Обоснование рациональных кинематических характеристик формовочного вибростола
Loading...
Date
2016
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипро
Abstract
RU: Цель. Одним из эффективных способов получения отливок сложной формы является литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) в вакуумируемые формы (контейнеры). Повышение качества этого способа литья
требует совершенствования методики формовки. Формовочный процесс предусматривает послойное вибрационное уплотнение песка в контейнерах. Большинство линий участков ЛГМ оснащены вибростолами
с инерционными вибраторами, с приводом от асинхронных электродвигателей, работающих на номинальных частотах вращения. Перспективным направлением совершенствования методики формовки является
рациональная настройка таких параметров вибростола, как вибрационное перемещение, скорость и ускорение. Эти параметры определяются упруго-массовыми характеристиками системы «вибростол–форма»
и возмущающими силами, создаваемыми инерционными вибраторами. Целью исследования является определение рациональных диапазонов настройки параметров вибраторов стола, при которых происходит качественное послойное уплотнение формовочного песка в форме. Методика. Критерием эффективности настройки характеристик вибростола приняты значения усредненных ускорений 6,5–7,5 м/с2, соответствующим наибольшей степени уплотнения сухого формовочного песка и диапазону значений ускорений
9–9,5 м/с2 для придания песку «псевдотекучести». Для целей исследования была разработана математическая модель колебаний подвижной части вибростола с двумя типами литейных контейнеров для установившихся и переходных режимов работы. Результаты. В процессе исследований колебаний формы на математической модели выполнены расчеты собственных частот колебаний при различных упруго-массовых характеристиках системы. Построены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) перемещений и ускорений подвижной части стола с контейнером, послойно заполненным формовочным песком.
Научная новизна. Автором предложена методика определения диапазонов частотной настройки инерционных вибраторов стола, позволяющая получить качественное уплотнение сухого формовочного песка в форме. Практическая значимость. В процессе формовки, согласно технологии литья по газифицируемым моделям, из-за послойной засыпки модели формовочным песком масса формы возрастает. Изменение массовой характеристики формы требует оперативного изменения кинематической характеристики вибростола –
вибрационного ускорения. Предложенная математическая модель позволяет определить диапазоны настройки частотных параметров инерционных вибраторов формовочного стола на всех этапах формовки.
UK: Мета. Одним із ефективних способів отримання виливків складної форми є лиття по моделях, що газифікуються (ЛГМ), у вакуумуючі форми (контейнери). Підвищення якості цього способу лиття вимагає вдосконалення методики формування. Формувальний процес передбачає пошарове вібраційне ущільнення піску в контейнерах. Більшість ліній ділянок ЛГМ оснащені вібростолами з інерційними вібраторами, з приводом від асинхронних електродвигунів, що працюють на номінальних частотах обертання. Перспективним напрямком удосконалення методики формування є раціональна настройка таких параметрів вібростолу, як вібраційне переміщення, швидкість і прискорення. Ці параметри визначаються пружно-масовими характеристиками системи «вібростіл-форма» і збурювальними силами, що створюються інерційними вібраторами. Метою дослідження є визначення раціональних діапазонів налаштування параметрів вібростолу, при яких відбувається якісне пошарове ущільнення формувального піску в формі. Методика. Критерієм ефективності налаштування характеристик вібростолу прийняті значення усереднених прискорень 6,5–7,5 м/с2, відповідним до найбільшої міри ущільнення сухого формувального піску та діапазону значень прискорень 9–9,5 м/с2 для надання піску «псевдоплинності». Для цілей дослідження була розроблена математична модель коливань рухомої частини вібростолу з двома типами ливарних контейнерів для сталих і перехідних режимів роботи. Результати. У процесі досліджень коливань форми на математичній моделі виконані розрахунки власних частот коливань при різних пружно-масових характеристиках системи. Побудовані амплітудно- частотні характеристики (АЧХ) переміщень і прискорень рухомої частини столу з контейнером, пошарово заповненим формувальним піском. Наукова новизна. Автором запропоновано методику визначення діапазонів частотного налаштування інерційних вібраторів столу, що дозволяє отримати якісне ущільнення сухого формувального піску в формі. Практична значимість. У процесі формування, згідно з технологією лиття по моделях, що газифікуються, через пошарову засипку моделі формувальним піском маса форми зростає. Зміна масової характеристики форми вимагає оперативної зміни кінематичної характеристики вібростолу – вібраційного прискорення. Запропонована математична модель, що дозволяє визначити діапазони настройки частотних параметрів інерційних вібраторів формувального стола на всіх етапах формування.
EN: Purpose. One of the efficient ways to obtain castings of complex shape is lost foam casting (LFC) in the evacuated molds (containers). Upgrading the quality of this casting method requires improvement of molding techniques. The molding process involves layer-by-layer vibratory compaction of sand in the containers. Most of the lines of LFC sections are equipped with vibrating tables with inertia oscillators driven by induction motors, operating at nominal speed. A promising way of improving the molding technique is the rational setting of the following parameters of vibrating table: vibration displacement, velocity and acceleration. These parameters are determined by the elastic-mass characteristics of the system «vibrating table – mold» and perturbing forces created by inertia oscillators. The aim of the study is to determine the rational range of setting the parameters of oscillators at which the qualitative layer-by-layer compaction of the molding sand in the mold takes place. Methodology. The efficiency criterion for setting characteristics of the vibrating table there were taken the values of averaged accelerations of 6.5 – 7.5 m/s2 corresponding to maximum compaction degree of dry molding sand and the range of acceleration values 9 – 9.5 m/s2 for giving the sand «pseudo-yielding». For the study it was developed a mathematical model of oscillations of the movable part of vibrating table with two types of casting containers for steady and transient operation modes. Findings. In the process of research of the mold oscillations it was calculated the natural frequencies of oscillations at different elastic-mass characteristics of the system using a mathematical model. It was constructed the frequency response of displacements and accelerations of the moving part of the table with container filled with molding sand layer-by-layer. Originality. The author proposes a method of determining the range of frequency setting of inertial oscillators of table, which make it possible to obtain qualitative compaction of dry molding sand in the mold. Practical value. In the process of molding using the lost foam casting models the mold mass is increasing due to the layer-by-layer filling of the mold with molding sand. The change of mass characteristics of the mold requires operational change of the kinematic characteristics of the vibrating table – vibration acceleration. The proposed mathematical model allows determining the ranges of setting the frequency parameters of inertial oscillators of molding table at all stages of molding.
