Учебное пособие для студентов специальности 250340 «Машины и технология литейного производства»


Расчет оборудования термообрубных отделений



бет9/12
Дата18.07.2016
өлшемі1.11 Mb.
түріУчебное пособие
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

2.5 Расчет оборудования термообрубных отделений


В термообрубных отделениях осуществляются следующие операции: удаление стержней из отливок, отделение литниковых систем и прибылей, очистка, обрубка, зачистка, термическая обработка, исправление дефектов и грунтовка отливок, контроль их качества.

Технологический процесс обработки отливок определяется видом производства, видом сплава, массой, габаритными размерами и конфигурацией. Классификация методов выбивки стержней и очистки поверхностей, обрубки и зачистки отливок, области их применения и оборудование для реализации представлены в таблице 25.


Таблица 25 – Классификация и оборудование процессов очистки

отливок


Операция

Технологический процесс

Оборудование

Область применения

1

2

3

4

Выбивка стержней



Ручная обработка

Воздействие струи воды высокого давления


Выбивка при взаимных соударениях отливок
Электрогидроудар



Пневмомолоток

Гидрокамеры


Галтовочный барабан

ЭГ-установки



Без ограничения

Отливки массой от 10 кг до 200 т с остаточной прочностью стержней не более 15*105 Па в различных условиях производства

Толстостенные отливки массой до 100…150 кг; стержни с низкой остаточной прочностью (менее 15*105 Па)

Отливки массой до 10 т; стержни с высокой остаточной прочностью (более 15*105 Па)



Продолжение таблицы 25



Операция

Технологический процесс

Оборудование

Область применения

1

2

3

4

Очистка поверхностей


Ручная обработка

Очистка дробью

Очистка трением
Очистка трением при вибрации

Электрохимическая очистка




Пневмомолоток, шлифовальные машины

Дробеметные барабаны и столы, дробеструйные и дробеметные камеры

Галтовочный барабан

Вибрационные установки

Специальные установки


Без ограничения

Отливки различной массы, не подверженные бою и деформации

Толстостенные отливки массой до 100…150 кг

Отливки массой до 20…25 кг


Отливки различной массы со сложными внутренними полостями

Обрубка и зачистка

Ручная обработка

Абразивная обработка


Обработка трением

Огневая обработка



Пневмозубила и молотки, шлифовальные машины

Обдирочно-шлифовальные станки

Станки с металлическими кругами

Установка воздушно-дуговой резки



Без ограничений

Отливки различных размеров

Отливки различных размеров

Отливки различных размеров


Характеристики некоторых видов оборудования для очистки приводятся в таблице 26.

Расчет необходимого количества оборудования производят исходя из его производительности. Например, производительность печей периодического действия определяется по следующим формулам
, , (10)

где m – садка печи, т;

t – цикл обработки отливок, ч;

F – площадь пода печи, м2;

qуд – удельная нагрузка на 1 м2 пода печи, т.

Площади термообрубных отделений определяют по фактическому расположению оборудования.

В таблице 27 приведены примеры типовых решений линий обрубки, очистки и грунтовки отливок цехов с различным характером производства.
Таблица 26 – Характеристики оборудования для очистки отливок

Оборудование

Модель


Расчетная производительность, т/ч

чугунные отливки

стальные отливки

Барабаны очистные:

- галтовочные периодического действия

- галтовочные непрерывного действия

- дробеметный непрерывного действия

Стол дробеметный

Камеры дробеметные непрерывного действия

Камеры гидравлические проходные
Установки электрогидравлические


ОБ900
314


42322

353


376В9

377


ЛН408

ЛН415


36121А

36131А


36141А

1,5…2,0
4…5


4…5

2,8…3,2


19…23

30…100


2…4

3…6


2…3

3…4,5


4…6,5

0,7…1,0
2,0…2,5


2,0…2,5

1,4…1,5


9,5…11,5

16…55


1,5…3,0

2…4


1,5…2,5

2,5…4,0


3,0…5,5

Таблица 27 – Характеристики линий для финишных операций

обработки отливок

Масса отливок, кг

Вид отливок, характер производства

Мощность линии, т/год

Применяемое оборудование

До 25

Чугунные отливки, массовое и крупносерийное производство

До 20000

Галтовочный и дробеметный барабаны непрерывного действия, зачистные станки, проходные камеры: обдувочная, грунтовочная, сушильная

