PDF《铁水包设计快速计算法》

装备与设施 《 中国铸机 》8 /

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9 4 一c铁水包设计快速计算法至丝东方汽轮 机厂 铸 造分 厂 四川绵 竹县:

6 1

8 2

0 1 ) -

7 2 -7 摘要:介绍了铁水 包包体设 计 的快速计 算方 法.

计算结果表 明,快速计算 法适用 于 一般铁 水'

包设 计,也适用 于各种 有色金属 浇包 的设计 , 为铁水 包设 计应用 C AD 技术创 造 了条件 . S hi Da l i a n g - Qu l c k Ca l c u l a t i o n M e t h o d f o r La d l e De s l g h. Th e p a p e r h a s i nt r o d u c e d t h e q u i c k c a l cu l at i on m et ho d f

0 r t he l a dl e b ody de s i gn.T he c a l c ul at i o n r es u l t s h ow s t ha t t he qui c k c al c ul a ― t i on m e t hod i s no t onl y s ui t a bl e f or t he de s i gn of COr l F ) . m on l a dl e f o r m o l t e n i r on - bu t a l s o i s s ui t ― a bl e f or t he de si gn o f l a dl e f o r m o l t en non f e r r ous m e t a l s. I t has c r ea t e d c on di t i o ns f o r t he a ppl i c a― t i on o f CA D t e c hni q ue i n l a dl e de s i gn. 主题词: 铁水包设计快速计算法埯l融在铁 水设 计 过程 中,设计 计 算工 作 量是 很大的,特别是包体设计.按 照传统设计方法,一般都是先按 额定容量 初定 出结 构 尺寸 , 然后确定零件尺 寸并通过 强度校 核和刚度 校核 定出最 终尺 寸 .特 别是为 了保 证铁 水包使 用过 程 中的 安全 和轻 便,必须 计算出包体 的空 包重 心和 满 包重心 , 以便优 选包轴 位置 , 从 而使设 计计算 的繁杂性和计算量大为增加,很难适应当前社会主义市场 经济 的 发展 , 不能满 足 用户 的特 殊需要.为此 , 笔者在总结长期工作实践经验的基础上,对铁 水 包包体 各 组成 零 件之 间的几 何关系进行分析和归纳,导出了铁水包包体设计快速计算法,为铁水包设计应用CAD 技术创造了条件1铁水包 设计基本 尺寸参 数B众所周知 , 一 定容量 的铁 水包 只有 当包腔 内的液 体金 属 表面 积摄 小时,才有 利于 液 态金 属保 温这时,铁水包容 量与尺 寸 的关系应 满足 下式:Dt一

2 3 t ga -G~ 丽式中D、d―― 铁水体积上、下直径,dmG,―― 铁 水额定容 量,kgtg―― 包体斜度p―― 铁水密度,kg/dm. 通常,包体斜 度 可取 为tga一0 .

0 5 , 铁水 高度日=0.95D. , 铁水密度可取为P:

7 .

0 k s / d m , 故(1)式经过化简之后可得:,J一0.59520.6(2)2铁水包设计快速计算公式如果 以(

2 ) 式 计算值 D 为铁水 包设计 的基 本 尺寸参数 . 以包 体上 口中心 为计算基 准点 , 则铁水包包体各组 成零件 的简 图和尺寸 、 体积、重心座标的计算公式如下(现以18t电 动铁水包设计为计 算实例 说明,计算 结果中直径 、 高度、重心 座标等单 位为dm, 体积 单位为dm,重量单位为kg).2.1基本数据3一基本尺寸 D , 一0 . 6~ / G , 计算 值:15.724安全线高一0 .

1 0

4 , J .

1 .

6 3

5 搪衬壁厚一0.083D,

1 .

3 0

5 搪衬底厚4】 =

0 .

1 0

4 D

1 .

6 3

5 2 .

2 包 内铁 水(图1)3,一上口直径 D 一0 .

6 、 /G

1 5 .

7 2

4 高度H=0 .

9 5 D

1 4 .

9 3

8 下底直径d一0.905D,

1 4 .

2 3

0 体积V:0.67749D2633.86重心座标一0.5632,0(一0.4592D+F) 8.

85 58 若包腔内全 部注满铁水,则有;

铁水体积V, 一0.76D, .

2 9

5 4 .

6 3 ―

1 5 ~ 十 维普资讯 http://www.cqvip.com 装备 与设 施《中国铸机 》3 /

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9 4 重心座标=0.5077D,

7 .

9 9

3 1

2 .

3 搪衬(图2)图1包内铁 水图2搪衬包腔上径D=D +

0 .

1 g一1.0104Dt

1 5.8

90 包腔深度.『=r一. 『 = r + 一1.054D16-570包腔底径d―d一0.905D1d-230上口外 径Dj ― D+2 d:

1 . ~

7 6

4 D

1 8 ・

4 9

8 高度.『=rj一.『=r+4l一1.158D18-209下底 外径d=Dl 一0.1H一1-0606D16.67

7 体积.=0.3811D1481・59重量Gj 一(取P.一2 k g / d m. )

2 9

6 3 .

