СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к литейному производству, в частности, к стендам для исследования литниковых систем.
Известен стенд для исследования литниковых систем (Рабинович Б.В. "Введение в литейную гидравлику". - М.: Машиностроение, 1966. - С.335). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, коллектора и питателей. Все элементы стенда выполнены из прозрачной пластмассы. Стояк имеет круглое поперечное сечение и выполнен сужающимся книзу. Коллектор имеет трапецеидальное поперечное сечение и плоскую крышку. В коллекторе прорезаны питатели трапецеидального поперечного сечения.
Недостатком стенда является то, что он не позволяет исследовать заполнение литейной формы металлом под затопленный уровень.
Известен также стенд для исследования литниковых систем (патент на полезную модель №92817 от 08.12.2009 г. "Стенд для исследования литниковых систем"). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, переходника, составного коллектора в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометров в стояке и коллекторе. Стояк выполнен круглого поперечного сечения. Количество питателей может меняться от 1 до 20, а расстояние между ними можно изменять, заглушая промежуточные питатели.
Недостатком стенда является то, что он не позволяет исследовать заполнение литейной формы металлом под затопленный уровень.
Признаки прототипа, являющиеся общими с признаками предлагаемого стенда, - литниковая чаша, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометры в стояке и коллекторе.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, - создание стенда, позволяющего исследовать заполнение литейной формы металлом под затопленный уровень.
Поставленная задача решена за счет того, что известный стенд для исследования литниковых систем, содержащий литниковую чашу, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометры в стояке и коллекторе, дополнительно снабжен формами в виде пустотелых цилиндров с дном, в стенке каждой формы выполнено отверстие, в которое входит сменный модуль и устанавливается на днище формы, по высоте каждой формы выполнены прорези для слива жидкости, для закрывания этих прорезей стенд снабжен заглушками, а соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.
Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от прототипа, - стенд снабжен формами в виде пустотелых цилиндров с дном, в стенке каждой формы выполнено отверстие, в которое входит сменный модуль и устанавливается на днище формы, по высоте каждой формы выполнены прорези для слива жидкости, для закрывания этих прорезей стенд снабжен заглушками, а соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют исследовать заполнение литейной формы металлом под затопленный уровень, то есть достичь цели полезной модели.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема предлагаемого стенда, на фиг.2 - сечение стенда по сменному модулю с питателем и форме, на фиг.3, 4, 5, 6, 7 - чертежи стояка, переходника, сменного модуля с питателем, соединительной трубки и формы, на фиг.8 - фотография изготовленного стенда с двумя формами во время заливки
Стенд (фиг.1, 2, 8) содержит литниковую чашу 1, стояк 2, переходник 3, составной коллектор в виде сменных модулей 4 с питателями и соединительных трубок 5, формы 6, пьезометры 7 в стояке, пьезометры 8 в коллекторе. Для слива излишков жидкости в литниковой чаше 1 имеется щель 9. Для закрывания прорезей в форме 6 стенд снабжен заглушками 10.
Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров) выполнены из стали. Соединение элементов стенда произведено за счет посадок, без резьбы и уплотнительных прокладок. В переходнике 3 и сменных модулях 4 с питателями пазы под соединительные трубки 5 выполняются разверткой, а наружный диаметр соединительных трубок 5 делается с расчетом получения скользящей посадки соединения соединительной трубки 5 с переходником 3 и со сменным модулем 4 с питателем, предотвращающей утечку воды. Сменный модуль 4 с питателем входит в отверстие в форме 6 по скользящей посадке и устанавливается на днище формы (см. фиг.2). Элементы стенда просты в изготовлении, а сборка стенда не вызывает затруднений. Напор в системе H - расстояние по вертикали от уровня металла в литниковой чаше 1 до продольных осей сменных модулей 4 с питателями и соединительных трубок 5 - поддерживается постоянным путем непрерывного доливания жидкости в чашу 1 и слива ее избытков через щель 9. Расстояние от стояка до первого работающего сменного модуля с питателем (см. фиг.1) и расстояние между сменными модулями с питателями можно менять, не включая какие-то промежуточные питатели.
Был изготовлен опытный образец - стенд (фиг.8). Внутренний диаметр стояка 2 составляет 24,08 мм. Внутренний диаметр сменных модулей 4 с питателями и соединительных трубок 5 равен 16,03 мм. Внутренний диаметр питателей сменных модулей 4 равняется 9,03 мм. Внутренний диаметр чаши 1 составляет 272 мм, а напор в системе H равняется 363 мм и поддерживается постоянным.
Стенд можно собирать из сменных модулей 4 с питателями и соединительных трубок 5 с разными диаметрами коллекторов, или с разными диаметрами питателей, или с разными диаметрами коллекторов и питателей.
2
Стенд для исследования литниковых систем работает следующим образом. Систему заполняют водой, открывают в формах прорези, расположенные на расстоянии HI от продольной оси коллектора, и определяют объем W вылившейся из каждой прорези в форме жидкости (см. фиг.8) в отдельную емкость за определенное время τ. Затем определяют скорость воды (в питателе каждого сменного модуля по формуле: ν=W/τ. После чего подсчитывают расход воды в питателе по формуле: Q=νS, где S - площадь сечения питателя, м. Расход воды во всей системе определяют путем суммирования расходов воды во всех работающих питателях. То же самое делают для изучения истечения жидкости из прорезей в форме, расположенных на расстояниях Н2 и Н3 от продольной оси коллектора.
То есть мы узнаем скорость жидкости в каждом питателе сменных модулей при заполнении формы под затопленный уровень, что считалось невозможным. Выяснилось, что заполнение под затопленный уровень идет медленнее, чем при истечении жидкости сверху из питателей в форму. Хотя в учебниках гидравлики утверждается, что это одинаковые процессы (см., например, книгу Чугаева P.P. "Гидравлика", М.: изд-во "Бастет", 2008, с.215-219). Установлено также, что отношение скорости жидкости в ближнем к стояку питателе к скорости в дальнем от стояка питателе равно 0,56 при истечении жидкости из нижней прорези в форме (для H1), 0,63 - при истечении жидкости из второй снизу прорези в форме (для Н2), 0,70 - при истечении жидкости из третьей снизу прорези в форме (для Н3). Эти результаты также противоречат имеющимся знаниям по гидравлике.
Как видно, удалось создать стенд, позволяющий исследовать заполнение литейной формы металлом под затопленный уровень и определять скорость жидкости в каждом питателе литниковой системы.
И цель создания полезной модели достигнута.
В экспериментах использовалась вода, подкрашенная марганцовкой.