20…100

Чугунные отливки, серийное, мелкосерийное и единичное производство

12000

Галтовочный барабан непрерывного действия; проходные камеры: гидроочистная, дробеметная, моечно-сушильная, грунтовочная, сушильная

Продолжение таблицы 27



Масса отливок, кг

Вид отливок, характер производства

Мощность линии, т/год

Применяемое оборудование

Более 100

Стальные отливки, массовое и крупносерийное производство

До 25000 и более

Проходные элктрогидравлические и дробеметные камеры, зачистные станки, подвесные наждачные круги, проходная термическая печь, проходные камеры: гидроочистная, обдувочная, грунтовочная сушильная

500…5000

Чугунные отливки, серийное, мелкосерийное и единичное производство

24000

Стенд обрубки и зачистки, проходные камеры: гидроочистная, для подсушки, дробеметная, обдувочная, грунтовочная, сушильная



3 Проектирование литейных систем

3.1 Моделирование и анализ систем

Теоретической основой изучения и моделирования систем и их структур являются методы системотехники – теоретико-множественные методы, графы, линейная алгебра, комбинаторные методы, методы оптимизации и т.д. Элементы теории множеств и теории графов применительно к литейным системам изложены в работах [4,5]. Литейные системы рассмотрены как сложные системы. Структурой системы называется множество всевозможных отношений, характеризующих связи между подсистемами и элементами внутри системы.

Теорию множеств используют для выражения единой формализованной концепции теории сложных систем. Графы используют как способ описания структуры сложной системы. В теории множеств и графов рассмотрены формы представления и записи, классификации и свойства множеств и графов, теоретико-множественные операции и т.д. Рассмотрим лишь некоторые элементы теории, необходимые для решения ряда задач по моделированию литейных систем.

Наиболее простым способом построения теоретико-множественных объектов является перечисление. Символическая запись
(11)

означает, что множество А состоит из n элементов аi, где i=1,2,…n. Запись утверждает, что элемент а1 принадлежит множеству А. Если элемент d не принадлежит множеству А, то записывают .

Множество (11) является конечным, так как оно состоит из конечного числа и элементов. Вводятся также понятия пустых и бесконечных множеств.

Кроме метода перечисления, используют также метод описания характерных свойств элементов множеств. Множество (11) можно записать в виде


, (12)

где I – множество индексов i.

Пересечение и объединение множеств M и N записываются соответственно символами MN; MN. Операции пересечения и объединения можно выполнять с любым числом множеств. Операции пересечения и объединения множеств широко используются при описании синтеза многокомпонентных систем, например сплавов. Операцию разбиения множеств можно использовать, например, для классификации различных процессов. Реализации этих операций описаны в работе [4].

Разбиение представляется в виде


, (13)

где I – множество индексов i;



Mi – подмножества, полученные разбиением

множества M (классы разбиения).

Необходимо выполнять условия: (каждый элемент множества Mi является одновременно элементом множества М); М≠Ф (непустое множество) при всех , Мi∩Мj (непересекающиеся множества) при ij и Mi=M. Примером разбиения множеств может служить разбиение процессов уплотнения формовочных смесей на статические, динамические и комбинированные.

Важнейшее значение в теории множеств имеют понятия отношения и отображения, или преобразования. Понятие отношения на множествах определяют исходя из представления о множествах упорядоченных пар, троек и большого числа элементов.

Бинарное отношение – отношение между двумя объектами. Бинарным отношением R между множествами X и Y называется любое подмножество множества упорядоченных пар (x,y) элементов, образованных декартовым произведением X и Y. При этом X и Y являются множествами точек на отрезках осей декартовой системы координат.

Бинарные отношения символически представляют в виде


или xRy, , . (14)

Если множества X и Y пронумерованы, то есть и , то таблица из нулей и единиц, задающая любое отношение R, представляет собой - матрицу , в которой aij=1, если xiRyj и aij=0 в противном случае. Матрицу А называют матрицей отношения.

Понятия отношения или преобразования из множества X в множество Y связывают с понятием функции y=f(x). Если X и Y – два произвольных множества, то говорят, что на X определена функция f , принимающая значение из Y, если каждому элементу поставлен в соответствие один и только один элемент из Y. Для множеств произвольной формы вместо термина “функция” пользуются термином “отображение”. Символически представление функции f как отображения или преобразования из множества X в множество Y записывают в виде
. (15)

Образ отображения есть множество f(X) всех значений f(x) которое оно принимает при всевозможных (). Образ отображения обозначают


Imf=f(X). (16)

Отображение определяет бинарное отношение Rf между X и Y: xRfy означает, что y=f(x).