UK: Мета. Одним із ефективних способів отримання виливків складної форми є лиття по моделях, що газифікуються (ЛГМ), у вакуумуючі форми (контейнери). Підвищення якості цього способу лиття вимагає вдосконалення методики формування. Формувальний процес передбачає пошарове вібраційне ущільнення піску в контейнерах. Більшість ліній ділянок ЛГМ оснащені вібростолами з інерційними вібраторами, з приводом від асинхронних електродвигунів, що працюють на номінальних частотах обертання. Перспективним напрямком удосконалення методики формування є раціональна настройка таких параметрів вібростолу, як вібраційне переміщення, швидкість і прискорення. Ці параметри визначаються пружно-масовими характеристиками системи «вібростіл-форма» і збурювальними силами, що створюються інерційними вібраторами. Метою дослідження є визначення раціональних діапазонів налаштування параметрів вібростолу, при яких відбувається якісне пошарове ущільнення формувального піску в формі. Методика. Критерієм ефективності налаштування характеристик вібростолу прийняті значення усереднених прискорень 6,5–7,5 м/с2, відповідним до найбільшої міри ущільнення сухого формувального піску та діапазону значень прискорень 9–9,5 м/с2 для надання піску «псевдоплинності». Для цілей дослідження була розроблена математична модель коливань рухомої частини вібростолу з двома типами ливарних контейнерів для сталих і перехідних режимів роботи. Результати. У процесі досліджень коливань форми на математичній моделі виконані розрахунки власних частот коливань при різних пружно-масових характеристиках системи. Побудовані амплітудно- частотні характеристики (АЧХ) переміщень і прискорень рухомої частини столу з контейнером, пошарово заповненим формувальним піском. Наукова новизна. Автором запропоновано методику визначення діапазонів частотного налаштування інерційних вібраторів столу, що дозволяє отримати якісне ущільнення сухого формувального піску в формі. Практична значимість. У процесі формування, згідно з технологією лиття по моделях, що газифікуються, через пошарову засипку моделі формувальним піском маса форми зростає. Зміна масової характеристики форми вимагає оперативної зміни кінематичної характеристики вібростолу – вібраційного прискорення. Запропонована математична модель, що дозволяє визначити діапазони настройки частотних параметрів інерційних вібраторів формувального стола на всіх етапах формування.
EN: Purpose. One of the efficient ways to obtain castings of complex shape is lost foam casting (LFC) in the evacuated molds (containers). Upgrading the quality of this casting method requires improvement of molding techniques. The molding process involves layer-by-layer vibratory compaction of sand in the containers. Most of the lines of LFC sections are equipped with vibrating tables with inertia oscillators driven by induction motors, operating at nominal speed. A promising way of improving the molding technique is the rational setting of the following parameters of vibrating table: vibration displacement, velocity and acceleration. These parameters are determined by the elastic-mass characteristics of the system «vibrating table – mold» and perturbing forces created by inertia oscillators. The aim of the study is to determine the rational range of setting the parameters of oscillators at which the qualitative layer-by-layer compaction of the molding sand in the mold takes place. Methodology. The efficiency criterion for setting characteristics of the vibrating table there were taken the values of averaged accelerations of 6.5 – 7.5 m/s2 corresponding to maximum compaction degree of dry molding sand and the range of acceleration values 9 – 9.5 m/s2 for giving the sand «pseudo-yielding». For the study it was developed a mathematical model of oscillations of the movable part of vibrating table with two types of casting containers for steady and transient operation modes. Findings. In the process of research of the mold oscillations it was calculated the natural frequencies of oscillations at different elastic-mass characteristics of the system using a mathematical model. It was constructed the frequency response of displacements and accelerations of the moving part of the table with container filled with molding sand layer-by-layer. Originality. The author proposes a method of determining the range of frequency setting of inertial oscillators of table, which make it possible to obtain qualitative compaction of dry molding sand in the mold. Practical value. In the process of molding using the lost foam casting models the mold mass is increasing due to the layer-by-layer filling of the mold with molding sand. The change of mass characteristics of the mold requires operational change of the kinematic characteristics of the vibrating table – vibration acceleration. The proposed mathematical model allows determining the ranges of setting the frequency parameters of inertial oscillators of molding table at all stages of molding.
Description
П. Анофриев: ORCID 0000-0001-7997-3523
Keywords
вибрационное уплотнение, формовка, вибростол, математическая модель, собственные частоты, амплитудно-частотная характеристика, вібраційне ущільнення, формування, вібростіл, математична модель, власні частоти, амплітудно-частотна характеристика, vibratory compaction, molding, vibrating table, mathematical model, natural frequencies, frequency response, КПММ
Citation
Анофриев П. Г. Обоснование рациональных кинематических характеристик формовочного вибростола. Наука та прогрес транспорту. 2016. № 6 (66). С. 124–135. doi: 10.15802/stp2016/90496.