УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ С ЗАМКНУТОЙ ПОЛОСТЬЮ

Полезная модель относится к области литейного производства, точнее к литейному технологическому оборудованию и может найти применение при изготовлении литых изделий с замкнутой полостью в различных отраслях промышленности.
Известно установка для изготовления изделий с замкнутой полостью (SU 1438916, 1988 г., фиг. 5), содержащая вращаемый вокруг трех взаимно перпендикулярных осей корпус с размещенной внутри его формой в виде контейнера, наполненного текучей массой, закрепленной на кронштейнах. Привод вращения корпуса представляет собой три пары электродвигателей, каждая из которых обеспечивает вращение корпуса с определенными угловыми скоростями, и при его вращении текучая масса растекается по стенкам формы, принимая ее конфигурацию, а в срединной части образуется полость в виде эллипсоида, форма которого определяется задаваемыми значениями угловых скоростей.
Недостатками такой установки являются громоздкость конструкции и энергоемкость процесса, поскольку вращение (работа трех пар двигателей) осуществляют до полного отверждения массы из-за отсутствия дополнительных средств интенсификации затвердевания литейного материала.
Наиболее близким аналогом (прототипом) полезной модели является установка для изготовления литых изделий с замкнутой полостью (SU 1235641, 1986 г.), содержащее основание, две поворотные рамы, первая из которых (большая) установлена на основании с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, а другая (меньшая) размещена внутри первой и скреплена с ней посредством полуосей с пружинами, расположенными на горизонтальной оси и сообщающими ей вращательные колебания относительно этой оси.
При этом на горизонтальном приводном валу, размещенном внутри меньшей поворотной рамы перпендикулярно упомянутой выше горизонтальной оси, установлена литейная форма в виде контейнера с текучей массой. Для получения изделия с полостью в виде эллипсоида форме обеспечивают вращательные движения относительно трех взаимно перпендикулярных осей, осуществляемые, как и в предыдущем аналоге, с заданными значениями угловых скоростей, варьированием соотношений которых обеспечивают изготовление эллипсоидов с разными параметрами.
Такая установка конструктивно усложнена и реализует усложненный способ получения изделий с замкнутой полостью, регламентирующий особые технологические условия (например, обеспечения условий невесомости) с получением изделий только с эллипсоидной формой замкнутой полости - это приводит к удорожанию стоимости установки и ограничивает область ее использования. К тому же соединение литейной формы непосредственно с приводным валом в прототипе не позволяет использовать формы из различных материалов, к примеру гипсовых, и разнообразных конфигураций.
К недостаткам прототипа следует также отнести громоздкость установки, обусловленную наличием двух поворотных рамок и нескольких раздельных приводов (включая систему дисбалансов), кинематическая связь которых с рамками содержит значительное количество промежуточных узлов и элементов; и сниженную производительность, т.к. в нем не предусмотрены дополнительные меры для ускорения затвердевания материала изделия.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на создание компактной установки с расширенными функциональными возможностями.
Технический результат, получаемый при реализации полезной модели состоит в конструктивном упрощении установки, повышении ее производительности за счет сокращения времени затвердевания литейного материала; в расширении диапазона получаемых изделий по форме и материалу с использованием литейных форм различных по материалу и конфигурации.
Для достижения технического результата установка для изготовления литых изделий с замкнутой полостью посредством одновременного вращения литейной формы вокруг горизонтальной и вертикальной осей, содержащая основание, поворотную раму, установленную на основании с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и приводной механизм вращения, отличающаяся тем, что она снабжена установленным на раме и выполненным с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси поворотным контейнером со съемной крышкой для размещения литейной формы, имеющей замкнутую внутреннюю формообразующую полость, соответствующую контуру изготавливаемого изделия, при этом поворотная рама выполнена в виде вилки, связанной с приводным механизмом вращения, на открытые концы которой установлены с возможностью вращения от упомянутого приводного механизма две цапфы, контейнер жестко связан с цапфами и имеет размещенные в съемной крышке патрубки подвода/ отвода хладагента внутрь литейной формы, и размещенный в днище патрубок подвода хладагента снаружи формы, а установленная внутри контейнера литейная форма зафиксирована в нем сверху посредством крышки контейнера и относительно боковых стенок контейнера с помощью размещенного между нею и контейнером эластичного шланга, навитого вокруг внешней поверхности формы по ее высоте и заполненного сжатым воздухом.
Дополнительное отличие установки состоит в том, что в частных случаях исполнения приводной механизм в ней включает в себя электродвигатель с червячным редуктором, клиноременной передачей и приводным валом, расположенным на вертикальной оси установки и служащим для передачи вращения связанной с ним поворотной раме; и обеспечивающую вращение контейнера с литейной формой относительно горизонтальной оси при вращении поворотной рамы плоскоременную передачу, ремень которой с помощью угловых направляющих роликов, закрепленных на раме, охватывает два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях шкива, один из которых, расположенный в горизонтальной плоскости, неподвижно закреплен на основании соосно приводному валу, а другой, расположенный в вертикальной плоскости, жестко связан с одной из цапф с возможностью вращения вместе с нею.
