Механізація й автоматизація приготування і транспортування формувальних і стрижневих сумішей має першорядне економічне значення, а також поліпшує санітарно-гігієнічні умови праці і забезпечує необхідну високу якість суміші.
Сумішоприготувальне відділення складається з:
1 – дільниці підготовки свіжих формувальних матеріалів, в яку входить обладнання: дробарка, сито, сушарка, млин, стрічкові конвеєри та елеватори.
2 – дільниці переробки відпрацьованої суміші, в яку входить обладнання: залізовідділювачі, сита, дробарки, установки для гомогенізації, регенерації, сепарації, стрічкові конвеєри та елеватори.
3 – дільниці приготування формувальної та стрижневої сумішей, в яку входять сумішоприготувальні установки, бункери - відстійники, розпушувачі, стрічкові конвеєри та елеватори.
У сучасних ливарних цехах масового виробництва, де встановлені автоматичні формувальні лінії, кожна така лінія має свою автоматизовану систему.
У цехах із дрібносерійними чи одиничним виробництвом з великою номенклатурою по складу сумішей будують єдине центральне сумішоприготувальне відділення. Центральні сумішоприготувальні установки розташовують поруч з формувальним відділенням, але ізольовано від нього. Це скорочує шлях готової суміші при транспортуванні її в насипному стані і зменшує ступінь її висихання.
2. Схема сумішоприготувальної установки і автоматизація керування змішувачем
Спрощена схема сумішоприготувальної установки для формувальних сумішей зображена на малюнку 1.40.
Установка складається з відцентрових змішувачів періодичної дії 10, бункерів для відпрацьованої суміші 4, бункера для піску 5 з тарілчастим живильником 6, дозуючих бункерів 7, дозаторів води і суспензії 9, проміжних бункерів з живильниками 11, роздавального стрічкового конвеєра 12, елеватора 1 і системи стрічкових конвеєрів 2 із плужковими скидачами 3, які забезпечують подачу в бункера вихідних матеріалів.
Відпрцьована суміш, пісок подаються з бункерів тарілчастими живильниками у вагові бункерні дозатори місткістю 2 м³. Вагові бункерні дозатори мають опори з датчиками автоматичного зважування і постачені щелепними затворами з пневмоприводом. Суміш і пісок подають у ваговий бункер одночасно, причому доза піску визначається часом роботи дискового живильника.
Після припинення подачі піску живильник продовжує подачу оборотної суміші доти, поки маса суміші з піском у дозуючому бункері не досягне необхідної величини. Після цього система автоматичного зважування відключає живильник і дає команду на відкриття щелепного затвора.
Послідовність готування суміші: Компоненти суміші падають на ротор змішувача, відцентровими силами скидаються на дно чаші, де підхоплюються плужками, перемішуються і подаються на стінку чаші перед катком. Катки перетирають пісок з глиною для нанесення оболонки сполученого на кожну піщинку. Із дозаторів подають суспензію для вологого перемішування. У період вологого перемішування суміші її продувають повітрям для охолодження, а потім вивантажують. Паралельно йде подача наступної дози піску і відпрацьованої суміші в дозатори. Зі змішувача суміш вивантажується в проміжний бункер з живильником на два-три заміси. Живильник рівномірно видає суміш на роздавальний стрічковий конвеєр. Змішувачі звичайно забезпечуються автоматичними пристроями для контролю і регулювання вологості суміші, а також системою автоматичного керування з заданим технологічним циклом. Автоматичне керування робочим циклоном перемішування суміші в каткових чи маятникових змішувачах здійснюється звичайно за допомогою набору реле часу чи командоапарату.
3. Автоматизація контролю вологості і температури формувальної суміші в процесі її готування
У сумішоприготувальних відділеннях ливарних цехів застосовують дві системи регулювання вологості і температури суміші: система попередньої калькуляції (СПК) та система кінцевого стану (СКС). У СПК вимірюваними параметрами є вологість і температура зворотної суміші на вході в змішувач, а керуючим параметром кількість води чи суспензії, поданої в змішувач.
