действия.

Лопастной смеситель непрерывного действия имеет особо высокую  производительность, так как у  него можно исключить из общего цикла  время, идущее на непроизводительные операции, связанные с загрузкой материалов и выгрузкой готовой смеси. Непрерывность  действия смесителя позволяет надежно  автоматизировать весь комплекс смесеприготовительных  операций.

Загруженные материалы и  смесь непрерывно перемещаются вдоль  корыта. Твердый компонент – кварцевый  песок – загружается в головной части смесителя (зона сухого перемешивания), жидкие – катализатор, связующее – на среднем участке (зона увлажнения). Эффективность перемешивания и свойства смеси зависят от порядка ввода компонентов связующей композиции. Как правило, сначала вводят катализатор, затем связующее. Это объясняется тем, что катализатор вследствие малой вязкости и хорошего смачивания легко покрывает зерна наполнителя и создает условия для более равномерного распределения связующего. Соответственно при таком порядке достигается максимальная прочность. Окончательное перемешивание происходит на самом длинном участке смесителя, в его конце, ближе к выгрузочному отверстию (зона влажного перемешивания).

Основной особенностью стержневых смесей, отверждающихся без  применения нагрева или другого  внешнего воздействия, например без продувки газообразным катализатором, является обратная взаимосвязь между скоростью их отверждения и живучестью. Это обстоятельно выдвигает определенные требования к процессу смесеприготовления. Во-первых, процесс приготовления смеси должен быть кратковременным (3...30 с). и, во-вторых, смесь должна использоваться немедленно после приготовления.

Для приготовления  холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей наиболее широко применяют шнековые и лопастные смесители непрерывного действия, обеспечивающие достаточно высокое качество перемешивания компонентов смеси.

Конструкция смесителей состоит из следующих основных частей: основания, смесительной камеры с приводом, дозатора песка, дозаторов жидких компонентов  и системы управления.

Смесительная  камера представляет собой желоб, в  котором находится шнек, т. е. вал  с лопастями, расположенными по винтовой линии. При вращении шнека компоненты смеси одновременно перемешиваются и транспортируются вдоль оси шнека, а затем выгружаются из смесительной камеры.

В настоящее время  в литейных цехах работают смесители  моделей 4731, 4727, 4737 и 4732 производительностью  соответственно 1,0; 3,5; 6,0 и 16,0 т/ч. В гамму этих смесителей входят четыре базовые модели 19641, 19653, 1655 и 19657 соответственно производительностью 1,0; 2,5; 6,3 и 16 т/ч. Смесители такого типа имеют две параллельные смесительные камеры для раздельного смешивания песка с отвердителем и связующим и третью смесительную камеру, расположенную вертикально для окончательного перемешивания смеси. Они предназначены для приготовления песчано-смоляных ХТС.[1]

 Преимуществами  таких смесителей являются возможность  приготовления смесей с небольшим  циклом твердения, резкое сокращение  потерь смеси, особенно при необходимости подачи ее небольшими порциями и при продолжительных остановках смесителя в процессе работы. Этот тип смесителей наиболее современный, с наибольшими технологическими возможностями, хотя по конструктивному исполнению более сложный.

Все смесители  гаммы могут быть оснащены дополнительным дозатором порошкообразных добавок, двойной насосной системой для автоматического переключения работы смесителя с приготовления облицовочной смеси на наполнительную. Наличие указанных дополнительных устройств позволяет существенно расширить технологические возможности и область применения смесителей.

Параметры	Модель смесителя
	19665	19675	19677
	одноплечий	двуплечие
Режим работы	Наладочный, непрерывный
Диапазон регулирования  производительности, т/ч	2,5-6,3	2,5-6,3			6,3-16
Радиус действия, м	1800	5000			5000
Угол поворота первого плеча, град.	-	270			270
Угол поворота второго плеча, град.	240	300	300
Габариты, мм
Длина	4200	7200		7200
Ширина	1130	1130		1130
Высота	3200	3500		3500
Масса смесителя, кг	2340	4550		4850
Общая масса, кг	2700	5380		5400

Таблица 1.1 – Характеристики некоторых моделей смесителей.

 

Типичным представителем смесителей этого класса является смеситель  модели         19655 (рисунок – 1.1).[2]

Следовательно, в конструкции проектируемого смесителя (для приготовления стержневой смеси) необходимо предусмотреть двухконтурную  насосную  систему подачи связующего и катализатора в камеру смешивания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 - Смеситель для приготовления ХТС модели 19655.

