Методичні вказівки до виконання дипломних проектів (робіт) бакалаврів за напрямом 050403 інженерне матеріалознавство



Сторінка2/4
Дата конвертації09.12.2016
Розмір0.9 Mb.
ТипМетодичні вказівки
1   2   3   4

де k - дослідний коефіцієнт, що дорівнює 5;



Н – висота рухомої щоки, м; значення L, s - м; n - .

Зазвичай


Н = (57)dн. (4.13)

Виконавши розрахунок, з використанням додатків В.1 – В.3 або іншої довідкової літератури обирають необхідну дробарку. У тому випадку, якщо обрана дробарка не забезпечує потрібної продуктивності, слід взяти декілька або одну більш продуктивну.

Приклад розрахунку.

Вихідні дані: матеріал, що подрібнюють - губка залізна, середній розмір вихідних кусків dн = 150 мм, необхідний середній розмір кусків після подрібнення dк = 40 мм, необхідна кількість подрібненого матеріалу 4 т/годину.

Максимальна ширина розвантажувальної щоки

ℓ=1,06dк=1,0640=42,4 мм.

Величина ходу щоки

s=0,15ℓ=0,1542,4=6,36 мм 6,4 мм.

Довжина пащі дробарки



L=5dн+0,15 dн=5150+0,15150=772,5 мм.

Ширина пащі



А=1,15 dн=1,15150=172,5 мм.

З урахуванням властивостей залізної губки, приймаємо кут захоплення α=22⁰.

Оптимальна частота хитань щоки

n===125

Об’єм матеріалу, що висипався за одне хитання щоки



V==563616 мм3=5,610-4 м3.

Об'ємна годинна продуктивність дробарки



Vч=-4 м3/годину.

Масова годинна продуктивність



Qч=нVч=2,5 т/годину.

Максимально можливий розмір вихідних кусків



dн=8dк=8=320 мм.

Середня споживана потужність дробарки



N₀=k кВт

За результатами розрахунку вибираємо близьку за характеристиками до розрахованої дробарку ЩДП - 1,75 × 2,5, що виготовляється промислово (додаток В.1). Обрана дробарка забезпечує виконання завдання. Необхідна розрахункова кількість дробарок



n=1 дробарка,

де задана продуктивність, т/годину,



дійсна продуктивність дробарки, т/годину.

4.2 Кульовий млин

Кульові млини використовуються в порошковій металургії як індивідуальні агрегати з ручним керуванням. Основними галузями їх застосування є подрібнення залізної губки, подрібнення різних порошків, спільне подрібнення компонентів твердих сплавів, подрібнення феросплавів і лігатурних сплавів, подрібнення титанової губки і т.д. Вибір розмірів робочого простору барабана млина визначається в першу чергу типом і тоннажністю виробництва, а також повинен бути пов’язаний з питаннями стандартизації і уніфікації розмельного устаткування.

Вихідні дані для розрахунку: матеріал, крупність кусків вихідного матеріалу dн і частинок одержуваного порошку dк, мм; продуктивність Q, т/р.

Переймаючись вихідними даними, слід пам'ятати, що кульові млини призначені для порівняно тонкого подрібнення матеріалів і тому крупність часток вихідного матеріалу, що розмелюється, не повинна перевищувати 25 мм (краще менше 10 мм).

Виходячи з даної продуктивності і передбачуваного часу розмолу, визначають масу матеріалу за один розмол. З використанням додатків Г.1 – Г.2 або іншої довідкової літератури оцінюють можливість застосування одного млина. Якщо один млин не може забезпечити необхідну продуктивність, то вибирають декілька млинів одного або різних типів.

Розрахунок починають з вибору співвідношення внутрішнього діаметру і довжини млина. Відомо, що якщо L / Dв <3, то такі млини називають нормальними або короткими і застосовують для подрібнення крихких матеріалів. Якщо L / Dв ≥ 3, то це трубчасті млини, що застосовуються для розмелювання пластичних матеріалів. Виходячи з властивостей матеріалу, вибирають відповідне співвідношення

L/Dв=m . (4.14)

Скориставшись формулою (4.15)



Q=k2Dв2.6L, т/ч, (4.15)

де Dв, Lв – м, k2 - емпіричний коефіцієнт, значення якого наведені у додатку Г, та (4.14), знаходимо значення L і Dв.