Благодаря тому, что в предлагаемой установке литейная форма заключена внутри контейнера, а не крепится, как в прототипе, непосредственно к приводным полуосям, в ней могут быть использованы литейные формы любой конфигурации и из любых материалов, к примеру, гипсовые формы с эластичной вставкой или оболочковые многослойные керамические формы. Этому же способствует и крепление формы внутри контейнера с помощью эластичного шланга, заполненного воздухом под технологическим, требуемым по условиям материала и конфигурации формы, давлением, а также то, что установка реализует способ получения литых изделий с замкнутой полостью, основанный на эффекте «намораживания» и конфигурация изделия в нем определяется конфигурацией рабочей полости формы - это позволяет получать изделия в т.ч. и произвольной конфигурации, а не только определяемой (как в прототипе) геометрическими закономерностями.
Наличие патрубков подвода хладагента внутрь литейной формы и в промежуток между стенками контейнера и формой обеспечивает возможность дополнительного технологического воздействия на литейный материал в процессе затвердевания, что позволяет сократить время затвердевания и, следовательно, повысить производительность установки.
Выполнение поворотной рамы в виде вилки, несущей контейнер с расположенной в нем литейной формой, и выполнение приводного механизма в соответствии с п. 2 формулы с упрощенной (по сравнению с прототипом) кинематической схемой позволяет осуществлять вращение контейнера с литейной формой вокруг двух взаимно перпендикулярных осей от единого приводного механизма вращения и способствует обеспечению компактности установки и упрощению алгоритма управления ею.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан общий вид установки, вид спереди (пример); на фиг. 2 - то же, вид слева; на фиг. 3 - контейнер с литейной формой в разрезе (пример).
На основании 1 смонтированы электродвигатель 2 с червячным редуктором 3, соединенные с клиноременной передачей 4, обеспечивающие вращение вокруг вертикальной оси установки приводному валу 5, передающему вращение связанной с ним поворотной раме 6, выполненной в виде вилки. Плоскоременная передача 7, включающая в себя неподвижный шкив 8, ремень 9, ролики 10 и шкив 11, обеспечивает передачу вращения на две, оппозитно расположенные на открытых концах вилки, цапфы 12 (фиг. 3), что соответственно, обеспечивает вращение жестко связанного с цапфами контейнера 13 с литейной формой 14 вокруг горизонтальной оси. Литейная форма 14 (фиг. 3) закреплена в контейнере с помощью фиксатора 15, выполненного в виде эластичного шланга, намотанного на ней: таким образом, чтобы не препятствовать ее установлению внутри контейнера и обеспечить надежную фиксацию после его заполнения сжатым воздухом через ниппель 16 под технологическим давлением (определяемым по условиям материала и конфигурации формы).
1
11
Система шлангов 17, 17, 17, и осевые каналы в валу 5 и одной из цапф 12 обеспечивают подвод хладагента или катализатора от внешнего источника их подачи (на чертежах не показан) внутрь литейной формы 14 и к ее наружной поверхности.
В съемной крышке 18 контейнера 13 (фиг. 3) имеются связанные со шлангами 17 патрубки: 19 для подвода хладагента или катализатора и 20 для их отвода. Длина патрубков выбрана таким образом, чтобы их нижние концы были расположены по центру формообразующей полости 21 литейной формы 14. Для ускорения процесса затвердевания материала к наружной поверхности формы 14 хладагент или катализатор подается через патрубок 22 в днище контейнера 13, принудительная циркуляция которого между стенками контейнера 13 и формой 14 ускоряет процесс конвективного теплообмена, что обеспечивает сокращение времени затвердевания литейного материала.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Литейная форма 14 с фиксатором 15, в виде намотанного на ней эластичного шланга с ниппелем 16, устанавливается внутри контейнера 13, после чего в этот шланг закачивают сжатый воздух под технологическим, требуемым по условиям материала и конфигурации литейной формы, давлением.
В формообразующую полость 21 литейной формы 14 заливается жидкий исходный материал в количестве достаточном для получения заданной толщины стенки изделия.
После чего на контейнере 13 закрепляется съемная крышка 18 с патрубками 19 и 20, к патрубкам 19 и 22 подсоединяются гибкие шланги 17, и подается команда на включение привода вращения.
При включении электродвигателя 2 вращательное движение передается через червячный редуктор 3 и клиноременную передачу 4 на приводной вал 5. Поворотная рама 6 и все связанные с ней элементы конструкции приводятся в движение вокруг вертикальной оси установки.
Ремень 9 связан силами трения с неподвижным шкивом 8, закрепленным на основании 1. Поэтому при вращении поворотной рамы 6, дуга контакта ремня
9 с неподвижным шкивом 8 перемещается в направлении вращения поворотной рамы, что приводит к движению ремня 9 относительно поворотной рамы, роликов 10 и шкива 11.
Шкив 11, через шпонку, приводит во вращение цапфы 12, приваренные к контейнеру 13. В результате контейнер 13 получает вращение вокруг горизонтальной оси.
В результате вращения контейнера, по мере того как жидкий слой формовочного материала распределяется по внутренней поверхности литейной формы 14, и формируется тонкая первичная корочка, в полость 21 через патрубок 19 подают хладагент или катализатор, который отводится через патрубок 20, обеспечивая этим непрерывно циркулирующий поток, принудительно омывающий полость формы.
Одновременно через патрубок 22 подают поток хладагента внутрь контейнера, благодаря которому литейная форма принудительно омывается снаружи.
Установка, предлагаемая полезной моделью, обладает расширенными технологическими возможностями, имеет компактную конструкцию и проста в изготовлении, т.к. не требует значительных капитальных вложений и может быть изготовлена в условиях действующего производства с использованием доступных недорогих комплектующих и материалов.