 

На рисунке 1.2 представлен, преимущественно используемый в промышленности, смеситель шнекового (винтового) типа. К основным элементам конструкции относятся смесительная камера, один или два смешивающих вала с лопатками и приводом, дозаторы для подачи компонентов, расходные емкости и система управления для работы в различных режимах (автоматическом, полуавтоматическом, наладочном). Частота вращения вала обычно задается в интервале от 70 до 150 об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Рисунок 1.2 - Смеситель непрерывного действия (завод «Литмаш» г. Павлоград).

В данной модели можно выделить следующие особенности: компоновка смесителя достаточно удобная (смеситель  двуплечий и поэтому имеет  достаточно широкий радиус действия, но он однорукавный и поэтому качество перемешивания составляющих стержневой смеси не высокое).

При производстве крупных  отливок, когда комбинируются смеси  с различными наполнителями, а также  при использовании в составе  ХТС отработанных смесей и регенерата, установки непрерывного действия должны обеспечивать возможность изменения  состава наполнителя и собственно состава смеси. Для этого предусматривают  двойной бункер для наполнителей с двумя дозаторами и автоматическую систему переналадки дозирующих устройств на два или три состава  смесей. Такая установка представлена на рисунке 3. Возможна также комбинированная  работа двух автоматических установок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.3 - Смеситель непрерывного действия для работы с двумя наполнителями.

 

Рассматриваемый смеситель  удобен для крупного литья, поскольку  позволяет использовать регенерат  смеси и свежую смесь, которые  одновременно поступают в камеру смешивания, но он однорукавный и одноплечий, а в проектируемой конструкции  целесообразно будет применить  два рукава и камеру предварительного смешивания. 

При плацевой организации производства на стержневом участке, когда стержневые ящики расположены на большой площади, установки выполняются двухкамерными рукавного типа. Такой вид установки представлен на рисунке 1.4.

Первая камера может быть только транспортной, подающей песок, вторая – смесительной. В другом варианте в первой камере песок смешивается  с катализатором, во второй – в  эту базовую смесь вводится связующее. При единичном характере производства, в цехах, где затруднена или экономически неоправданна реконструкция и организация поточного производства, двухкамерные установки широко используются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.4 - Двухкамерный смеситель непрерывного действия.

 

1.2 Конструкция лопастного смесителя

 

Для приготовления холоднотвердеющих  песчано-смоляных смесей наиболее широко применяют шнековые смесители непрерывного действия, обеспечивающие достаточно высокое качество перемешивания компонентов смеси. Максимальные значения прочности смеси, как правило, достигаются при продолжительности перемешивания до 0,5 мин в смесителях непрерывного действия и до 1 мин в смесителях периодического действия.[4]

Конструкция смесителей состоит  из следующих основных частей: основания, смесительной камеры с приводом, дозатора песка, дозаторов жидких компонентов  и системы управления. Смесительная камера (рис. 1.5) представляет собой желоб, в котором находится шнек 3, т. е. вал 1 с лопастями 2, расположенными по винтовой линии. При вращении шнека компоненты смеси одновременно перемешиваются и транспортируются вдоль оси шнека, а затем выгружаются из смесительной камеры. Современные конструкции шнековых смесителей позволяют обслуживать значительные производственные площади, подавая смесь непосредственно в стержневые ящики, что существенно в связи с ограниченной живучестью холоднотвердеющих смесей.

 

 

 

1 – вал;  2 – лопасти; 3 – шнек

Рисунок 1.5 - Смесительная камера шнекового смесителя непрерывного действия.

 

Устройство смесителей этого  ряда рассмотрим на примере смесителя модели 19655 производительностью 6,3 т/ч. Он предназначен для приготовления песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей  в режиме непрерывной или периодической работы в условиях единичного и серийного производства отливок. Смеситель состоит из основания 1, рычага поворотного 2, камеры предварительного смешивания 4 с приводом, камеры окончательного смешивания (вихревой головки 3) с приводом, дозатора песка 5 с разделителем потока, трубы поворотной 6 гидропневмооборудования и электрооборудования 7 (рис. 1.6). Вращение валов смесителя осуществляется от привода мотор-редуктора МЦ2С-80-112, установленного на раме. Камера предварительного смешивания сверху закрывается крышкой. Смонтирована камера предварительного смешивания с приводом на верхнем фланце поворотного рычага.[3]