20 ноября 2016г.
В настоящее время выбивка литейных форм на выбивных решетках в литейном производстве продолжает оставаться наиболее распространенным способом. Залитая литейная форма, подлежащая выбивке, подается на выбивную решетку, которая либо колеблется непрерывно, либо включается на время выбивки. Колебания решетки передаются залитой форме. Сочетание масс решетки, выбиваемой формы, режим колебаний рассчитываются и подбираются таким образом, чтобы форма подбрасывалась вверх на некоторую высоту, а при падении соударялась с выбивной решеткой.
Вибрационные машины, оказывая колебательное воздействие на обрабатываемые объекты, позволяют интенсифицировать технологические процессы. При этом количественное и качественное повышение уровня гибкости управления параметрами и характером колебаний в механических системах является основной проблемой при усовершенствовании вибрационных машин [1]. Нерешенность этой проблемы, в частности в литейном производстве при выбивки литейных форм различной прочности и массы посредством литейной выбивной решетки, препятствует внедрению в производство высоких вибрационных технологий.
Актуальность проблем управления процессом выбивки литейных форм различной прочности и массы в условиях серийного производства посредством литейной выбивной решетки с регулируемыми параметрами колебаний отмечается в работах Блехмана И.И., Подураева В.Н., Полухина П.И., Фролова К.В., а также в работах других авторов.
Важным конструктивным элементом вибрационных машин являются
вибровозбудители, задающие форму траектории,
закон изменения скорости и ускорения рабочего органа, которые
зависят от геометрических размеров звеньев
машины и от характера возмущения вибраций, так и от динамических параметров процессов, происходящих в роторных узлах машины. В существующих конструкциях литейных выбивных решеток (рис.1) для создания колебаний используются дебалансные вибровозбудители, состоящие
из одной или двух неуравновешенных масс,
в которых ограничена возможность гибкого регулирования параметрами колебаний. Это
ограничивает функциональные возможности выбивных решеток и требует дополнительных конструктивных настроек при выбивке литейных форм различной
прочности и массы. Для получения колебаний с регулируемыми параметрами возможно применение роторных инерционных вибровозбудителей [2], разработанных в Южно-Уральском государственном университете, в которых параметры колебаний
зависят не только от геометрических размеров элементов, от характера возмущения, но
и от динамических параметров
системы, что позволяет повысить эффективность
управления параметрами технологических процессов. Однако существенными недостатками роторных инерционных вибровозбудителей являются невысокая
мощность генерируемых колебаний и значительные нагрузки на опорные узлы, а следовательно
пониженная долговечность системы.
Рис.1.
Литейная выбивная решетка до модернизации:
а) общий вид; б) схема кинематическая (1 –
корпус решетки; 2,5 – вибратор;
3,4 –муфта; 6 – привод; 7 – рама;
8 – пружина
Для устранения указанных недостатков была разработана модель усовершенствованного роторного инерционного вибровозбудителя повышенной мощности,
в котором способ возбуждения
колебаний заключается
в том, что
вращаемое
тело 1 (ротор) и контртело 2 аналогичной формы (рис. 2), сопрягаются с тарированной силой прижима Pос так, чтобы область контакта имела замкнутую форму с поворотной
симметрией.
Каждое из сопрягаемых тел приводят во вращение ωвр вокруг оси поворотной симметрии области контакта, при этом частотой колебательных движений ω управляют по соотношению
Синхронизация колебаний центров тяжести ротора и контртела достигается за счет
неголономной связи ротора и контртела в точке их контакта, которая
создает динамический эффект их слияния в одну целую неуравновешенную массу. При этом
создается суммарная
вынуждающая сила F, амплитудное значение
которой равно
приводящая
к
более
благоприятному распределению нагрузок
в
опрных узлах ротора инерционного вибровозбудителя повышенной мощности, показанного
на рисунке 4.
Для
оценки ожидаемой эффективности управления параметрами колебаний были
проведены компьютерные исследования разработанной модели. Зависимость параметров колебаний: частоты ω и амплитуды ρ, в рассматриваемой системе от режимов настройки:
осевого усилия Pос и скорости вращения nВР2 контртела показана на рис.
4.
Исследования показали, что у данной модели вибровозбудителя максимальная
нагрузка на опоры меньше, чем у дебалансных вибровозбудителей за счет влияния суммарной силы упругости jp роторов, а возможности регулирования параметров
колебаний шире, чем у роторных вибровозбудителей, так как возможно еще и раздельное
регулирование частоты и
амплитуды колебаний.
В связи с изложенным была поставлена задача разработки
конструкции литейной
выбивной решетки с роторным инерционном вибровозбудителем повышенной мощности, позволяющей выбивать литейные формы
различной
прочности
и
массы без дополнительной конструктивной настройки. В работе создана методика расчета и конструирования регулируемых инерционных роторных вибровозбудителей повышенной мощности. Разработана конструкция литейной выбивной решетки с усовершенствованными вибровозбудителями (рис.
5). Проведены ее производственные испытания, которые подтвердили ее эффективность.
Литейные выбивные решетки, созданные на базе предлагаемой теории обладают следующими преимуществами: возможностью раздельного регулирования частоты
колебаний в диапазоне 0…3000 Гц и амплитуды колебаний в диапазоне 0…30 мм;
возможностью производить выбивку литейных форм из смесей
различной прочности и
массы без дополнительной
конструктивной настройки литейной выбивной решетки, а следовательно
позволяют увеличить эффективность ее работы.
В связи с этим широкая универсальность вибровозбудителей с широкими технологическими возможностями позволяют использовать их в качестве источников
колебаний в выбивной литейной решетки для выбивки литейных форм различной
прочности и массы без дополнительной
конструктивной настройки.
Список литературы
1.
Блехман, И.И. Что может вибрация? О вибрационной механике и вибрационной технике /
И.И. Блехман. –
М.: Наука, 1988. – 208 с.
2.
А.с. №1664412.
Способ возбуждения круговых колебаний и устройство для его осуществления / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, С.В. Сергеев. – Опубл. в Б. И., 1991, Бюл.№27.