Знаючи значення L і Dв, розраховують об'єм робочого простору барабана млина, м3

V=в2L/4. (4.16)

Необхідна частота обертання барабана, об./хв, визначається за формулою (4.17)



(4.17)

де k1 змінюється від 0,6 для режиму перекочування кульок (вибирається для розлому пластичних матеріалів) до 0,8 для режиму інтенсивного подрібнення (вибирається для розмелювання крихких матеріалів).

Допустиме завантаження млина

Vм + Vш = φV, (4.18)

де Vм, Vш - об'єм, займаний матеріалом, що розмелюють і кулями відповідно;



φ - коефіцієнт заповнення.

Для млинів періодичної дії коефіцієнт заповнення приймають рівним 0,45, для млинів безперервної дії з виводом продукту через порожнисту цапфу - 0,25 ÷ 0,35.

Маса матеріалу

Мм = ρм Vм, (4.19)

маса куль



Мш=шVш. (4.20)

Їх співвідношення



q = Mшм (4.21)

приймають зазвичай рівним 2,5 ÷ 3, а при інтенсифікованому розмелі 5 ÷ 10.

З формул (4.18) - (4.21) отримуємо вирази (4.22) - (4.23) для визначення маси куль і маси матеріалу, що розмелюється

Мш =, (4.22)

Мм =. (4.23)

Розмір куль визначається модулем пружності матеріалу, що розмелюється і крупністю кусків.

Для інтенсивного розмелювання слід мати набір куль різної крупності. На практиці максимальний розмір куль розраховують за формулою (4.24)

dш,max=()Dв, мм, (4.24)

а мінімальний - за формулою (4.25)



dш,min=()Dв, мм. (4.25)

Для наближеного розрахунку потужності приводу млина користуються формулою Бланка



(4.26)

де k3 – коефіцієнт, що залежить від ступеня заповнення млина кулями (наприклад, для φ = 0,4 k3 = 8,2), Мш виражено в тонах.

Приклад розрахунку.

Вихідні дані: матеріал - залізна губка, що отримана відновленням залізної окалини; крупність кусків вихідного матеріалу dн = 6 мм; необхідний розмір частинок порошку dк <200 мкм; необхідна продуктивність 800 кг / год.

Залізна губка є крихким матеріалом. Тому вибираємо співвідношення

У формулу (4.14) підставимо значення Q і k2



Рішимо систему вище наведених рівнянь і знайдемо значення L і Dв.







Об’єм робочого простору



V=.

Необхідна частота обертання барабана



Коефіцієнт k1 прийнятий рівним 0,8, так як обраний режим інтенсивного подрібнення.

Приймаємо співвідношення

q = Мш / Мм = 6 ( тому, що розмел інтенсифікований);

коефіцієнт φ = 0,45, (тому, що розрахунок ведемо для млина періодичної дії).

Тоді маса куль

Мш===1,475 т.

Маса матеріалу



Мм==0,246 т.

Максимальний діаметр куль



dш,max=()Dв= мм.

Мінімальний діаметр куль



dш,мін=()Dв= мм.

Необхідна потужність приводу млина



Найбільш близьким за характеристиками до розрахованого є кульовий обертовий млин ШЦ-1 (додаток Д.1), що має діаметр барабана 900 мм, довжину барабана 1800 мм, частоту обертання 40 об./хв. Його можна використовувати для виконання завдання.

4.3 Прес-форма

4.3.1 Вихідні дані для розрахунку

- ескіз готової деталі з вказівкою допусків;

- матеріал деталі;

- сировина;

- насипна щільність порошку ρп, г/см3, щільність готової деталі ρд, г/см3(чи пористість ϴ, %);

- коротка технологічна схема виготовлення деталі або необхідні механічні характеристики матеріалу готової деталі.

Крім того, знаходяться в літературі, експериментальним шляхом або задаються:

r, ℰо - радіальні, осьові пружні післядії після холодного пресування,%

(4.27)

, (4.28)

де , збільшення зовнішнього діаметра, висоти деталі після випрессовкі, мм, відповідно;



D, H - зовнішній діаметр, висота деталі, мм, відповідно;

,радиальні, осьові вимірювання розмірів деталей при спіканні, %:

,%, (4.29)

(4.30)

де , -зміна зовнішнього діаметра, висоти деталі (усадка або ріст) в процесі спікання, мм.

