Гидравлическое моделирование и разработка методики расчета литниковых систем для чугунных отливок, изготовляемых в безопочных формах с вертикальной плоскостью разъема тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.04, кандидат технических наук Мешков, Валентин Павлович

• Мешков, Валентин Павлович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мешков, Валентин Павлович

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор конструкций литниковых систем, применяемых для формы с вертикальным разъемом, и методик их расчета.

1.1. Особенности получения отливок в форме с вертикальной плоскостью разъема.

1.2. Анализ конструкций элементов литниковых систем для форм с вертикальным разъемом.

1.2.1. Анализ конструкций литниковых заливочных чаш и воронок.

1.2.2. Анализ конструкций стояков.

1.2.3. Анализ конструктивных исполнений шлакоуловителей.

1.2.4. Анализ конструкций питателей.

1.2.5. Анализ конструктивных исполнений угола выхода потока из стояка.

1.2.6. Анализ мест подвода металла к отливке.

1.2.7. Анализ методов обеспечения необходимой вентиляции формы с вертикальной плоскостью разъема.

1.3. Анализ существующих методик расчета литниковых систем для форм с вертикальным разъемом.

1.4. Постановка задачи и цель работы.

Глава 2. Теоретический метод расчета литниковых систем для форм с вертикальной плоскостью разъема.

Глава 3. Методика проведения экспериментальных исследований.

Глава 4. Исследование литниковых систем методом моделирования.

4.1. Исследование работы литниковой системы, рекомендованной к применению фирмой "01ЗА" для отливки "распределительный валик".

4.2. Исследование работы литниковой системы отливки "крышка подшипника дифференциала".

4. 3. Исследование влияния конструктивных особенностей элементов литниковой системы на расход из питателей.

4.3.1. Влияние размеров и конфигурации чаши на расход из питателя.

4.3.2. Влияние площади сечения стояка на расход из питателя.

4.3.3. Влияние поворота канала в литниковой системе и радиуса закругления канала на расход из питателя.

4.3.4. Влияние транзитного потока в стояке на расход из питателя.

4.3.5. Влияние конусности стояка на расход из питателя.

Глава 5. Методика расчета литниковой системы формы с вертикальной плоскостью разъема на ЭВМ.

5.1. Исходные данные для составления программы расчета.

5. 2. Описание программы расчета литниковой системы.

Глава 6. Основные результаты работы и выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидравлическое моделирование и разработка методики расчета литниковых систем для чугунных отливок, изготовляемых в безопочных формах с вертикальной плоскостью разъема»

В современных условиях важной задачей машиностроения является улучшение качества продукции, экономия материалов и энергоресурсов, в связи с этим определились новые направления роста производства металлопродукции. Металлы сохраняют и в ближайшее время еще сохранят главенствующее положение в качестве основного материала для машиностроения. Именно поэтому, главная особенность дальнейшего развития литейного производства - это повышение качества металлов на всех стадиях его получения и снижение брака отливок. Немалую долю брака составляют причины связанные с литниковой системой.

Отечественными и зарубежными литейщиками методом гидравлического моделирования и в натурных условиях был поставлен ряд экспериментов, которые позволили сформулировать основные принципы построения рациональных литниковых систем. Однако, из-за большого многообразия конструкций литниковых систем, применяемых для получения отливок в безопочных формах с вертикальной плоскостью разъема, площади поперечных сечений их элементов при расчете по различным методикам колеблются в очг^т. больших нределал, ни пркшидт л ниВЫШбппиМу браку И боЛЬШИМ потерям времени и средств на отладку уже изготовленной литниковой системы непосредственно на производстве. Связано это с трудностями установления величин коэффициентов расхода в коротких и сложных по конфигурации каналах с путевым расходом потока на разных уровнях, а теоретически точных решений этих вопросов современная гидродинамика не дает.

Таким образом, установление зависимостей коэффициентов расхода от различных конструктивных и технологических параметров отдельных элементов литниковой системы по ходу движения потока в них и разработка инженерных методов расчета литниковой системы, основанной на экспериментальных исследованиях, имеет актуальное значение.

Целью работы является повышение качества отливок путем рационального конструирования и расчета площадей сечений элементов литниковой системы безопочной формы с вертикальной плоскостью разъема с использованием результатов гидравлического моделирования поведения расплава в них.

Для достижения цели были поставлены и решены основные задачи исследования, в которые входили:

1. Определение теоретических и экспериментальных предпосылок учета транзитного расхода движения расплава в элементах литниковой системы по высоте стояка с путевым расходом.

2. Установление экспериментальных зависимостей параметров движения расплава в многоэтажной литниковой системе, применяемой для форм с вертикальным разъемом при производстве чугунного литья, от конструктивных особенностей этой литниковой системы.

3. Разработка методики расчета литниковой системы сырой песчано-глинистой безопочной формы с вертикальной плоскостью разъема.

Научная новизна и результаты работы состоят в следующем:

- развиты теоретические представления о течении расплава в коротких, сложных по конфигурации каналах, с путевым расходом потока по высоте стояка, обеспечивающих одновременное заполнение полостей на разных уровнях, расчет которых следует производить с учетом транзитного потока;

- установлена зависимость коэффициента расхода потока из рассчитываемого питателя от конструктивных особенностей литниковой системы, применяемой для сырых песчано-глинистых форм с вертикальной плоскостью разъема.

- новизна технических решений подтверждена авторским свидетельством на изобретение.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета площадей сечений элементов литниковых систем безопочных форм с вертикальной плоскостью разъема, которые позволяют обеспечить заполнение полостей формы в заданное время и с требуемым распределением расходов по питателям, и выданы рекомендации, которые позволяют повысить качество литых деталей, снизить брак литья и уменьшить цикл пусконаладочных работ при запуске новой номенклатуры отливок.

На основании выполненных исследований разработана программа расчета на ЭВМ литниковых систем для безопочных форм с вертикальной плоскостью разъема. Результаты работы были опробованы на ЗИЛе на отливках "Гильза блока цилиндров", "Картер сцепления" и "Крышка подшипника дифференциала" и выданы рекомендации по проектированию литниковой системы. Инженерная методика расчета литниковой системы формы с вертикальной плоскостью разъема используется в АО "Литаформ" при разработке САПР технологии отливки и в учебном процессе кафедры "Машины и технология литейного производства" Московского государственного технического университета "МАМИ".

Работа выполнена на кафедре "Машины и технология литейного производства" Московского государственного технического университета "МАМИ".