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jd114型调度绞车卷筒铸造工艺设计 0 卷筒法兰 jd11.4型分段绞车是第一种用于采矿的改进运输设备。汾西矿产业集水区的产量为100辆200辆。卷筒是绞车的重要部件之一, 是绞车的主要受力部件。其外型最大尺寸600mm×414mm, 由三部分组成, 即卷筒法兰部分、卷绳筒部分和刹车法兰部分, 卷筒示意图见图1。卷筒的结构较为复杂, 壁厚较薄, 而铸钢的流动性不好, 收缩大, 如果其铸造工艺不合理将会造成卷筒变形、开裂、缩孔、缩松等缺陷, 直接影响到绞车的外观及内在质量。 1 雕塑工艺设计 1.1 缺陷缺陷件 卷筒的材质为ZG25, 主要技术要求是不允许有气孔、缩孔、砂眼、裂纹, 夹杂等缺陷。生产条件为手工造型, 水玻璃砂烘干型, 冶炼设备为1.5t碱性电弧炉, 用底注式钢水包浇注, 浇注温度要求在1 450℃～1 470℃。 1.2 铸造工艺设计 铸钢的体收缩率大, 且该铸件结构较为复杂, 卷绳筒与两法兰交接处形成两个热节区, 很容易形成缩孔、缩松缺陷, 加之两法兰之间的型砂阻碍铸件轴向收缩, 造成此两处裂纹, 因此采用顺序凝固的原则设计铸造工艺。在?600法兰上设置冒口, 浇注后刹车法兰先凝固, 其凝固收缩由卷绳筒处钢水补给, 卷绳筒和?600法兰的收缩由顶冒口补给钢水。另外, 由于刹车毂面要求较高, 而刹车法兰壁较薄, 造成卷绳筒到刹车毂的补缩通道阻塞, 故在此处另设置暗冒口补缩, 防止出现缩孔、缩松缺陷。 1.3 下箱法兰外圆 卷筒浇注位置及分型面见图2。 由于卷筒的结构限制, 考虑到便于造型、下芯和木样的出砂性, 采用三开箱造型。刹车法兰外圆是由砂芯形成的, 所以将其放在下箱。浇注位置为?600法兰在上, 刹车法兰在下, 顶冒口设置在?600法兰上, 便于形成自下而上的顺序凝固。木模分为两部分, 分模面选在卷绳筒与刹车法兰交接处, 两部分利用止口定位, 组合成卷筒木样。 1.4 主要工艺参数 1.4.1 机械加工余量的确定 根据煤炭部《煤矿机电修配厂通用技术指标》规定, 手工木模造型选用三级加工余量, 卷筒的最大尺寸为?600mm, 轴向的公称尺寸为414mm, 查标准后选取顶面与卷绳筒内表面的机械加工余量为9mm, 侧面和底面的机械加工余量为6mm。 1.4.2 收缩率 考虑到两法兰之间的型砂阻碍收缩, 卷筒的轴向收缩取1%, 其它尺寸按2%的收缩率制作木样。 1.5 计算跳跃开口的计算 1.5.1 选择法国的附加开口计算 (1) 防止冒口产生缩松 由于卷绳筒平均壁厚为30mm左右, 不能满足顺序凝固的条件, 冒口的补缩距离也受到了限制。为了实现顺序凝固, 卷绳筒自下而上逐渐增加壁厚, 这样就增加了钢液的温度梯度, 延长了冒口的补缩距离, 防止了内部产生缩松。 经查《铸钢手册》, 壁厚为30mm的铸件80mm以下不加补贴, 从80mm向上起逐渐增加壁厚, 补贴宽度为30mm, 加在整个内圆上。 (2) 冒口直径和比对 通过作1∶1的图求得, 法兰与卷绳筒交接处的热节圆为dy=56mm, 冒口选择为腰圆形明冒口。 参考《钢铸件凝固控制及冒口设计》, 冒口宽度B与热节圆直径的比值一般为1.3～3之间。由于冒口补缩区域不大, 铸件所需补缩液量不多, 故比值取1.4。冒口宽度B=1.4×dy=78.4≈80 (mm) , 冒口长度A=2B=160 (mm) , 冒口高度H=3B=240 (mm) , 为了加大冒口补缩压力, 所以冒口高度比正常值加大一些。 (3) 被补缩部位热节圆直径 冒口数量n为: n=πD?A4.5dy。 (1) 式中:D——被补缩范围直径, 为195mm; A——冒口根部长度, 为160mm; dy——被补缩部位热节圆直径, 为56mm。 代入数据计算得n=1.8≈2 (个) , 决定用两个腰圆形明冒口。 (4) 冒口延续度计算 L=n?ADπ×100%。 (2) 计算得L=52%, 查阅有关资料, 这种情况下冒口延续度不低于35%～45%即可。由验算结果得出两个冒口满足要求。 1.5.2 启动木兰喷射计算 (1) 其他因素放 经作1∶1图得出热节圆为?34mm, 考虑砂夹热效应与其他因素放大, 取dy=44mm。冒口选用腰圆形暗冒口, 计算得冒口宽B=70.4mm, 冒口长A=140mm, 冒口高H=140mm, 暗冒口结构见图3。 (2) 进口数量n 被补缩范围直径D=550mm, 将D、A、dy的值代入式 (1) , 计算得n=6.01, 故需暗冒口6个。 (3) 计算的初始阶段l 将n、B、D的值代入式 (2) , 计算得L=48%, 可见6个暗冒口能满足要求。 1.6 内浇口设置 为了保证钢水平稳地注入铸型, 防止出现冷隔、浇不足及夹砂现象, 采用阶梯式浇注系统, 即