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四工位立式离心机基本原理

离心铸造的基本原理
离心铸造属于特种铸造。其特点就在于金属液浇入旋转的铸型中,在离心力的作用下成形、凝固而获得铸件。为实现上述工艺过程,必须采用离心铸造机创造使铸模旋转的条件。我国习惯上常用的分类方法是按旋转轴位置分类,因它和离心机的分类相同,即分为水平(或卧式)离心铸造和立式离心铸造。为获得更好的铸件,在水平离心铸造中,水平旋转轴并非完全水平,而是和水平有很小的倾角,它仍归于水平离心铸造范围内,在倾角较大时也称为倾斜离心铸造,常用在轧辊铸造上。
    和其他铸造工艺方法相比,利用旋转产生离心力的离心铸造有其独特的优点,即:
1)不用砂芯即可铸出中空筒形和环形铸件及不同直径和长度的铸管,生产效率高、生产成本低。
2)某些件不需任何浇冒口,提高了金属液的利用率。以离心球墨铸铁管为例,1t铸管仅消耗 1040kg铁液,即出品率超过了96%(包括废品的损失在内)。
3)金属液在离心力下凝固,组织细密。较轻的渣、氧化物等夹杂在离心力作用下将浮出金属液本体,留在内表面,能用机械加工方法除掉,从而能确保发动机缸套等铸件的高性能要求。
4)取决于金属型的冷却速度,在确定的铸件壁厚范围内,能获得从金属型型壁到铸件内壁的定向凝固组织。
5)可浇注不同金属的双金属铸件,例如轧辊、面粉磨辊等,使零件有外硬内韧,具有更好的使用性能。
    但离心铸造也有其局限性:
1)真正离心铸造工艺仅适用于中空的轴对称铸件,而这类铸件的品种并不很多。
2)离心铸造要使用复杂的离心铸造机,一般其价格十分昂贵,故离心铸造车间的投资要比其他铸造方法要多。
3)由于离心力的作用,容易使某些金属液在凝固过程中产生密度偏析。离心球墨铸铁管在浇注时,如碳当量过高就会造成石墨向内偏析。
4)靠离心力形成的内表面比较粗糙,往往不能直接应用。
    从上述优点及局限性可看出,离心铸造适用于特定的、大批量生产的铸件。
    本项目即是提供一种小型一机四工位立式离心机,在保持离心铸造机优点的基础上,降低配置成本和使用成本,提高铸造企业经济效益和社会效益。因为一般的立式离心机多采用一个工位工作的,如浇注多个工件就需要多台立式离心铸造机,造成制造成本增加,工作时的电力浪费。
项目立项依据、特点和创新之处:
离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固,金属补缩效果好,铸件外层组织致密,非金属夹杂物少,机械性能好;不用造型、制芯,节省了相关材料及设备投入。铸造空心铸件不需浇冒口,金属利用率可大大提高。因此对某些特定形状的铸件来说,离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺,但须特别注意采取有效的安全措施。   
    离心铸造可以获得无缩孔、气孔、夹渣的铸件,而且组织细密、机械性能好。当铸造圆形中空零件时,可以省去型芯。此外,离心铸造不需要浇注系统,减少了金属的消耗。
    但主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件的立式离心铸造机每台占地面积约为3.75平方米,而且价格较昂贵,形成批量生产能力的铸造车间需要占据大量的厂房和资金,而且电力消耗大。因此本项目在传统单体立式离心铸造机的基础上,把四个工作位置安装在一个机座上,使用一台电动机,通过皮带传送动力同时带动四台立式离心铸造机同时工作。
创新之处:
    1、本项目产品整体结构简洁、传动合理,实现了一机四工位的生产平台,对节能提效有很大的潜力;
    2、相比四台独立立式离心铸造机,本项目产品可节约一半的占地面积;
    3、节能,本项目可使用11kw/h电动机带动四个工作位,传统立式离心铸造机需要4台才能实现同样的工作量,而每台单机每台机按5kw/h电流量计4台离心机需得需要5×4约为20kw/h左右的耗电量;而且立式离心机使用电流最大的时间是启动的时候,在机械运转转入正常后及工作阶段使用的电流仅为启动电流的1/2,节电效果显著;
4、主要部件采用1Cr13耐热不锈钢加调质处理,虽然成本高了一点,但保证了在机器在钢水浇注后,热传导不会导致旋转盘的变形,同时对主要的轴承进行了有针对性的水冷却,有效地保护了轴承的正常运转,延长了轴承的使用寿命。
工艺路线:
本四工位立式离心机机座是采用钢板焊接而成的,这主要考虑到制作简便,设计时以Q235A板下料后整平,整体采用连续焊接焊后回火处理,消除焊接应力,以减少机体在以后的使用中变形。
主轴及旋转盘采用了分开设计,这样做的目的;一是方便锻造,因为旋转盘直径较大如采用整体锻造,势必造成锻造成本的增加,当然整体锻造上旋转盘与轴的整体性好,加工后与轴的同轴度、垂直度容易控制。分开锻造后,需要采用V型坡口焊接法,用不锈钢焊条组焊起来,回火后再加工,虽然工艺复杂了一些,但经成本测算相比后者相对要低一些。
冷却系统主要考虑的在上端轴及上轴承、承重盘的冷却,其余大都离热源较远,实际工作和时间较短(2小时左右)故不考虑。



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