Разработка центробежно-лопаточного способа приготовления формовочных и стержневых смесей

• Автор: Афанасьев, Алексей Гавриилович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 Анализ рабочих процессов приготовления формовочных и стержневых смесей

1.1 Условия формирования формовочных и стержневых

смесей

1.2 Основные критерии оценки качества смесей

1.3 Принципы работы смессприготовитсльного оборудования.

1.4 Классификация смесителей

1.5 Задачи исследования.

2 Исследование процесса перемешивания в центробежном лопаточном смесителе ЦЛС.

2.1 Конструкция экспериментальной установки и

лабораторного ЦЛС.
2.2 Результаты наблюдения за процессом смесеприготовления в
2.2.1 Влияние скорости вращения рабочей емкости.
2.2.2 Влияние угла резания
2.2.3 Влияние коэффициента загрузки рабочей емкости.
2.3 Выводы
3 Разработка и анализ физической модели рабочего процесса ЦЛС
3.1 Движение смеси на этапе разгона.
3.1.1 Движение смеси на этапе разгона для ЦЛС с горизонтальной осью вращения
3.1.2 Движение смеси на этапе разгона для ЦЛС с вертикальной ось вращения
3.2 Движение смеси совместно с рабочей емкостью ЦЛС
3.2.1 Движение смеси совместно с рабочей емкостью для ЦЛС
с горизонтальной осью вращения
3.2.2 Движение смеси совместно с рабочей емкостью для ЦЛС с вертикальной осью вращения
3.3 Взаимодействие неподвижной лопатки с потоком смеси
3.4 Свободный полет смеси
3.4.1 Свободный полет смеси в ЦЛС с горизонтальной осью вращения
3.4.2 Свободный полет смеси в ЦЛС с вертикальной осью вращения
3.5 Выводы
4 Экспериментальные исследования режимов приготовления песчаноглинистых ПГС смесей в ЦЛС.
4.1 Влияние скорости вращения рабочей емкости на качество
ПГС и силу, действующую на лопатку.
4.2 Исследование влияния величины загрузки на приготовление
4.3 Исследование влияния времени обработки на свойства ПГС.
4.4 Влияние рецептуры ПГС на процесс смесеприготовления и
свойства смеси.
4.5 Выводы
5 Основные элементы методики проектирования ЦЛС
5.1 Определение габаритных размеров и частоты вращения
рабочей емкости смесителя
5.2 Расчет мощности привода ЦЛС.
5.3 Выводы
6 Результаты опытнопромышленного применения и проектирования
6.1 Приготовление в ЦЛС формовочных и стержневых смесей
промышленных рецептур.
6.1.1 Приготовление смесей в АО Рыбинские моторы
6.1.2 Приготовление формовочных и стержневых смесей на АО ВМЗ.
6.2 Испытание ЦЛС на других видах промышленных смесей
6.3 Применение результатов исследований при разработке и проектировании ЦЛС
6.3.1 ЦЛС с закрепленной на фланце привода рабочей
емкостью
6.3.2 ЦЛС со съемной рабочей емкостью.
6.3.3 ЦЛС с поворотной рабочей емкостью.
6.3.4 ЦЛС с двух опорной фиксацией положения оси вращения рабочей емкости.
6.4 Выводы
Заключение
Список использованных источников


Наиболее важное значение в формировании прочности смеси принадлежит связующему. На этапе приготовления смесей связующее представляет собой молекулярно-коллоидный раствор полимеров или суспензию. Суспензии, в особенности глинистые, часто формируются по технологическим причинам в процессе смссеприготовления. Реологические свойства связующих вне смеси могут быть представлены моделями ньютоновской жидкости и вязкопластичной жидкости [1]. Т - предел текучести. В зависимости от параметра п реологические кривые течения жидкостей имеют форму кривых, приведенных на рисунках 6 и 7 [1]. Реологические характеристики связующего играют важную роль в процессе смссеприготовления. От них зависят потребляемая мощность и продолжительность обработки смесей для получения требуемых технологических свойств, а также технические характеристики и тип используемого оборудования. К связующим с реологическими характеристиками ньютоновских жидкостей относятся в основном молекулярно-коллоидные растворы полимеров, например, смолы и двухкомпонентные жидко-твердые связующие с высокой объемной концентрацией жидкой фазы, например, жидкое стекло-цемент. К вязкопластическим связующим относятся суспензии с высоким содержанием твердой фазы и, в частности, глинистые суспензии. В глиноводных суспензиях вязкопластические свойства проявляются уже при % концентрации глины в воде [1]. Предел текучести вязкопластичных суспензий существенно зависит от концентрации твердой фазы. Но в процессе приготовления смеси влажность снижается до 4 - 6 % и соответственно возрастает предел текучести до 0, - 0, МПа [1]. Для однотипных связующих механическая прочность смеси зависит от содержания связующего в смеси, однородности его распределения по объему смеси, непрерывности распределения по поверхности зерен и толщины пленки связующего. Толщина пленки связующего на поверхности зерна исследовалась в работах [3, , ]. Показано, что для связующих с малой вязкостью их толщина составляет 6- мкм, а для высоковязких связующих их толщина может достигать 0 мкм. При оптимальном содержании связующего определяющее значение на толщину пленки имеет равномерность его распределения, которая зависит как от вязкости связующего, так и от способа перемешивания. В смесях с маловязкими связующими перемешивание в основном служит для распределения связующего по объему замеса, а образование пленки в основном происходит за счет смачивания поверхности и капиллярных явлений. В тоже время при ухудшении смачиваемости за счет наличия на поверхности зерен гидрофобных загрязнений роль интенсивности перемешивания может возрастать, вследствие возможной активации поверхности зерен. В смесях, где связующим являются суспензии, перемешивание имеет и дополнительное назначение. Прежде всего, при перемешивании образуются глинистые суспензии или пасты, обладающие высокой структурной прочностью и пластической вязкостью, а во-вторых, реализуется процесс «намазывания» пасты на зерна смеси. Этот процесс является высокоэнергоёмким, так как энергия расходуется на насыщение связующего жидкостью, формирование пленки, образование и разрушение стыковых манжет, деформирование и разрушение крупных агрегатов связующего. По сравнению с приготовлением смесей с маловязкими связующими, энергозатраты увеличиваются на 1 - 2 порядка. Возможность образования пленки высоковязких суспензий, например глинистой пасты, основана на ее тиксотропных свойствах, на способности к многократному разрушению и восстановлению коагуляционной структуры. В работе Ивакииа Р. И. [] рабочий процесс смешивания определяется как серия циклов уплотнения - разрыхления смеси. При каждом цикле деформации разрушение песчано-глинистой смеси происходит только с преодолением сил когезии манжет, а адгезионная связь между пленкой и зерном не разрушается []. Многократное повторение процессов образования пятен контакта между зерном и связующим приводит к постепенному образованию сплошной пленки связующего на поверхности зерна и более равномерному её распределению. Число циклов образования и разрушения контактов определяют эффективность перемешивания таких смесей.