СПК (Мал.1.40) постачена контактними датчиками в дозуючих бункерах, які вимірюють вологість і температуру зворотної суміші на вході в змішувач, дані відправляють в командоапарат, який встановлює кількість води або суспензії. Недолік системи полягають у тім, що її можна використовувати при температурі суміші не вище 42°С (при більш високій температурі контактні датчики відключається), а також у тім, що не працює з суспензією (при зміні дози суспензії змінюється кількість глини, що небажано).
Відома система СПК, у якій використані безконтактні датчики вологості і температури суміші, встановлювані над проміжним бункером перед змішувачем. Сигнал з мікрохвильового датчика вологості порівнює з установленою вологістю, і видає різницевий сигнал, пропорційний кількості води, який необхідно додати в суміш. Цей сигнал підсумовується із сигналом від датчика температури і їде команда на компенсацію води. У такій системі вологість регулюється з високою точністю. Схема СПК не завжди дає очікуваний ефект і можуть навіть привести до браку суміші.
Для забезпечення гарних технологічних властивостей суміші важливим є не абсолютна вологість, а формуємість, ущільненість, насипна маса суміші.
Система кінцевого стану СКС (мал.1.41.) контролює формуємость – здатність піщинок суміші клеїться під дією навантаження. Для контролю формуємості зроблений вібролоток зі щілиною, під якою розташований фотоелемент. Пробовідбірник викидає дозу суміші на лоток, який хитається. Якщо суміш просипається в щілину (тобто піщинки не клеються), фотоелемент передає сигнал і доза води збільшується. Здатність до просівання суміші, яка характеризується зчеплення піщинок між собою, тим більше, чим більше в ній вологи і сполучного. При підвищенні температури суміші сигнал датчика також подається в командоапарат, що приводить до збільшення кількості поданої в змішувач води. Межа регулювання вологості 2-6%, точність регулювання ±0,3%.
4 Автоматизація контролю фізико-механічних властивостей формувальних сумішей
При автоматизації сумішоприготування для одержання формувальних сумішей високої якості недостатньо мати тільки автоматизований контроль вологості і температури відпрацьованої суміші. Важливо також, щоб у процесі сумішоприготування проводився безупинний контроль і регулювання фізико-механічних властивостей формувальних сумішей.
Вимірюваними параметрами, крім зазначених вище температури і вологості суміші, є газопроникність, межі міцності при стиску і зрізі зразка, а керуючим впливом - кількість сполучної добавки - пилоподібного бентоніту чи глини, подаваного в змішувач.
Розглянемо схему автоматизації контролю фізико-механічних властивостей формувальних сумішей в змішувачах безупинної дії (мал.1.42.).
Суміш, яка надходить з бігунів, періодично скидається плужком зі стрічкового конвеєра на вібролоток, де контролюється формуємість; падає в аератор, де розпушується; потім в автомат контролю вологості, де в гільзі діаметром 50мм формується зразок двостороннім пресуванням. При цьому на торці зразка виміряються температура і вологість суміші датчиками, вмонтованими у верхній пуансон. Потім проводиться іспит зразка в гільзі на газопроникність шляхом продувки через нього повітря, після чого зразок піддається іспиту на стиск чи зріз з виміром міцності і деформації. Нарешті, зразок виштовхується з приладу, звільняючи місце для наступної проби суміші. Всі дані подаються в комп’ютер, який автоматично коректує дозування сполучної добавки в змішувач. Для цього комп'ютер керує серводвигуном, який починає обертатися в ту чи іншу сторону. Із серводвигуном електрично з'єднаний інший такий же серводвигун, що обертається синхронно з першим і змінює швидкість обертання тарілчастого живильника бункера сполучної добавки.
5. Автоматизація розподілу формувальної суміші
Для розподілу суміші по бункерах служить стрічковий конвеєр, який розташований над формувальними машинами. Скидання суміші з конвеєра в бункер відбувається за допомогою плужків. Керує плужками флажкові сигналізатори.
