Закалочное спрейерное устройсво для упрочнения лемеха плуга ППН–8–30 (конструкторский раздел дипломного проекта)

6.1 Описание существующих устройств
В производственной практике наиболее часто для охлаждения деталей, при закалке, используют ванны с охлаждающей средой [5].Для повышения скорости охлаждения могут применятся системы с водяным душем. Спрейерные устройства позволяют достичь высокой и равномерной твердости поверхности, обладают высокой производительностью [5].
Наиболее полно требованиям охлаждения заготовок из стали 60пп удовлетворяют технологические модули, разрабатываемые и используемые на базе технологического научно-производственного центра БГАТУ. В этой связи, в дипломном проекте за основу была принята одна из схем термического модифицирования заготовок, применяемых в ТНПЦ БГАТУ (рисунок 6.1).




Рисунок 6.1 - Схема технологического модуля для сложнопрофильных заготовок спрейерного охлаждения.

Как следует из рис. 6.1. для спрейерного охлаждения водой, используется охлаждающая среда по замкнутому циклу (система оборотного водоиспользования). В емкостях (1) имеется запас воды объемом 5м3. Из емкостей вода бустерным насосом (3) нагнетается в гидропневмоаккумулятор (19).Из гидропневмоаккумулятора вода поступает в пневмопривод (25), откуда под давлением поступает в спрейерное устройство (12).Рабочее давление спрейерного устройства 0,5 Мпа.

Рисунок 6.2 – Закалочное устройство

При закалке во избежание коробления закаленного слоя деталь должна фиксироваться относительно спрейера достаточно точно. Базой при установке детали в закалочное устройство может быть нижний спрейер. Следовательно, его размер должен быть точным и это надо предусмотреть при построении технологического процесса механической обработки. Верхний спрейер также выполнен отдельно и закреплен на направляющих. Вода подводится к спрейерам через шланги.
Вода на нагретую поверхность должна подаваться равномерно, под большим давлением через расширяющиеся к выходу патрубки- штуцеры. Площадь сечения водяной камеры индуктора (внутреннее сечение индуктирующего провода) должна быть не менее суммарной площади всех спрейерных отверстий.

6.2 Расчет коллектора

Общий коэффициент сопротивления коллектора измененного сечении с линейным изменением поперечного сечения канала вдоль потока определяется по интерполяционным формулам, полученным на основании опытных данных.
Учитывая громоздкость представленных в [1,2] формулах очевидно наиболее эффективным является опытное определение потерь давления для конкретного коллектора.
Для выполнения линейного профилирования рассматриваемого коллектора обратимся к рис.6.6

Исходные данные расход, скорость жидкости и площадь поперечного сечения потока на Входе в коллектор равны: Vн,Sн, Gн
-расходы, скорости жидкости и проходные сечения в 12 отводных патрубках равны 

между собой :V0iS0G0
-Расчетные сечения(перед отходными патрубками)
обозначены 1,2,3.. 12 
параметры потока в них равны, соответственно:
G1-12 V1-12 S1-12
Рассмотрим уравнение баланса потоков жидкости в коллекторе: 

G1=p V1 S1=Gн=12 G0 =12*20=240дм3/с;
G2=p V2 S2=G1-G0=11 G0=11*20=220дм3/с; 
G3=p V3S3=G2-G0=10 G0=10*20=200дм3/с;
..................................
G12=p V12 S12=G11-G0= G0=20дм3/с;

Для равномерной раздачи жидкости и организации однотипных условий входа жидкости в отводящие патрубки 1-12 принимаем, что скорость основного потока по мере прохождения не должна изменяться. 


Рисунок 6.6 – Расчетная схема клина-распределителя

Питающий трубопровод
а) Основные требования предъявляемые к коллекторам
(в данном случае раздающем коллекторе)-это равномерная раздача
потока по всем ответвлениям. ;
б) При постоянном сечении коллектора Sн и при
прочих равных условиях степень равномерной раздачи потока тем значительней, чем дольше его площадь Sн

в) Для получения равномерного распределения расхода увеличения площади поперечного сечения, коллектор обычно выполняют сужающимся в направлении потока. Это коллектор измененного сечения.

2. Получить коллектор измененного сечения можно различными способами.

Выполнение канала сужающимся по направлению потока.

Рисунок 6.4 – Сужение канала ступенчатым способом




Рисунок 6.5 – Сужение канала профилированием одной из стенок

Рисунок 6.6 – Линейное изменение сечения

Тогда в результате расчета, получим следующее соотношение площадей проходного сечения коллектора линейного выравнивания потока:

S1=Sн=1,2дм3;
S2=11/12Sн=1,1дм3;
S3=10/12Sн=1,0дм3;
S4=9/12Sн=0,9дм3;
......................................
S12=1/12Sн=0,1дм3;