1 8 重心座标j=0.6603D10.38262.4挡泥圈(图3)板厚按板材 规格 圆整 ( 包壳 、 加 固圈 , 底板 、 包 底加强 筋的板厚也按 板材规 格 圆整 ) . 板厚dl=0.012D0-18外径D2=Dl +0 .

0 1 D 一1.1864D18.655内径 d

2 一dj=1.0606D16-677体积V2―0.2226:D9-880重心座标一0.56,0.092.5包壳(图4)板厚d=0.01D0.16定位尺寸 ^ . =d

0 .

1 8 上口内径 D

3 一Dj =

1 .

1 7

6 4 D

1 8 .

4 9

8 高度.『=r3一.『=rj+0.06D=1218D19.152下底内径 d

3 一D

3 ―0 .

1 H

3 ―

1 .

0 5

4 6 Dt

1 6.5

85 ― ― '

6 ― ― 体积 V

3 =3 .

8 2

6 ~ O. +

1 .

1 1

5 5

0 , )

1 70 .374 重心座标O.6090++1 .

0 9

5 2

0 ). d+

1 .

1 1

5 5

0 . . 9.

5835 图3挡泥 圈图4包壳2.B上加固圈(图5)板厚d=0,01D0.16定位尺寸^=d0.18上口内径 D. = D

3 +

2 1 .

1 7

6 4 Dt +

2 d l

8 .

81 8 高度H.=O .

0 9 D

1 .

4 1

5 下口内径 d. =D. 一0.1H.一1.1674Dt +

2 d

1 8.67

6 体积V. 一0.2827~D(3d+1.1764D)13.4

98 重 心座标 { 一0 .

0 4

5 / ? +d l

0 ・

8 8

7 6

2 .

7 中加 固圈(图6)圉5上加固圈 图6中加 固圈板厚d=0.0100.16定位尺寸hs=0.706D+d , .

1 1 ・

2 8

1 上口内径 D 一D3―0.0546D+2d―1.1218D. +

2 d

1 7.

9 5

9 高度.『=r=0.16D2・516下口内径 d

5 一D

5 ―

0 .

1 H

5 一1.1058D+2

6 l

7 .7

08 体积Vs一0.5027~D(3d+1.12l8D一 )

2 2.91

6 维普资讯 http://www.cqvip.com 装备 与设 施'

中国锌机 )3 /

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9 4 重 心座标 ,

5 ―0 .

6 2

6 D. +d

1 0 .

0 2

3 2

2 .

0 下加固圈(图7)板厚d一0.01D.

0 .

1 6 定位尺 寸a'

一1.208D. +d l

1 9 .

1 7

5 上 口内径 D# 一Da一0.1118D. +

2 6 ―

1 .

06 4

6 D . +

2 6

1 7 .

0 6

0 高度H'

一o.09D1.415下口直 径B=D B ―o .

1 1 t # =1 .

0 5

5 6 / ) +孙16.91

8 体积V'

一0.28276D. (

3 6 +1 .

0 6

4 6 D. ) 重心 座标 B 一1 .

1 6

3 /

9 +d l

2 . 口底板(图8)12.24

8 1

8 .46

75 圈7下加 固圈圈8底板板厚d1―0.012D.

0 .

1 8 定 位尺 寸^―1.158D.

1 8 .

2 0

8 外径d一l一1.0606D】6.677体积V7―0.88356D39.319重心座 标,―1 .

1 5

8 D. +0 .

5 d

1 1

8 .

2 9

8 4

2 .

1 0 包底加强筋按铁水包 容 量大 小,包底加强 筋可 由设计 者分别 选用 . + 字筋、.井字筋、.田字筋 . 板厚d2―0.01D0.16高度H. 一O.05D0.786长度L一2 .

1 1 D L

2 ― 3.64 D L3 ―5 .

7 5 D ( . 田字筋)90.413体积81一O .

1 0

5 5

6 2 D.

8 2一O.1

82 62 D . V

8 3= O.

2875 6

2 D.

11 .

374 重心座 标日一1 .

1 8

3 D +d l

1 8 .

7 8

2 2 .

1 1 整包桶体上部外径D一1.1784D. +4

6 1

9 .

1 4 外形高度H一1.218D+d

1 9 .

3 3 底部外径一1.0546D+2

6 1

6 .

9 0 金属 桶体重 量G一7 .

8 ∑ … ∑V. . 金属桶体重 心一}一 ∑ 空包重心-一筹丰满包重C,-一等吉2l 8l l0 .8

532 l

0 .5 82l 9.