На мал. 1.43 зображена схема флажкового сигналізатора. В порожньому бункері флажок розташований вертикально, золотник відкриває клапан випуску повітря і плужок опускається на конвеєр. Суміш з конвеєра зіштовхується в бункер. При досягненні деякого рівня суміші в бункері флажок 5 відхиляється вправо і переміщає золотник пневмоклапана 4. У результаті цього стиснене повітря з мережі надходить у пневмоцилиндр 3, який піднімає плужок 2, при цьому припиняється надходження суміші зі стрічкового конвеєра 1 у бункер. При падінні рівня флажок повертається пружиною у вихідне положення, і пневмоклапан 4 випускає стиснене повітря із силового циліндра в атмосферу. Плужок опускається на стрічку, і суміш заповнює бункер.
Недоліки: заклинювання і підвищене зношування шарнірного механізму унаслідок влучення пилу, невисока точність регулювання рівня суміші й ін.
На практиці застосовуються і більш надійні сигналізатори: електронні, фотоелектронні й ін
При незалежній системі сумішороздачи плужки всіх формувальних машин включаються на скидання з конвеєра, незалежно від наявності суміші в інших бункерах. Наповнюється перший бункер. Коли суміш у бункері досягне верхнього рівня, флажок подає команду на підйом плужка і наповнюється другий бункер.
Недолік цієї системи в тім, що бункери заповнюються нерівномірно, перші по ходу стрічкового конвеєра "перехоплюють" суміш зі стрічки. Одночасно їде руйнування стрічки конвеєра та зниження швидкості руху тому що всі плужки лежать на конвеєрі.
Система почергового чи послідовно - примусового постачання бункерів сумішшю полягає в тім, що бункери заповнюються сумішшю по черзі. В кожному роздавальному бункері встановлюють два сигналізатори рівня, які контролюють нижній і верхній рівні суміші і подають сигнал на підйом або опускання плужка.
Поки наповняються всі наступні бункери, даний бункер може спорожняться. Місткість бункера повинна бути розрахована так, щоб суміші вистачило на цикл завантаження бункерів усієї лінії. Таким чином, по цій системі в будь-який момент може бути опущений тільки один плужок, що відноситься до переваги даної системи в порівнянні з незалежної, а також не руйнується стрічка конвеєра та не знижується швидкість руху Недолік примусово-послідовної системи - значний простій бункерів на початку зміни при великому їх числі.
При примусово-послідовно-тимчасовій системі бункера заповнюються примусово – послідовно. В кожному роздавальному бункері встановлюють два сигналізатори рівня, які контролюють нижній і верхній рівні суміші і подають сигнал на підйом або опускання плужка, але кількість подаваної суміші в кожен бункер визначається реле часу, яке залежить від того, скільки бункерів стоять на черзі для заповнення.
Якщо число "порожніх" бункерів мало, то більше часу дається на заповнення, ніж тривалість фактичного заповнення бункера, і тоді заповнення буде визначатися часом від початку заповнення до моменту спрацьовування верхнього рівнеміра.
Ця система більш досконала, але менш надійна, чим дві попередні системи, тому що вона виконана на звичайних телефонних реле, контакти які в умовах ливарного цеху швидко виходять з ладу. В даний час для схем автоматичної сумішороздачи використовують безконтактні логічні елементи, що спрощують схему і підвищують надійність автоматичних систем сумішороздачи.
6. Техніка безпеки при експлуатації сумішоприготувального обладнання
При конструюванні й експлуатації машин для підготовки формувальних матеріалів і приготування сумішей необхідно дотримувати норми гранично припустимих концентрацій пилу, шкідливих газів і пар, а також норми висвітлення, шуму, вібрації та інш.
В установках для сушіння піску і глини варто передбачати пристрої, обмежуючі тепловиділення в робочому просторі. Температура нагрітих поверхонь обладнання повинна бути не більш 45°С.
Установка для сушіння піску і глини, а також дробильно-розмелене обладнання, при роботі яких можуть виділяться пари, гази і пил понад припустимі санітарні норми, варто обладнати вентильованими укриттями. Необхідно забезпечувати роботу технологічного обладнання з одночасною роботою місцевих витяжних вентиляційних установок. Повинна бути передбачена подача відповідного сигналу у випадку аварійної зупинки вентилятора.
