SU1235641A1

SU1235641A1 - Способ изготовлени изделий с замкнутой полостью

Info

Publication number: SU1235641A1
Application number: SU843708051A
Authority: SU
Inventors: Мидхат Сахапович Исламов
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1984-01-04
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1986-06-07

Description

«

Изобретение относитс к технологии машиностроени и может найти применение в литейном производстве при изготовлении, например, эллипсоидов вращени .

Цель изобретени - получение рабочей поверхности в виде эллипсоида вращени .

На фиг. 1 изображено устройство дл осуществлени предлагаемого способа; на фиг. 2 - эпюра сил, действующих в плоскости полуосей а и с эллипсоида , на фиг. 3 - эпюра сил, действующих в плоскости полуосей Q и Ь эллипсоида; на фиг. 4 - изделие, полученное согласно предлагаемому способу , продольный разрез.

Способ осуществл етс при помощи устройства, состо щего из контейнера 1, установленного на валу 2, привода 3, смонтированного на поворотной раме 4, установленной на валу 5, скрепленном посредством пружины 6 с поворотной рамой 7, закрепленной на валу 8, соединенном посредством пружины 9 со станиной 10 и necyn iM рычаг 11, взаимодействующий с приводным профильным кулачком 12, Приводы 3, пружины 6 и дебалансы 13 с зубчатыми передачами выполнены спарен- ньгми из соображений уравновеимвани вращающихс узлов устройства. В необходимых случа х устройство снабжаетс электромагнитной установкой 14 дл наведени бегущего снизу вверх электромагнитного пол .

Текучую массу (формовочна смесь, жидкий металл, расплавленна стекл нна масса и т.п. - в зависимости от назначени издели ) в заданном количестве загружают в контейнер 1, кото рьй при помощи привода 3 приводитс во вращение с угловой скоростью .

При этом дебалансы 13, получа движение от зубчатого колеса 15 и зубчатой передачи 16, также совершают вращательное движение, развива каждьй центробежную силу. Поскольку дебалансы на каждой стороне рамы 4 установлены попарно и совершают вращение во встречных направлени х в одной фазе, то составл ющие центробежных сил дебалансов, направленнь е вдоль линии, соедин ющей их центры вращени , взаимно уравновешиваютс , а направленные перпендикул рно ей суммируютс в равнодействующую, измен ющуюс по гармоническому закону

356412

с круговой частотой, равной угловой скорости соответственного вращени контейнера (при передаточном числе от зубчатого колеса 15 к валу деба5 ланса, равном ерлнице). Требуемый сдвиг фазы этой равнодействующей реализуетс первоначальной установкой дебалансов в нужном положении. Равно- действуюш 1е центробежных сил обеих

10 пар дебалансов относительно оси вала 5 создают момент, измен ющийс по тому же гармоническому закону. В силу этого поворотна рама 4 с упругими св з ми в виде пружины 6 соверtS шает вынужденные вращательные колебани с той же круговой частотой и сдвигом фазы. Одновременно приводитс в движение профильный кулачок 12, взаимодейству с которым, рычслг 1 1

20 с возвратной пружиной 9 приводит в движение вал 8 с поворотной рамой 7. На частицы текучей массы, вращающейс зместе с контейнером, действуют центробежные силы, пропорциональ25 ные квадрату угловой скорости вращательного движени вокруг оси и рассто нию , на которое в данный момент частица отстоит от оси вращени (радиус вращени ). Эпюры центробежных

30 сил, действующих на частицы текучей массы, показаны на фиг. 2 и 3. При устранении (или компенсации) вли ни на частицы сил т жести под воздействием сил, распределение которых покаjj зако на эпюрах (фиг. 2 и 3), свободна поверхность жидкости (текучей массы) вл етс поверхностью эллипсоида . Этот вывод вытекает из установленного факта совпадени направлени

40 результирующей силы, действующей на частицу, и направлени касательной к поверхности эллипсоида (фиг. 2 и 3).

Рассмотрим эллипсы, получаемые 45 в продольных сечени х эллипсоида. Математически эллипсы описываютс уравнени ми

50

х; у.

где X , у, - координаты точек эллипса , измеренные в направлении ко- opдинaтньD: осей, 55 л,Ь, с - полуоси эллипса.

т cJ Z Тогда модули производныхи ---,

Jx fJx соответственно равные модулю танген3

са угла IC и угла Y, наклона касательной к поверхности эллипса к данной точке, равны

, м - V -

% . У :; 5 , tg 1 - - 7

v 1 9Г п т

V а& 7 7. а

Центробежные силы, действующие

(г)

на частицу текучей массы в рассматри ваемой точке, равны

G .х (iJ, ); С -- rr {) +uJ. ) ;

С - тг (-J, v )(J)

где Gj, Су и центробежные силы, действующие вдоль координатных осей л , у и 2 .

f - масса частицы, uJ , ijJy . г - угловые скорости вращени контейнера вокруг осей х , У и Z .