2324 3 铁水 包主要 参量 计算对 比 应用 铁 水包 设 计快速 计算 法,只需 给 出铁 水 包额 定容 量一个 参数,即可很 快 计算 出铁水 包包 体 的各个 设计数 据,大大提 高 了设 计效 率.为了验 证以上快速计算公式的正 确性,现以10t、15t、20t电动铁 水包 为例 , 将 计算 结果 与文 献给出的参考 数据进行 对比,见下表 . 铁 水包 设 计数 据对比mm

4 快 遗计算 法的 应用

4 .

1 以上快 速计算公 式适 用于一般铁 水 包设 计,也适 用于各 种 有色金属浇 包 的设计 . 但对不 同的包 体斜度或 不 同密 度 的液 体金属 , 应 用前 述公 式(1)重新计 算 其基本尺 寸参 数D的计算 系数 .例如 仅就 灰铸铁 来说 , 随其牌 号不 同,碳当量 多少不一样,其密度也不一样.根据经验和实测 , 当包体 斜度 为tg―O .

0 5时,高温铁水 的D. 计算 系数应在 O .

5 9

5 ~O .

8 0 6之间.即}D一(0.59 5~ o .

6 0 6) ( d m ) (

3 )

4 .

2 铁水包设计快 速计算法 也 可用 于钢 水包设计 . 只是 应用时 除需 注意钢水 密度 外,还应控 制钢 水的高径 比在

1 . O ~

1 . 2的范 围内.例如 , 一17lJ维普资讯 http://www.cqvip.com 装备与设施《中国铸 机》3 /

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9 4 冲天垆钢结构前炉炉盖杨毅(芜湖电I机械厂安徽芜湖市:241001)芜湖 电工机 械厂 冲天 炉一直 使 用铸 铁前炉 盖,系采 用大型 刮板 造型铸 造而成 , 盖 内搪塞耐 火材料 使用中存 在寿命较 短( 固耐 火材 料脱落 易炸 裂或烘坏 ) 及 传热快等 问题 . 现改 用钢结构 炉盖,见图1所 示 .根 据工业炉的筑炉基本原理,采用钢 板焊 接、内层砌 制耐 火砖 的炉 盖,经过一 年多的使 用,效果较好 . 因为炉盖 的热损 失小(采用 S W一 2型表 面温度 计现 场 在同 等条件下测试,铸铁炉盖为165℃,而钢结构炉盖为65℃) , 故保温性 能好 . 圈1钢结掏炉 盖1.盖板

2 . 夹 紧翻

3 . 底板 炉盖采 用低碳钢板 焊制 , 要求 底板 平整,里面铺砌耐 火砖 ( 见图2).在筑炉 时.必须注意要 使中间4块耐 火砖 的垂 直 交点 在底 板圆心上 , 耐火砖的泥 浆灰缝控 制在lmm 以内, 并 留出

2 0 r am*2

0 r am 对 称的出 气孔.砌 完后 , 放上 由 4个 夹紧环(厚1Omm 钢板制成)组成的夹紧圈.夹紧环与 夹紧环 之间放 d块20ram 厚 的术 块(定位 用) , 用螺 栓紧固时 必 须对 称且同时 紧固. 夹紧圈与底板 间采用连 续焊接 , 然后放上 盖板并使其与夹紧圈仰 焊点固,最后把炉盖起吊翻转180.进行连续焊接,并在盖板上四角焊 上有紧固螺栓的垫板..

1 I .

0 . : j 『 . L l 广―1L='

. /

1 7, 图2耐火砖的 铺砌 采用铸铁炉盖耗用铁水约900kg, 而采用钢结构炉盖耗 用钢材约dOOkg和 耐火砖148块,后者 金属材 料消耗少 , 且寿命长 , 保温性 好.使用钢 结构 炉盖 应注 意 以下 问题 : ①必 须清 除 原来 前炉上 沿 四周 的耐水 泥,保持四周 平整 , 并均匀铺层旧砂,炉盖与前炉用螺栓紧固时需紧力均匀 , 严 防固跑火而烘 坏法 兰致废 . ②使 用时 应 防止冲 击、振动等 , 以免 耐火砖 因振 动移 动塌 落.③使用中若砌入 盖 内的耐火 砖烘 损1/5高 度时,应搪塞耐火材料补平.当包体斜度为tg一0.05时 , 钢水底径与上径之比应 为0.88~0.90,以避 免钢水 包 内钢水 的压头小 、 散 热快 或者 钢水 中的 杂质和 气体 不易排尽.因此 , 应按 前述原理 重 新推 算各公 式的计 算 系数 .

4 .

3 用快 速计算 法进行浇包设 计计 算,可以完 成浇包包体 及 其各 组成零 件 的材料 选择 , 计算 其具体尺 寸和 相互 位置 关系,并很 快求出空包 与 满包 的重心座标 .然后只需将计算结 果按需 要进 行 圆整 , 从而 使复杂 的设计计 算大大 简化 . 如果有条 件应用CAD~ - C AD D 技术(图9),则效果更佳.一18一图91o【电动 铁 水包 包 体结 构5参考文献1董超 铸造设备 设计. 北京 ;

机械 工业出版社 .

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