Метод Й. Пржибыла
В основу метода положено уравнение (4.7). Решая его относительно объема прибыли, получаем следующую формулу:
Суммарная относительная объемная усадка сплавов зависит от температуры заливки. Ее значения при выполнении расчетов можно определять по следующим зависимостям:
1) для среднеуглеродистых сталей еVE = 0,03 + 0,00016АT;
2) высокомарганцовистой стали 110Г13Л eVE = 0,06 + 0,0002AT;
3) ковкого чугуна eVE = 0,025 + 0,0001AT;
4) сплава АК12 eVE = 0,036 + 0,00075 * AT/Tл;
5) сплава АК7ч eVE = 0,039 + 0,0008 * АТ/Тл;
6) латуней: ЛЦ40С1 eVE = 0,065; ЛЦ17КЗ eVE = 0,061;
7) алюминиевых бронз eVE = 0,08;
8) алюминиевых латуней eVE = 0,09;
9) магниевых сплавов (МЛ5) eVE = 0,075.
Здесь AT - перегрев сплава над температурой ликвидуса Nл.
Для отливок из стали и высокопрочного чугуна коэффициент b можно принять равным:
• 0,08-0,09 для закрытых прибылей;
• 0,10-0,11 для открытых прибылей;
• 0,11-0,13 для теплоизолированных прибылей;
• 0,14-0,17 для обогреваемых прибылей;
• 0,13 - 0,14 для прибылей с повышенным газовым давлением.
Для отливок из медных сплавов b = 0,1 для закрытых прибылей; 0,14-0,18 для прибылей с повышенным газовым давлением и 0,2 для экзотермических прибылей.
Для алюминиевых сплавов значение b можно выбирать в пределах от 0,13 до 0,30. Меньшие значения относятся к закрытым прибылям, большие - к экзотермическим прибылям.
Последовательность расчета прибылей по методу Й. Пржибыла сводится к следующему:
1) выделить в отливке все узлы питания и рассчитать объем каждого из них (Vп.у);
2) определить тип и конфигурацию прибылей для каждого узла питания;
3) в зависимости от принятой конструкции прибыли и условий ее охлаждения выбрать значение коэффициента b;
4) рассчитать по формуле (4.9) объем прибыли;
5) определить размеры нижнего сечения прибыли, учитывая, что отношение диаметра прибыли Dпр к диаметру питаемого узла Dп.у должно быть равно 1,15-1,20. При этом для некруглых сечений питаемого узла и прибыли Dп.у и Dпр соответствуют диаметрам вписанных в них окружностей.
С учетом найденных значений Sпр (среднее значение площади поперечного сечения прибыли) и Vпр рассчитывают высоту прибыли: H = Vпр/Sпр.
Высоту прибыли по заданному ее объему можно определить с учетом принятой конфигурации прибыли по соответствующим геометрическим формулам. Например, объем прибыли, приведенной на рис. 4.13, в, равен (уклоном боковой поверхности пренебрегаем) Vпр = 2/3п * Rпр3 * п * Rпр2 * Нпр; Rпр = (l,15/1,2)Ro. С учетом этого
Для полного выведения усадочной раковины в прибыль необходимо соблюдение условия Hпр/Dпр > К, где К - коэффициент, равный 1,7-2,0 для открытых прибылей на стальных отливках; 1,25-1,50 для закрытых прибылей на стальных отливках. Для отливок из цветных сплавов можно условно принять Hпр/Dпр > (1,25-1,50).
Пример. Выполним расчет прибылей, устанавливаемых на ободе, для отливки, приведенной на рис. 4.11. Отливка представляет собой зубчатое колесо. Высота обода Hоб = 175 мм, толщина диска b = 30 мм. Средний наружный диаметр обода Dн = 725 мм, средний внутренний диаметр обода Dв = 636 мм, средний диаметр ступицы Dс = 200 мм.
Примем, что из прибылей обода будет питаться половина этого объема, вторая половина объема диска питается из прибыли, установленной над ступицей. С учетом этого объем питаемого узла равен Vп.у = 16640 + 8584/2 = 20932 см3.
Принимаем коническую открытую прибыль, для которой b = 0,1. Относительная объемная усадка стали при ее перегреве при заливке АT = 60 °C равна eV = 0,03 + 0,00016 * 60 = 0,04. По формуле (4.8) находим объем прибылей:
Диаметр вписанной в верхнее сечение питаемого узла окружности равен Dп.у. = 725- 636/2 = 44,5 мм; Dпр = 1,2Dп.у = 53,4 мм.
Примем условно призматическую конфигурацию прибыли. Фактическая конфигурация прибылей приведена на рис. 4.11. Средний периметр обода lo = 3,14 * 72,5+63,6/2 = 214 см. Протяженность зоны действия прибыли lпр = 1,5Dп.у = 6,7 мм. Площадь нижнего основания прибыли равна 5,345, где В - ширина одной прибыли, см. Если на ободе установлено п прибылей, то можно написать балансное уравнение Hпр * 5,34 В * n = 13935. При выборе числа прибылей необходимо учитывать уравнение (4.6). Если принять 2 прибыли, т. е. n = 2, то из данного уравнения находим значение ширины питателя В = 214/2 - 2 * 13,4 = 93,6 см. С учетом этого значения из приведенного выше балансного уравнения находим значение высоты прибыли: H = 13935/93,6*5,34*2 = 14 см.
Полученное значение высоты прибыли превышает рекомендованное значение Hпр - 2Dпр = 10,7 см и обеспечивает выведение усадочной раковины в прибыль.