Для деяких марок порошків значення ℰr, ℰo наведені в додатках Е.1 – Е.4, , в додатку Ж.

вr радіальні зміни розмірів матриці під навантаженням за рахунок пружної деформації.

(4.31)

де збільшення діаметра внутрішньої порожнини матриці під навантаженням, мм.

Значення наведені у додатку І.1, І.2, та, як правило, не повинні перевищувати 0,2%;

Ψ – зменшення маси виробу при спіканні за рахунок вигорання мастил, відновлення окислов, %.

Величина ψ знаходиться як сума мас мастила і кисню, віднесена до маси порошку;

hв, hн - величина заходу в матрицю верхнього, нижнього пуансонів, мм, зазвичай 5-10 мм з кожної сторони.

Якщо передбачено калібрування виробу, то задаються

ωr, ωo-радіальні, осьові пружні післядії після калібрування,%.

Розраховуються аналогічно (4.27), (4.28).

Якщо передбачена механічна обробка, то задаються припуски на обробку по діаметру Dм.о., по висоті Нм.о.

4.3.2 Розрахунок прес-форм

4.3.2.1 Вибір схеми формувань деталі проводиться в залежності від її групи складності. Вибирається одно або двостороннє пресування з нерухомою або з плаваючою матрицею, оцінюється необхідність застосування стрижнів і т.д. Ескізи прес-форми в момент засипання порошку в матрицю, в момент пресування і випрессовки наводяться на кресленні.

4.3.2.2 Розрахунок матриці починають з визначення оптимальних розмірів деталі. Для забезпечення максимальної довговічності роботи матриць і стрижнів їх розміри вибирають такими, щоб з використанням нової прес-форми формувалися деталі з мінусовими допусками на зовнішні розміри і плюсовими - на внутрішні, а після зносу деталей прес-форми (в заключний період її роботи) - з плюсовими допусками на зовнішні і мінусовими - на внутрішні розміри. Ескізи із зазначенням розмірів деталі, за якими можливе її виготовлення на новій прес-формі з урахуванням додатнього і від’ємного допусків, наводяться на кресленні.

На підставі ескізів проводиться розрахунок об’єму виробу, а потім його маси

, (4.32)

де Vд – об’єм деталі, см3.

З урахуванням зменшення маси виробу в процесі спікання, а також втрат при пресуванні, маса порошку на засипку

, (4.33)

де η-втрати порошку при спіканні виробу,% (при спіканні в відновній атмосфері η можна прийняти рівним 1-3%);



ϴ - трати порошку при пресуванні,% (дорівнюють 0,5 ÷ 1,0%).

Об’єм порошку на засипку



. (4.34)

Початковий діаметр робочої порожнини нової матриці



(4.35)

де Dдϴ зовнішній діаметр деталі з урахуванням його від’ємного допуску, мм.

Знак перед △Dδ береться додатнім, якщо в процесі спікання відбувається усадка матеріалу деталі, від’ємним - якщо зростання.

Для зменшення зусилля виштовхування на робочій ділянці внутрішньої порожнини матриці може бути задана конусність в межах допуску на розмір. Вершина конуса направляється в сторону, протилежну напрямку випрессовкі брикету.

У верхній частині матриці з метою запобігання утворення тріщин при3225.bmp

випрессовці брикету також робиться конусність, причому

Dмк ─ Dм ≈ 0,2 мм (3.42)


Рисунок 4.2 – Верхня частина матриці
(рис. 4.2). Довжину конусної ділянки L можна наближено визначити за формулою


L = (Нс.з. ─ Н)/2. (4.37)

Якщо спесовані брикети добре випресовуються з матриці і не схильні до тріщин при випресовці, конусність у верхній частині матриці можна не робити.

Матеріал матриці вибирається з урахуванням вимог до неї (додаток К). Зовнішній діаметр матриці залежить від діаметра робочої порожнини і розраховується за формулою (4.38) або (4.39):

(4.38)

де [σ] - допустиме напруження на розтяг матеріалу матриці;

р- максимальний тиск пресування;

- коефіцієнт Пуассона.

