СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

РЕФЕРАТ

Расчетно-пояснительная записка 36 с., 7 рис., 5 табл., 7 источников.

ПРОКАЛОЧНЫЕ ПЕЧИ, ЮВЕЛИРНЫЕ УКРАШЕНИЯ, ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, ФУТЕРОВКА

Объектом разработки является прокалочная печь для ювелирного литья.

Цель работы — модернизация прокалочной печи для уменьшения расхода энергии, затрачиваемой на нагрев печи.

Поставленная цель достигается за счет применения улучшенной футеровки печи и дверцы загрузочного окна, улучшения герметизации рабочего пространства печи за счет наклонной дверцы, замены нихромовых нагревательных элементов на силитовые стержни с целью создания стабильного температурного поля по сечению печи.

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ. 2

ВВЕДЕНИЕ. 4

1 Камерная электропечь. 5

1.1 Описание конструкции. 5

2 Анализ вариантов. 8

2.1 Прокаливание форм. 8

2.2 Выбор типа печи. 12

3 Характеристика изделия. 17

4 Расчетная часть. 19

4.1 Выбор электродвигателя. 19

5 Разработка нового варианта футеровки каркаса печи на основе огнеупорных волокнистых материалов. 22

6 Улучшение конструкции загрузочного окна. 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 28

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 29

ПРИЛОЖЕНИЕ А Графическая часть дипломного проекта. 30

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе производится проектирование прокалочной печи. Она предусмотрена в технологической цепочке производства ювелирных украшений методом литья по выплавляемым моделям. Печь предназначена для прокалки модельных блоков перед заливкой в центробежных литейных машинах.

Исходным документом для проектирования является техническое задание. Проектирование проводилось с учётом основных принципов:

— все детали и сборочные единицы должны обладать одинаковой степенью соответствия требованиям надёжности, точности, жёсткости и прочности;

— конструируемое изделие должно иметь рациональную компоновку сборочных единиц, обеспечивающую малые габариты, удобство сборки;

— конструируемое изделие должно соответствовать требованиям унификации и стандартизации.

На этой стадии расчёт изделия выполняется одновременно с вычерчиванием элементов конструкции. Разработка проекта проводилась с использованием ЭВМ.

При выполнении технического проекта были разработаны: сборочный чертёж прокалочной печи, чертежи сборочных единиц, приводного вала, общего вида печи.

Камерная электропечь

Описание конструкции

Электропечь состоит из кожуха, футеровки, нагревательных элементов, механизма подъема дверцы. Кожух электропечи бескаркасный. На передней наклонной стенке кожуха закреплены чугунные плиты. Они играют роль направляющих для дверцы, а также служат для плотного прилегания дверцы к загрузочному проему. Электропечь представляет собой камеру с подъемной дверью, механизированной тележкой и с системой принудительной циркуляции воздуха.

Электропечь не требует специальных механизмов для загрузки, крупные детали укладываются цеховыми средствами, а мелкие — вручную. Камера выполнена из теплоизолированных панелей. Вдоль боковых стен камеры размещены трубчатые электронагреватели.

Выводы нагревателей на задней стенке соединены с соответствии с принципиальной электрической схемой и закрыты кожухами. Кроме того, на задней стенке имеется предохранительный клапан, представляющий собой автоматически срабатывающее устройство, предназначенное для выпуска газов при возрастании давления в электропечи сверх допустимого значения.

Подъем и опускание двери осуществляется лебедочным устройством с помощью электропривода и ограничивается конечными выключателями.

В электрической схеме электропечи предусмотрены следующие блокировки:

— нагреватели могут быть включены только при наличии продувки кожухов выводов нагревателей и при включенном вентиляторе;

— нагреватели должны отключаться при отсутствии давления в выбросном воздуховоде;

— нагреватели должны отключаться при повышении температуры на них выше допустимой.

Огнеупорная часть футеровки выполнена из легковесного шамота ШЛБ1,0 и шамота ШБ, теплоизоляционная — из засыпки диатомитовой, диатомитового кирпича. Под изготовлен из отдельных литых жароупорных плит.

Нагревательные элементы выполнены из проволоки высокого омического сопротивления, в виде спиралей, уложенных на полочки на боковых стенках и поду и подвешенных на трубках на своде.

Материал трубок — высокоглиноземистый шамот ВГЛ1,3.

Подъем дверцы осуществляется от электропривода. На электропечи предусмотрены блокировки, отключающие нагреватели электропечи при подъеме дверцы и ограничивающие ход дверцы.

Электропечь, технические характеристики которой приведены в таблице Таблица 1 двухзонная. Регулировка температуры в каждой зоне автоматическая. Это дает возможность получить равномерную температуру по всей длине электропечи.

Таблица 1 — Технические характеристики прокалочной печи
Наименование	Нормы
Мощность установленная, кВт	91,1
Мощность нагревателей, кВт
Напряжение питающей среды, В
Напряжение на нагревателях, В
Число фаз
Частота, Гц
Максимальная рабочая температура, °С
Число зон
Время разогрева до рабочей температуры, ч
Мощность холостого хода, кВт
Масса садки, кг
Рабочая среда	воздух

Продолжение таблицы Таблица 1
Наименование	Нормы
Размеры рабочего пространства, мм
ширина
длина
высота
Общая масса электропечи, т	6,7

…

Техническая характеристика печи СНОЛ-1,6-2,5 [3]:

