Глава XXX. ВИБРАЦИОННЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ И ВЫБИВКИ ОПОК

1. ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ МАШИНЫ

Вибрационные машины применяют для изготовления литейных форм и стержней из сыпуче-пластичных смесей. Формовочные смеси в качестве главного компонента содержат кварцевый песок, который смешивают с некоторым количеством глины и воды. В стержневые и в быстротвердеющие формовочные смеси добавляют связывающие вещества, например жидкое стекло и синтетические смолы. Литейные формы и стержни должны иметь достаточные прочность, огнеупорность и газопроницаемость. Необходимость достижения значительной газопроницаемости отличает процесс уплотнения формовочных и стержневых смесей от процессов уплотнения грунта и бетона.

Кроме вибрационных машин для изготовления литейных форм и стержней из песчаных смесей применяют прессовые, пескодувные, пескометные и встряхивающие машины [1, 2, 4, 7]. Прессовые машины обеспечивают уплотнение смеси статическим прессованием, пескодувные машины производят укладку и уплотнение вдуванием воздушно-песчаной смеси, пескометные машины со значительной скоростью вбрасывают порции песчаной смеси, используя центробежную силу, развиваемую метательной головкой. Встряхивающие машины производят уплотнение смеси ударами периодически падающего на ограничитель стола, на котором установлены опока или стержневой ящик со смесью. Частота ударов 40—150 в минуту. Механизм поднятия стола чаще пневматический.

Рис. 1. Вибропрессовая машина с пневматическим вибровозбудителем

В вибропрессовых машинах уплотнение смеси происходит под совместным действием прессования и вибрации, причем, как правило, вибропривод работает в ударно-вибрационном режиме, так как для достижения взаимных сдвижек частиц смеси, находящейся под значительным давлением прессования необходимы большие ускорения. Вибропрессовые машины снабжают пневматическим беззолотниковым автоколебательным вибровозбудителем, плунжер 1 которого (рис. 1) каждое движение вверх завершает ударом своего бойка 2 по центральному хвостовику 3 прессового стола 4. На столе установлена подмодельная доска 5 с моделью 6, а на подмодельной доске расположена опока 7 с формовочной смесью 8 (либо на столе может стоять стержневой ящик со смесью). Сверху колодка 9 передает на смесь силу прессования вследствие давления воздуха в полости не показанного на рисунке прессового цилиндра. Иногда давление прессования прикладывают снизу стола, а колодка упирается в траверсу.

Такие машины предназначены для формования верхних или нижних по односторонней подмодельной плите и формования стержней. Размеры опок в плане до высота опоки до Частота вибровозбудителя 1000—1400 кол/мин. Грузоподъемность машины до производительность в полуавтоматическом режиме до 120 опок в час.

Рис. 2. Вибропрессовая машина с одновальным дебалансным вибровозбудителем

На рис. 2 изображена вибропрессовая машина с одновальным дебалансиым вибровозбудителем 1, имеющим встроенный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором [3]. Вибровозбудитель подвешен под столом 2 на пружинах 3, рассчитанных на достижение ударно-вибрационного режима с одним ударом за один оборот дебаланса. На столе установлены подмодельная доска с моделью 4 и опока 5 с формовочной смесью. Подвеска вибровозбудителя на пружинах осуществлена по линии, на которой практически отсутствует горизонтальная составляющая вибрации. Корпус вибровозбудителя имеет боек 6, верхний срез которого расположен на линии подвески, что обеспечивает вертикальное направление ударов бойка по наковальне 7 стола. Начальный зазор между наковальней и бойком обеспечивает устойчивый ударно-вибрационный режим. С целью обеспечения вибронзоляции и достижения наибольшей эффективности ударов стол опирается на податливые виброизоляторы 8. Сила прессования передается сверху через пружины 9 малой жесткости. Благодаря изоляции стола пружинами от других массивных элементов конструкции удары вызывают большие ударные ускорения стола и установленных на нем опоки или стержневого ящика. Назначение этих машин такое же, как и машин с пневматическим вибровозбудителем. Размеры опоки в плане до 0,6 высота опоки до Частота вращения дебаланса 960 об/мин, такова же частота ударов. Мощность двигателя Грузоподъемность машины до производительность в полуавтоматическом режиме до 180 опок в час.

Рис. 3. Ударно-вибрационная машина вертикального действия

Для изготовления литейных форм и стержней из холоднотвердеющих смесей находят применение ударно-вибрационные машины без прессования. На рис. 3 показана схема машины для изготовления стержней. Стол 1 установлен на податливых виброизолирующих пружинах 2, стоящих на основании 3. Снизу к столу жестко прикреплен двухвальный дебалансный вибровозбудитель 4, генерирующий вертикально направленную вынуждающую силу. На столе свободно лежит стержневой ящик 5, который в установившемся режиме периодически подбрасывается вибрирующим столом и снова падает на него.

Дебалансные валы машины малых размеров приводят во вращение встроенные асинхронные электродвигатели, а у более крупных машин имеется выносной электродвигатель, который через синхронизатор и два параллельных карданных вала вращает дебалансные валы. В случаях, когда необходима большая грузоподъемность, к столу прикрепляют два двухвальных вибровозбудителя. Второй вибровозбудитель соединен с первым карданными валами, что обеспечивает их синфазную работу. На столы таких машин можно устанавливать стержневые ящики длиной до шириной до и высотой до

Наиболее широкую область устойчивости периодического ударно-вибрационного режима в пространстве параметров машины обеспечивает режим, при котором частота ударов равна частоте вращения дебалансов. Для этого режима расчет основных параметров машины производят следующим образом [5, 6]. Задав необходимую для уплотнения смеси относительную ударную скорость (где

предударные скорости соответственно стола и ящика) и приняв из конструктивных и технологических соображений значение массы соответственно стола и ящика), определяют угловую частоту вращения дебалансов

где ускорение свободного падения. Обычно частоту вращения дебалансов принимают близкой к 1500 или 3000 кол/мин соответственно возможностям асинхронных электродвигателей.

Затем, установив из условий виброизоляции жесткость с опорных пружин, находят суммарный статический момент массы дебалансов

где коэффициент восстановления относительной скорости при ударе, имея в виду, что статический момент не должен значительно превышать значение правой части неравенства. Соблюдение последней рекомендации обеспечит устойчивость расчетного ударно-вибрационного режима.

Схема ударно-вибрационной машины, применяемой для изготовления литейных форм из холоднотвердеющих смесей [6, 8], приведена на рис. 5 гл. XXVII.