Теория графов служит математической моделью для любой системы, содержащей бинарные отношения между ее элементами.

Граф G состоит из конечного и непустого множества , содержащего р вершин () и заданного множества , содержащего m ребер () в виде неупорядоченных пар (vi,vj) различных вершин. Если ребро содержит вершины vi и vj, то эти вершины называются смежными; вершину vi и ребро так же, как и вершину vj и ребро , называют инцидентными. Если два ребра и инцидентны одной вершине, их называют смежными. Степень вершины обозначается d, она равна числу ребер, инцидентных вершине. Правило, ставящее в соответствие каждому ребру неупорядоченную пару вершин (vi,vj)=(vj,vi), определяется отображением . Таким образом, графом называется тройка



. (17)

Выражение (17) определяет неориентированный граф, его графическое изображение представляется диаграммой, в которой вершины соединены отрезками прямых или кривых. При моделировании литейных систем чаще всего используют ориентированные графы (орграфы), представляемые диаграммами, в которых узлы (вершины) соединяют отрезками прямых или кривых со стрелками, указывающими порядок концов дуг (ориентированных ребер). Представление орграфа также осуществляется в виде тройки, построенной по принципу, аналогичному (17).

Задание графа может быть осуществлено рядом отношений, например любой орграф можно задать матрицей инциденций для дуг
, (18)

где bis=+1, если дуга as исходит из ni ;



bis= -1, если дуга aк заходит в ni;

bis=0 в противном случае. Для графа, представленного на рисунке 3, матрица инциденций записывается в виде

С графами можно выполнять теоретико-множественные операции – соединение графов, удаление вершины, удаление ребра, стягивание и т.д. На основе этих операций можно проводить теоретико-графовый анализ маршрутов технологии. Поясним это на примере представления процессов формовки [4].


Рисунок 3 – Ориентированный граф

На рисунке 4 представлены орграфы технологических маршрутов изготовления форм. Пусть n1 – подготовка оборудования, оснастки и материалов; n2– заполнение опоки смесью; n3 – уплотнение смеси; n4 – упрочнение тепловое (сушка) или химическое; n5 – извлечение модели; n6 – установка стержней и сборка полуформ; n7 – готовая форма (закрепление полуформ или укладывание груза). Граф “а” можно рассматривать как технологический маршрут изготовления песчаной формы, например из жидкостекольной смеси с упрочнением формы продувной углекислым газом. При переходе к графу осуществлена операция стягивания дуги а3, то есть отожествлены операции n3 и n4. Граф можно рассматривать как технологический маршрут изготовления сырых форм на автоматах прессования, вибропрессования, встряхивания с одновременным прессованием и т.д. Стягивание дуги означает сокращение маршрута, например во времени. При переходе от графа а к графу в осуществлена операция стягивания дуги а2, отожествлены операции n2 и n3. Граф в можно рассматривать как технологический маршрут изготовления сырых форм на пескострельно-прессовых автоматах, а также на пескострельных автоматах при использовании термического или химического отверждения песчано-смоляных смесей до извлечения моделей. При стягивании дуг а2 и а3 получим граф г, который можно рассматривать как реальный маршрут изготовления сырых форм на пескометах. Если к графу г добавить дугу а7, соединив узлы n2=n3=n4 и удалив узлы n5 и n6, то получим орграф д, который можно рассматривать как изготовление форм из сухого песка с газифицируемыми моделями.

Рисунок 4 – Ориентированные графы технологических маршрутов изготовления форм


При решении транспортных задач и анализе грузопотоков литейная система представляется [5] комплексом технологического оборудования, связанного между собой транспортной системой. Транспортной сетью (рисунок 5) называется сеть, к каждой дуге U которой отнесено некоторое целое число с (U)≥0, называемое пропускной способностью дуги, у которой только один вход x0 и только один выход xn. С транспортной сетью тесно связано понятие потока, под которым понимается некоторая функция . Поток по дуге U не превышает пропускной способности этой дуги. Для каждой вершины xi, отличной от x0 и xn, сумма входящих потоков равна сумме исходящих, то есть
(19)

,

где - множество дуг, входящих в xi;



- множество дуг, исходящих из xi.