На основании выражений (3) при от сутствии сил т жести тангенсы уг- уму наклона касательной определ ютс выражени ми

, /v - - X

- Т ---Г.-- ,-г

X X

.,

2 С.

uJ

-J.

(М

Приравнива вьфажени (2) и (4) ,

X cjJy oJ

X с

Ч z

г а

.г .1

XtAjy - Z.

Л

V5)

откуда

i L19(

b uJy -t-oJ,, -V uJ

a J/ a , .„

(6)

Этот результат позвол ет утверждать , что дл получени эллипсоида должно отсутствовать вли ние сил т жести на текучую массу, а также отношение суммы квадратов угловых скоростей вращени контейнера вокруг полуосей поперечного сечени эллипсоида к сумме квадратов угловых скоростей вращени вокруг продольной и одной из поперечных полуосей должно равн тьс отношению квадрата второй из поперечных: полуосей к квадрату продольной полуоси эллипсоида.

Эллипсоид вращени получаетс только при равенстве угловых скоростей вращени вокруг поперечных полуосей { с b и LJ- LJ ) .

356414

Выбор конкретной скорости вращени , температуры, массы и других показателей технологического режима зависит от физико-химических свойств прнмен - 5 емых материалов (черные и цветные металлы , стекло, формовочные массы и т.п.). Например, при литье из металлических с.плавов можно прин ть дл большей скорости вращени контейнера 10 известные рекомендации и определить скорость вращени по формуле:

5520/-fp г

(7)где 5520 - посто нный дл всех сплавов коэффициент,

t5 Р- плотность жидкого металла, внутренний радиус отливки. Пример 1. Требуетс изготовить из чугуна изделие с эллиптической полостью с полуос ми о 10 см, 20 Ь 8 см, с b (эллипсоид вращени ).

Заданное количество жидкого чугуна помещают в контейнер соответствующей форьа. Б услови х невесомости сообщают контейнеру вращение вокруг 25 полуоси а со скоростью 654 об/мин, а вокруг полуосей b и с - со скоростью 450 об/мин. Скорости вычислены по форьгулам (7) и (6).

После отвердевани издели враще- 0 ние вокруг всех трех полуосей прекращают и полученное изделие извлекают из контейнера.

Пример 2. При тех же услови х требуетс изготовить эллипсоид с , полуос ми а 10 см, Ь 8 см, с 7 см. В этом случае скорости вращени вокруг полуосей соответственно равны 654 об/мин, 493 об/мнн, 294 об/мин. Если заданы а и b , то Q значение с нельз брать произвольным , наименьшее значение с определ етс из выражени

с,

ib/JQ b

С8)

При с с , скорость вращени контейнера вокруг наименьшей полуоси равна нулю

uJ О ,(9)

Дл электропроводных материалов вли ние сил т жести на текучую массу можно компенсировать воздействием бегущего вверх электромагнитного пол .

Именно дл этих случаев предусмотрена электромагнитна установка 16 (фиг. 1).

Однако наиболее качественные результаты дает осуществление способа

в услови х невесомости на космических корабл х и орбитальных станци х, что может найти пмрокое применение при изготовлении эллипсоидов вращени дл оптических устройств.

Вращение контейнера с текучей массой продолжают до полного отверждени ее. В палученном эллипсоиде соотношение полуосей соответствует со отношению угловых скоростей, с которыми совершалось вращение контейнера вокруг жестко св занных с ним взаимно перпендикул рных осей ОХ V7 ,

-

Полученное изделие (фиг. 4) после разъединени на части может быть использовано как самосто тельное изде- 5 лие (например, в качестве световых отражателей) либо служить формой дл изготовлени контрдетгли.

Внедрение изобретени расширит 10 возможности изготовлени изделий с замкнутой полостью, например позволит получать эллипсоиды вращени и трехосные эллипсоиды, наход щие применение в оптической технике.

/77ZU),

фиг.2

туи,

mxu):,

фиг.

Редактор О.Бугир

Составитель В.Вербицкий

Техред О.Гортвай Корректор М.Демчик

Заказ 3043/10

Тираж 757Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж--35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Claims

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ С ЗАМКНУТОЙ ПОЛОСТЬЮ путем формирования их из текучей массы во вращающемся контейнере, отличающий- с я тем, что, с целью получения рабочей поверхности в виде эллипсоида вращения, контейнер с текучей массой вращают до отверждения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей с угловыми скоростями, определяемыми при заданных соотношениях полуосей ' эллипсоидов по формулам % _а ² ^; г ’ с² 'а¹⁺^₇* ’

V Т- St XT.

где о - большая полуось эллипсоида,

Ь- средняя полуось эллипсоида, с - малая полуось эллипсоида, χ,ν z - оси вращения, совпадающие с полуосями <л , Ь , с соответственно, uJ, ^s0, >0, >0 - угловые скорости вращения контейнера вокруг соответствующих осей х , у и 2- .

V

123