CC BY
14
УДК 621.746.4
ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ
М.М. Суюндиков, П.О. Быков
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Мацалада н;ую жуйес1ндег1 гидравликалык, кедерг1лерд1ц жи1 орналасуына байланысты олардыц взара ьщпалдасуы баяндалады. Гидромодельдеу adictH цолданып орындалган тэж1рибелт зерттеу арк,ылы жерг1л1кпй кедерг'икрЫц арасы жак,ын орналасса, олардыц Kedepaici азаятыны кврсетглген.
В статье обсуждается взаимное влияние гидравлических сопротивлений в литниковой системе в результате их относительно близкого расположения. В результате экспериментальных исследований, выполненных методом гидромоделирования, установлено уменьшение суммарного сопротивления с уменьшением расстояний между ними.
The article discuss mutual influence of hydraulic resistance in gating system as result of their concerning short distance. In researches were found out decrease of sum resistance when decrease distance between by them. The researches were made hydromodeling method.
Приближенное определение коэффициентов местных сопротивлений может приводить к существенным ошибкам при расчете общего коэффициента сопротивления литниковой системы.
В настоящее время технологические расчеты базируются на общих представлениях о сопротивлении литниковой системы в целом, без учета взаимного влияния местных сопротив-
лений и характера изменения структуры потока в отдельных элементах, которые изучены недостаточно и требуют постановки соответствующих экспериментальных исследований [1].
Отрывочные данные приводятся у Дубицкого Г.М. [2]. В них говорится, что при расположении местных сопротивлений близко друг к другу их общий коэффициент сопротивления, отнесенный к одному и тому же ско-
№3, 2002г.
155
ростному напору, должен приниматься меньшим, чем сумма коэффициентов этих сопротивлений, отнесенных к тому же скоростному напору, когда они расположены взаимно далеко и не влияют друг на друга. В гидравлике этот вопрос, к сожалению, недостаточно исследован, хотя некоторые данные имеются [3].
Учитывая большое количество местных сопротивлений, встречающихся в литниковых системах, в данной работе поставили задачу определить изменения коэффициента суммарного сопротивления поворотов на 90°, как наиболее типичных для литниковых систем в зависимости от расстояния между ними.
Исследование взаимного влияния гидравлических сопротивлений в литниковой системе выполнялось методом гидравлического моделирования на установке, которая состояла из чаши, стояка, литникового хода, выполненного в плите толщиной 50 мм и накрытого органическим стеклом, для визуального наблюдения за потоком, пьезометрических трубок, приемного бака и взвешивающего устройства.
В чаше для фиксации необходимого напора был установлен сливной канал. Он обеспечивал постоянство напора в литниковой системе на протяжении всего проведения опытов. Экспериментальная установка давала возможность изменять количество поворотов, длину литникового хода. Литниковая система имела отношения эле-
ментов : Рст = 1: 1,5, согласно рекомендациям [4]. Переходы от чаши к стояку и от стояка к литниковому ходу имели закругления радиусом 5 мм. Сменные стояки и изменение уровня жидкости в чаше, за счет перемещения сливного канала позволяли создать напор до 350 мм. Длина литникового хода изменялась в зависимости от варианта литниковой системы.
Вода из литникового хода поступала в приемный бак. По величине массы воды в приемном баке и времени истечения вычислялся расход в литниковой системе.
Моделирующей жидкостью являлась вода при температуре около 20 °С.
Были проведены опыты по определению суммарных потерь напора на поворотах 90° от скорости потока для разных расстояний от предыдущего местного сопротивления (поворота на 90°).
В дальнейшем по известным потерям напора в литниковой системе и скорости потока были определены значения суммарного коэффициента гидравлического сопротивления поворотов в зависимости от расстояния между этими поворотами.
Результаты опытов представлены в виде зависимости коэффициента суммарного сопротивления двух поворотов на 90° от расстояния между ними ^ = на рис. 1, где / - рас-
стояние между поворотами, а - гидравлический радиус потока.
На основании этих графиков мож-
но сделать вывод, что при определенных расстояниях между поворотами происходит уменьшение потерь напора на повороте и уменьшение коэффициента сопротивления.
Изменение напора в 1,5 и более раза не вызывает особых изменений как характера кривых, так и суммарного значения сопротивлений (кривые 1-4, рис. 1).
Полученные зависимости могут иметь практическое значение при проектировании литейной технологии.
Проектирование литниковых систем с расстоянием между поворотами, имеющими наименьший суммарный коэффициент сопротивления, позволит уменьшить расчетные сечения элементов литниковой системы, что в свою очередь увеличивает выход годного литья.
Как правило, расстояние до первого питателя определяется из расчета всплывания неметаллических частиц к верхней стенке шлакоуловителя с целью удержания их там, на участке перед питателем. На этом же участке находится расстояние, отвечающее минимальному значению суммарного сопротивления поворотов в литниковой системе. Лучший результат должен получиться в случае их совпадения.
При установке в литниковой системе фильтра, который принимает на себя полностью функцию улавливания шлака применение принципа минимального суммарного сопротивления реально. Однако следует учесть, что фильтр сам является местным сопротивлением и вопрос взаимного влияния фильтра и поворота является предметом дальнейших исследований.
Исследования, проведенные в данной работе, показывают необходимость применения информации о взаимном влиянии гидравлических сопротивлений, приводимой в классической гидравлике применительно к литейной гидравлике, дополняя ее более детальными исследованиями, которые требует технология литейного производства.
Установлено, что для поворотов
Выводы:
канала на 90° в литниковых системах на определенных расстояниях между ними достигается наименьший суммарный коэффициент сопротивления.
Наличие в литниковых системах большого количества разного рода местных сопротивлений требует дальнейшего исследования взаимного влияния их друг на друга, и на сопротивление литниковой системы в целом.
№3, 2002г.
157
Зависимость коэффициента суммарного сопротивления двух поворотов на 90° от расстояния между ними с =/(1/Я^).
20 40 60 80 100 120
Гидростатический напор:
1/И
1 -Н=330 мм;
2-Н=300 мм;
3-Н=230 мм;
4-Н=200 мм.
Рисунок 1
ЛИТЕРАТУРА
1. Суюндиков М.М., Быков П.О. Метод моделирования в исследованиях литниковых систем.// Материалы научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «2-еСатпаевские чтения». Том 1 .-Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова, 2002 г. - 428 -432 с.
2. Дубицкий Г.М. Литниковые си-
стемы.//Свердловск: Металлургиздат, 1962 г.-256 с.
3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.// М.: Госэнергоиздат, 1975 г.-559 с.
4. Могилев В.К., Леви О.И. Справочник литейщика.// М.: Машиностроение, 1988 г.-272 с.