Потребляемая мощность, кВт 3

Напряжение, В 220

Максимальная температура, °С 1100

Время разогрева до максимальной температуры, ч 2,5—2,8

Габариты рабочего пространства, мм 250x160x100

…

Таблица 4 — Свойства теплоизоляционного материала «Войлок МКРФХ-250» [3]
Нормативный документ	Размеры, мм	Температура применения, °С	Кажущаяся плотность, кг/м3	Тепло-проводность при (600±25) °С, Вт/(м·К)	Массовая доля, %, не менее	mпрк
Длина	Ширина	Толщина	Al2O3	Cr2O3
ГОСТ 23619-79 с изменениями № 1, 2	5000÷15000 ±100	600÷1400±20	20, 30, 40			0,13	2—4	2,0

Выбор типа печи

Камерные печи, схема которых показана на рисунке Рисунок 2, обобщённое название группы промышленных печей, в которых изделия остаются неподвижными относительно печи в течение всего периода нагрева. Такие печи состоят из рабочей камеры, образованной футеровкой из слоя огнеупорного кирпича 2, несущего на себе нагреватели 1 и изолированного от металлического кожуха теплоизоляционным слоем 3. Работающие в камере печи детали 4 и механизмы, а также нагревательные элементы выполняются из жаропрочных и жароупорных сталей и других жароупорных материалов.

1 — нагревательные элементы; 2 — огнеупорная часть кладки;
3 — теплоизоляция; 4 — жароупорная подовая плита
Рисунок 2 — Схема устройства камерной печи сопротивления
периодического действия

Камерные печи применяют для нагрева металлических заготовок перед прокаткой и ковкой, для термической обработки металлических и стеклянных изделий, обжига керамических и эмалированных изделий. Камерные печи классифицируют по конструкции: вертикальная печь, колпаковая печь, нагревательный колодец, печь с выдвижным подом, ямная печь и др.

Расчетная часть

Выбор электродвигателя

Электрический привод подъема дверцы состоит из асинхронного электродвигателя, коническо-цилиндрического редуктора и приводного вала [1].

Исходнве данные для расчета:

tпод = 5 сек — время подъема дверцы;

h = 0,7 м — ход дверцы;

dзв = 0,25 м — диаметр зубчатого колеса;

mдв = 150 кг — масса дверцы.

Окружное усилие Ft , Н, на приводном валу вычисляют по формуле:

Ft = mдв × g, (2)

где g — ускорение свободного падения.

Таким образом:

Ft = 150 × 9,8 = 1470 Н

Скорость перемещения дверцы V, м/с:

V = h / tпод = 0,7 / 5 = 0,14 м/с

Определение потребляемой мощности привода на выходе Pвых, Вт:

Pвых = Ft × V, (3)

Таким образом:

Pвых = 1470 × 0,14 = 205,8 Вт

Потребляемая мощность электродвигателя Pэ, Вт:

Pэ = Pвых / , (4)

где — общий КПД привода.

Для цепной передачи = 0,92. Таким образом:

Pэ = 205,8 / 0,92 = 223,7 Вт

Частота вращения вала электродвигателя nэ, мин-1:

nэ = nвых × u, (5)

где u — общее передаточное число;

nвых — частота вращения выходного вала.

Частота вращения выходного вала nвых, мин-1:

nвых = (60 × V) / ( × dзв), (6)

Таким образом:

nвых = (60 × 0,14) / (3,14 × 0,25) = 10,7 мин-1

Общее передаточное число u:

u = uр × uц , (7)

где uр — передаточное число редуктора, равное 35;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Осуществлена модернизация прокалочной камерной печи, заключающаяся в следующем:

— улучшена футеровка печи и дверцы загрузочного окна путем применения в качестве теплоизоляции материала материала волокнистого строения муллитокремнеземистого состава «Войлок МКРВХ-250» (Россия);

— для лучшей герметизации рабочего пространства печи дверца загрузочного окна сделана наклонной;

— замена нихромовых нагревательных элементов на силитовые стержни с целью создания стабильного температурного поля по сечению печи;

— подбор параметров силитовых нагревателей, расчет их количества и мощности печи (90 кВт, не менее);

— разработка схемы электропитания печи и элементов конструкции силитовых нагревателей и печи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) Беликов, О. А. Приводы литейных машин: учеб. пособие для вузов [Текст] / О. А. Беликов, Л. П. Каширцев. под ред. Г. Ф. Баландина — Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1971. — 311 с. ил.

2) Богословский, С. Д. Литье мелких стальных деталей по выплавляемым моделям [Текст]. — М.: Машиностроение, 1982.

3) Свенчанский, А. Д. Электрические промышленные печи. В 2 ч. Ч. 1. Электрические печи сопротивления: Учебник для вузов по специальности «Электротермические установки» [Текст] / А. Д. Свенчанский. — Изд. 2-е, перераб. — М., 1975. — 384 с.

4) Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст]: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/ П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов — Изд. 8-е перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2004., – 496 с. ISBN 5-7695-1041-2

5) Бреполь, Э. Теория и практика ювелирного дела [Текст]: Пер. с нем./ Под ред. Л. А. Гутова и Г. Т. Оболдуева. — Изд. 4-е, стереотипн. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. — 384 с. ил.

6) Байков, Б. А. Детали машин: Атлас конструкций [Изоматериал]: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. В 2-х ч. Ч. 1 / Б. А. Байков, В. Н. Богачев, А. В. Буланже и др.: Под общ. ред. д-ра техн. наук проф. Д. Н. Решетова. — Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. — 352 с: ил. ISBN 5-217-01507-1.

7) Леликов О. П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу «Детали машин» [Текст]. Изд. 3-е перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2007., — 464 с.: ил. ISBN 978-5-217-03390-4.

Литература 8 Рисунок 7 Таблица 5 Формула 8

ПРИЛОЖЕНИЕ А
Графическая часть дипломного проекта

В графическую часть дипломного проекта входят:

— анализ вариантов изготовления отливки;

— чертеж отливки;

— чертеж пресс-формы со спецификацией;

…