Для керування установками потрібно використовувати кнопкові станції виносного типу чи встановлені безпосередньо на машинах, причому необхідно забезпечити гарний огляд зони. Конструкція кнопкової станції повинна виключати можливість випадкового пуску установки. Аварійні і робочі кнопки «Стіп» варто дублювати в місцях частого перебування обслуговуючого персоналу й у найбільш небезпечних місцях. Установки для сушіння піску і глини, а також дробильно-розмелене і сумішоприготувальне обладнання повинні мати запобіжні пристрої, що попереджають перевантаження і несумісні одночасні рухи механізмів.
У конструкціях установок для готування матеріалів і сумішей повинні бути передбачені запобіжні пристрої, що фіксують вузли і механізми непрацюючої машини від мимовільного переміщення, а також від переміщення в результаті випадкового зовнішнього впливу.
Всі обертові частини механізмів (ланцюгові, клиноремені й ін.), доступні для випадкового дотику, варто обгороджувати суцільними чи сітчастими кожухами. Деталі чи вузли установок, які роблять зворотно-поступальні чи обертальні рухи і викликають небезпеку для обслуговуючого персоналу, варто обгороджувати поручнем чи кожухом. Захисні кожухи повинні забезпечувати повну безпеку обслуговуючого персоналу.
У конструкції бункерів потрібно передбачати засоби, які запобігають зависанню в них формувальних матеріалів. Для обслуговування елементів машин розташовуваних на висоті 2 м, необхідні робочі площадки з поручнем висотою не менш 1 м, що мають двері, які відкриваються усередину площадки; настил площадок повинний бути суцільний, зі сталевих рифлених аркушів.
Магнітні залізовідокремлювачі повинні мати кожухи з прорізами (для пропуску стрічки), ущільненими фартухами й відкосами у верхній частині. Обсяг повітря, що відсмоктується, вибирають у залежності від швидкості повітря у відкритих прорізах, рівної полуторної швидкості руху стрічки конвеєра. Щоб уникнути підсмоктування повітря з'єднання кожуха в нижній частині з опорними конструкціями повинне бути герметичним.
В електронних сепараторах електроапаратуру високої і низької напруги усередині кабіни необхідно розміщати в окремих відсіках. Відкривання дверей високовольтної кабіни і дверей лазів камери електронних сепараторів повинне бути блоковано з рубильником, який виключає високу напругу. Двері високовольтної кабіни, лазів камери, панелі керування й апаратури повинні мати запірні замки.
Барабанні циліндричні і полігональні сита варто закривати суцільними захисними кожухами з отвором (прорізом) тільки для завантажувального жолоба. До верхньої частини кожуха, біля завантажувальних отворів, необхідно приєднувати патрубок, що відсмоктує. У барабанних ситах повинна бути передбачена блокування, що виключає їх роботу при відкритому люку в захисному кожусі,
Плоскі вібраційні сита повинні мати суцільні кожухи з бічними люками й отворами. У верхній частині кожуха необхідний патрубок для приєднання до витяжної вентиляційної системи. Обсяг повітря, що відсмоктується, повинний бути 1500 м³/г на 1м² поверхні сита.
У конструкції бігунів, що змішують, варто передбачати блокування закривання чаші, пилзахисні ковпаки з патрубками для приєднання до цехової системи витяжної вентиляції. У захисному кожусі бігунів необхідно мати оглядовий люк із блокуванням, що не допускає включення привода бігунів при відкритому люку. Бігуни, що змішують, повинні бути обладнані системою безпечного добору проб. У бігунах періодичної дії необхідні механізми для безпечного відкривання і закривання люків при вивантаженні готової суміші.
Аератори і дезінтегратори повинні мати захисні кожухи, які щільно прилягають до корпуса машини, з патрубками для приєднання до витяжної вентиляційної системи. Обсяг повітря, що відсмоктується, варто приймати, виходячи зі швидкості у відкритих прорізах не менш 0,7 м/с
Заключний етап а) завдання для самопідготовки студентів: Матвеенко И.В., Тарский В.Л. Оборудование литейных цехов. М.: Машиностроение. 1985. 400 c.
Л1 с. 54-62
б) питання: 1. Основні дільниці сумішоприготувального відділення.
2. Що контролює система попереднього контролю?
3. Що і як контролює система кінцевого стану?
4. Які властивості контролює автоматична система?
5. Які системи розподілу суміші по бункерах застосовують в ливарних цехах?