, (4.39)

де [σ]p - допустима напруга розрив матеріалу матриці;

pб - бічний тиск.

Значення рб розраховується за формулою



pб = ξ·p, (4.40)

де p - тиск, що забезпечує задану щільність пресування. Знаходиться експериментально або з літературних даних (додаток Л) про щільність прессовок при різних тисках; ξ-коефіцієнт бічного тиску.

Значення ν, ξ наведені для деяких матеріалів приведені в додатку М.

На практиці співвідношення Dн/Dм повинне дорівнювати або бути більше 2 при Рб≤200 МПа і дорівнювати або бути більше 3 при Рб > 200 МПа.

При тиску пресування понад 700 МПа матриця повинна бути запресована в обойму. Для запресовування матриці в обойму в холодному стані та можливості її демонтажу необхідно передбачити конусність на зовнішній поверхні матриці і внутрішньої поверхні обойми з кутом α, рівним . Натяг при цьому повинен складати 0,2 ÷ 0,4 мм.

Висота матриці розраховується за формулою



, (4.41)

де висота стовпа вільнозасипанного порошку, мм, яка для складної деталі складається з суми висот частин різного діаметру, пропорційних висотам в готовій пресовці. Загальний об’єм вільнозасипанного порошку повинен відповідати розрахованому за формулою (4.34); hв, hн - довжина ділянок входу верхнього і нижнього пуансонів, мм (приймається в залежності від конструкції прес-форми по 10-15 мм з кожного боку).

4.3.2.3 Розрахунок пуансонів починають з визначення їх діаметра, який повинен бути на частки міліметра менше діаметра отвору матриці. Зазори в парі «пуансон-матриця» повинні забезпечувати вихід повітря з об’єму пресування, а також вільне переміщення пуансону всередині матриці. При цьому зазор повинен бути таким, щоб в них не просочувався порошок. Це забезпечується застосуванням для пари «матриця-пуансон» вільноноходової посадки Н7/f7 (додаток Н).

Пуансони слід проектувати таким чином, щоб шліфувати і підганяти тільки їх робочу частину, довжина якої визначається з умови забезпечення центрування пуансонів в матриці по стрижню.

Тиск пресування і допустима напруга на стиск матеріалу пуансона [σсж] зв'язані між собою співвідношенням

(4.42)

Тобто, при виборі матеріалу пуансона необхідно, щоб значення [σсж] для цього матеріалу було в 2-3 рази більше, ніж тиск пресування.

Максимальна довжина вільної частини пуансона

, (4.43)

де Iп - момент інерції найменшого перетину пуансона;



Е - модель Юнга;

kп - коефіцієнт безпеки, що приймається рівним 2 ÷ 3.

4.3.2.4 Розрахунок стержнів

Діаметр стержня рахується за формулою

, (4.44)

де приймається з урахуванням вимог, викладених в 4.3.2.2.

Знак перед △dδ вибирається за тим же правилом, що і при розрахунку діаметру внутрішньої порожнини матриці.

Мінімальна довжина робочої частини стержня перевищує висоту матриці на 10 ÷ 20 мм. Стержень повинен мати хвостовик для кріплення прес-форми.

Приклад розрахунку.

Вихідні дані:




13+0,72


- ескіз готової деталі (наведено на рис. 4.3);

- матеріал деталі ЖГр;

- сировина: порошок залізний марки ПЖР3.200.28; фракція -200 мкм; графіт олівцевий марки ГК-1;


Рисунок 4.3 – Ескіз готової деталі

14,5-0,4
- насипна щільність порошкової суміші 2,8 г/см3;

- пористість готової деталі 15-25%;

- твердість деталі - не менше 60 НВ.


Колібровка, механічна обробка не передбачені.

Вибираємо схему одностороннього пресування, так як деталь відноситься до другої групи складності [2]. Ескізи прес-форми в момент засипання, пресування і випресовки наведені на рисунку 4.4.



11258.bmp 6544777.bmp

а) засипка, пресування; б) випресовка



Рисунок 4.4 – Схема пресовки деталі

Визначаємо оптимальні розміри деталі, що виготовляється з використанням нової прес-форми (рисунок 4.5).


Рисунок 4.5 – Оптимальні розміри деталі, що виготовляється з використанням нової прес-форми

14,1


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал