Порядок проведения работы. 1. В лаборатории на рабочем месте ознакомиться с конструкцией основных узлов и деталей литьевой машины

 

1. В лаборатории на рабочем месте ознакомиться с конструкцией основных узлов и деталей литьевой машины.

2. Составить эскизы деталей (по назначению преподавателя).

3. Составить расчётные схемы эскизированных деталей.

4. В зависимости от размеров деталей, задаваемых преподавателями, определить степень их износа, составить дефектную ведомость и назначить вид ремонта.

 

Назначение основных узлов и порядок выполнения расчётов

 

Литьевая машина состоит из устройства для дозирования материала, механизмов для замыкания формы и инжекции, привода, пультов для управления машиной, контроля и регулирования температуры. Важнейшим узлом литьевой машины является инжекционный механизм, состоящий из устройств объёмного или весового дозирования, пластикации и инжекции материала; привода для возвратно-поступательного движения поршней, вращательного и поступательного движения червяков, устройства для перемещения инжекционного механизма.

Инжекционные механизмы классифицируют на поршневые, червячно-поршневые, одно- и двухчервячные, которые в свою очередь разделяются на механизмы с осевым перемещением червяка и без него. Кроме того, по конструктивным признакам инжекционные механизмы подразделяются на одно-, двух-, трёхцилиндровые. Основным рабочим органом механизма инжекции является червяк, который не только пластицирует материал, но и может выполнять функцию поршня, подающего материал в форму. В литьевых машинах размеры шнека определяются дополнительно требованиями операции впрыска. Для уменьшения утечек материала при впрыске шнек снабжают специальным наконечником. В зависимости от свойств перерабатываемого материала на инфекционных цилиндрах устанавливают различные сопла. Цилиндр по длине разбивается на несколько зон обогрева, каждая из которых имеет свой температурный режим.

Прессовая часть литьевой машины предназначена для закрытия и открытия литьевой формы, а также для создания усилия, необходимого для удержания формы в замкнутом состоянии при впрыске и формовании материала в процессе литья.

При расчёте инжекционных цилиндров следует помнить, что если , то цилиндр рассчитывается по формулам для толстостенных сосудов. При этом для цилиндров, изготовленных из хрупких и малопластичных материалов, используют формулу:

(1)

 

а для цилиндров из пластичных сталей

 

(2)

 

где – толщина стенки цилиндра, см; – внутренний радиус цилиндра, см; – допускаемое напряжение на растяжение, МПа; – внутреннее давление, МПа; – прибавка на коррозию.

При температуре цилиндров до 523 К

 

, (3)

 

где – предел прочности на растяжение, МПа; – коэффициент запаса прочности.

(4)

 

где – предел текучести при рабочей температуре, МПа; – коэффициент запаса прочности.

При использовании наружных нагревателей к напряжениям, возникающим в стенке цилиндра под действием давления, добавляются температурные напряжения. Тогда

 

, (5)

 

где – напряжения на внутренней стенке цилиндра, возникающие под действием рабочего давления, МПа; – напряжения на внутренней стенке, возникающие под действием перепада температур, МПа.

 

; (6)

 

, (7)

где – соответственно наружный и внутренний радиусы цилиндра, см; – относительный температурный коэффициент линейного расширения, 1/°С; – температуры наружной и внутренней стенок цилиндра, К; – коэффициент Пуассона; – модуль упругости, МПа;

, (8)

 

где – удельный тепловой поток, ккал/(м²×ч); – коэффициент теплопроводности, ккал/(м×ч×°С).

При расчёте шнека, который испытывает касательные напряжения от скручивания и нормальные напряжения осевого сжатия, вал шнека проверяют на гибкость

 

, (9)

 

где – коэффициент, зависящий от способа закрепления вала (для шнеков ); – длина шнека, см; – радиус инерции, см;

 

. (10)

 

где – внутренний диаметр нарезки шнека, см; – диаметр отверстия в шнеке (для охлаждения), см;

Если , то шнек проверяют на прочность. Условие прочности записывается в виде:

 

, (11)

 

где – расчётное напряжение, МПа; – максимальные нормальные напряжения, вызванные осевой и распределённой нагрузками на шнек, МПа; – максимальные касательные напряжения на поверхности шнека, МПа.

 

; (12)

 

, (13)

где – осевая сила, кг; ; – удельная масса материала шнека, кг/см³; – вращающий момент на валу шнека, Н×см; – полярный момент сопротивления, см³.

Максимальный прогиб шнека

 

(14)

 

где – распределённая нагрузка, действующая на шнек, Н×см; – модуль упругости, кг/см²; – момент инерции поперечного сечения, см⁴.

Если , то необходимо проверить шнек на максимальный прогиб:

 

(15)

 

где и .

Прогиб шнека должен быть меньше фактического радиального зазора между витками шнека и цилиндром.

Диаметр шнека проверяют также на напряжения, возникающие при совместном действии изгиба и кручения:

 

, (16)

 

где – допускаемое напряжение на изгиб для нагрузки, изменяющейся по величине и по знаку, МПа; – изгибающий момент в опасном сечении, Н×см; – вращающий момент на валу шнека; –коэффициент, учитывающий различный характер изменения напряжения от изгиба и кручения;

; (17)

(18)

где – допускаемое напряжение для нагрузки, изменяющейся только по величине, МПа.

Колонны необходимо рассчитывать главным образом на жёсткость. Однако это не исключает необходимости их проверки на прочность от осевой нагрузки в слабом сечении или на напряжение от изгибающего момента под действием сосредоточенных (вес плит) и распределённых сил (вес колонн). Напряжения от изгибающего момента не учитываются вследствие их малости.

Суммарный прогиб колонн от действия сосредоточенных и распределённых сил

 

, (19)

 

где – максимальное расстояние между плитами, см; – модуль упругости материала колонн; – момент инерции сечения, см⁴; – масса 1 см длины колонны, кг/см; – часть массы подвижной плиты, приходящаяся на одну колонну, кг; – диаметр колонны, см.

Резьбовая часть колонн испытывает переменные по величине нагрузки, поэтому допускаемая амплитуда напряжения в цикле

 

, (20)

 

где – допускаемое напряжение на выносливость для материала колонны, МПа; – коэффициент концентрации напря-
жений.

Фактическая амплитуда напряжений в цикле:

 

, (21)

 

где – площадь сечения колонны, см²; – число колонн.

Необходимая площадь сечения резьбовой части колонны

 

(22)

 

где – коэффициент запаса прочности.

Конструкция плит литьевых машин, на которых закрепляются формы, зависит от числа колонн, конфигурации и размеров центрирующих отверстий, расположения и конструкции приспособлений для закрепления форм и т.д.

Плиты литьевой машины рассчитывают на изгиб под действием распределённой или сосредоточенной нагрузок.

Максимальные растягивающие и сжимающие напряже-
ния от изгибающего момента

 

; (23)

 

, (24)

 

где – напряжение на растяжение, МПа; – напряжение на сжатие, МПа; – максимальный изгибающий момент в опасном сечении литья, Н×см; – осевой момент инерции (относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения плиты), см⁴; – высота сечения плиты, см; – координата центра тяжести, см.

Для проверки плит на прочность выбирают наиболее опасное сечение. В случае сложной деформации при наличии нескольких опасных сечений каждое из них необходимо проверять на прочность.

 

Содержание отчёта по работе

 

1. Краткое описание назначения и принципа действия основных узлов литьевой машины.

2. Эскизы назначенных преподавателем узлов и деталей.

3. Расчёт узлов и деталей.

4. Дефектная ведомость, а также эскиз детали с указанием вида ремонта.

 

Контрольные вопросы

 

1. Классификация инжекционных частей литьевых машин.

2. Классификация механизмов запирания литьевых машин.

3. Методики расчёта материальных цилиндров, червяков, колонн, плит.

4. Виды брака и износа элементов оборудования.