Рисунок 5 – Транспортная сеть


Из (19) следует
. (20)

Число Ф называется величиной потока, его можно рассматривать как количество вещества, притекающего в xn.

Множество вершин X транспортной сети можно разбить на два подмножества А и В, соблюдая следующие условия
.

Множество дуг , входящих в В (исходящих из А), называется разрезом сети. Пропускной способностью разреза называется число


. (21)
В любой транспортной сети можно выделить несколько разрезов. Для рассматриваемой сети выделим два разреза






(22)



.

Из всех разрезов транспортной сети можно выделить разрез с наименьшей пропускной способностью . Для заданной транспортной сети максимальная величина потока равна минимальной пропускной способности разреза (теорема Форда-Фалкерсона), то есть


. (23)

Выражение (23) является основополагающим для анализа потоков материалов. Общие принципы оптимизации потоков изложены в фундаментальных работах по прикладной комбинаторике [6 и др.].

Построение моделей реальных литейных систем осуществляется в два этапа. На первом этапе строится операционно-технологический граф (ОТ-граф), описывающий технологическую часть системы. Вершинами ОТ-графа являются технологические операции, а дугами транспортные. На втором этапе производится количественная оценка ОТ-графа. Расчеты потоков материалов и количества оборудования осуществляются с помощью матрицы потребности и ведомости оборудования. Отсутствие или наличие узких мест определяется по матрице соответствия. Методика проведения расчетов для различных литейных систем изложена в работе [5]. В результате расчетов строится агрегатно-технологический граф – АТ-граф. На рисунке 6 представлен АТ-граф системы смесеприготовления. Шифры и индексы операций и материалов приведены в таблице 28. Операции 06, 11-12, 14-18 на графе не показаны.



Рисунок 6 – Агрегатно – технологический граф системы смесеприготовления


Таблица 28 – Система подготовки исходных материалов и

смесеприготовления



Операция

Шифр

Материалы, полуфабрикаты

Индекс

1

2

3

4

Разгрузка

Хранение

Аккумуляция

Просев


Сушка

Охлаждение

Размол, дробление

Дозировка

Смешение

Магнитная сепарация

Растворение

Осушение

Промывка

Выбивка смеси

Пневморегенерация

Хранение в контейнерах

Аэрация

Потребление смеси

Отстой


00

01

02



03

04

05



06

07

08



09

10

11



12

13

14



15

16

17



18

Песок: - кварцевый

- цирконовый

Глина

Жидкое стекло



Едкий натр

Связующее КДЖ

Отвердитель бензолсульфокислота

Связующее ФФ-1Ф

Отвердитель нефелиновый шлам

Пенообразователь

Смеси:


  • облицовочная

  • наполнительная

  • отработанная

  • самотвердеющая

  • фурановая

  • жидкая самотвердеющая

Отвал

ПК

ПЦ

ГН



ЖС

ЕН

ЛКБ


БСК

СФФ
ОНШ

КЧН
СМО

СМН


ОСТ

СМС


СМФ
ЖСС

ОТ

С помощью графов строится полная модель системы, позволяющая выполнить количественный анализ отдельных элементов подсистем и системы в целом по нескольким направлениям в зависимости от целей исследования, а также регулирование или управление системой.


Каталог: fulltext -> transactions
transactions -> Оқулық Павлодар єож 372. 881. 151. 212. 2(075) бкк 81. 2 Ќаз т 87
transactions -> Экономикалық АҚпараттық ЖҮйелердегі жаңа технологиялар
transactions -> «Есеп және аудит» мамандығы студенттеріне арналған оқу-әдістемелік құрал
transactions -> Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
transactions -> Қазақстан Республикасының ғылым және білім министрлігі
transactions -> К. С. Ислям латын тілінің шығу тарихы мемлекеттік тілде оқитын студенттерге арналған оқулық
transactions -> Е. Жұматаева жоғары мектепте әдебиетті білімденудің инновациялық технологияларымен оқыту
transactions -> Д. Айтказина КӘсіби қазақ тілі
transactions -> Лингвистикалық ілім тарихы
transactions -> Сборник задач по банковскому делу учебное пособие для учащихся средних профессиональных учебных заведений экономических специальностей


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет