Соколов К.Н. Оборудование термических цехов

Подождите немного. Документ загружается.

Рис:

6.3. Бак со струйным душевым устройст-

вом для закалки штампов

разованию мягких пятен. Для отсоса

паров масла над малыми баками

уста-

навливают вытяжные колпаки, а при

загрузке и выгрузке деталей из бака

краном

или электроталью рекоменду-

ется устраивать бортовые отсосы.

В глубоких вертикальных баках для

поддержания равномерной температу-

ры жидкости ее выводят с помощью

сопел, расположенных в несколько ря-

дов по высоте бака (рис. 6.2). В масля-

ном

баке диаметром 4 и высотой 10 м

холодная жидкость поступает по цен-

тральной

трубе

1 и четырем рядам

сопел 2. Нагретая жидкость отводится

через сливной карман 5 по

трубе

Труба 3 служит для подачи пара или

сжатого

воздуха.

Предусмотрен также

аварийный

спуск 6 масла.

При

закалке валков холодной про-

катки

для усиления охлаждения в баке

устраивают приспособление, состоящее

из

верхней кольцевой трубы, от которой

отходят

8—12 вертикальных трубок

длиной

3—4 м с отверстиями диамет-

ром 5 мм через каждые 100 мм. При

подаче воды в кольцевую

трубу

поверх-

ность валка подвергается энергичной

струйной закалке. Струйное охлажде-

ние

применяется и в малых баках при

закалке штампов. На рис. 6. 3 изобра-

жен закалочный бак с двумя струйны-

ми

устройствами: левое 1 выполнено в

виде четырех параллельных трубок с

отверстиями, а правое 3— в виде

трех

отдельных сопел. Подлежащий закал-

ке

штамп укладывается в бак фигурой

вниз

на решетку 2. Поступающие под

давлением струи жидкости, сбивая па-

ровую рубашку, способствуют быстро-

му и равномерному охлаждению

дета-

ли.

Загрузку и разгрузку деталей в зака-

лочных баках

следует

механизировать.

Простую механизацию можно осу-

ществить, применяя пневматические

или

гидравлические подъемники (рис.

6. 4). В баке с пневматическим

подъемником (рис. 6. 4, а) нагретые

детали выдаются из печи на стол 1 за-

калочного бака 7. Стол подвешен на

раме 2 из четырех тяг к штоку подъем-

ника

4. Рычаг золотника 5, поворачи-

Рис.

6.4. Закалочные баки с пневматическим или гидравлическим подъемником

191

Рис.

6.5 Бак для закалки валов и

труб

ваясь, выпускает сжатый

воздух

из

подъемника, и стол опускается в масло.

Для центрирования стола к нему при-

варены втулки 6, которые скользят по

направляющим штангам 5. Охлаждаю-

щая

жидкость подается в низ бака по

трубам 8. По окончании закалки стол

поднимается тем же подъемником 4.

На

рис. 6. 5, б показан бак для закал-

ки

деталей в горячем масле с гидрав-

лическим подъемником. Изделия вы-

даются на стол 2, который погружает-

ся

в бак 1 с помощью тяг 3 подъемни-

ка

4. В правой стороне бака находятся

насос 7 с электродвигателем 5 и U-об-

разный трубчатый нагреватель 6.

Заслуживает внимания простое

приспособление для закалки валов и

труб

в горизонтальном положении при

вращении их на цепях во время охлаж-

дения (рис. 6. 5). Бак длиной 8, шири-

ной

1 и глубиной 1,6 м имеет шесть пар

роликов 2 и 4, укрепленных на крон-

штейнах в верхней части боковых сте-

нок

бака. Через ролики перекинуты ка-

либрованные цепи, которые одним кон-

цом закрепляются к стенке бака, а дру-

гим — огибают шесть звездочек 5 и

' через ролики противовеса 7 крепятся к

наружной стенке бака. Звездочки за-

креплены на оси 6, приводимой во вра-

щение.

Нагретый вал 3 помещают на

цепи

(положение /) и погружают в

бак (положение //). Через ось звез-

дочки 5 приводятся в переменное вра-

щение,

и вал совершает колебательное

движение в закалочной жидкости, од-

новременно вращаясь вокруг своей оси.

Вращение вала способствует его равно-

мерному охлаждению и резкому умень-

шению коробления. Холодная жид-

кость подводится через отверстия тру-

бы 8 в низ бака, а нагретая — сливает-

ся

через внутренний карман 1.

Механизированные зака-

лочные баки непрерывного

действия

могут

иметь различные

транспортные средства: конвейер, по-

воротную траверсу, качающийся стол,

подъемники и толкатели, скиповое уст-

ройство, вращающийся барабан и др.

Наиболее часто применяются зака-

лочные баки с горизонтальным плас-

тинчатым конвейером (рис. 6.6). В ба-

ке для закалки легких деталей (рис. 6.

6, а) они транспортируются пластинча-

тым конвейером, ролики которого дви-

жутся по направляющим уголкам 7,

прикрепленным к стенкам бака швел-

лерами 9. Конвейер приводится в дви-

жение двумя цепями из специальных

звеньев 4, натянутых на

двух

парах

цепных звездочек 1 и 8. Он имеет гори-

зонтальный участок, на который пада-

ют нагретые детали, и наклонный —

для их выдачи из бака.

Угол

наклона

часто делается равным

35—40°.

Для

экономии

места его можно взять боль-

шим,

но, чтобы избежать сползания

деталей, на нем необходимо устраивать

поперечные ребра. Верхняя пара звез-

дочек 8 — ведущая. Горизонтальный

участок при натяжении полотна кон-

вейера создается верхними направляю-

щими

уголками 6. Холодная жидкость

подводится около желоба 5, по которо-

му детали падают из печи в бак. Для

усиления циркуляции в передней тор-

цевой стенке бака установлен пропел-

лерный насос 3, он отсасывает масло

по

каналу 2 из нижней части бака.

Выпускают конвейерные баки раз-

личных размеров. В табл 6. 1 приведе-

на

техническая характеристика зака-

лочных баков. Мощность привода кон-

вейера составляет

1,5—2,0

кВт, насоса

— 1,5 кВт. Длина горизонтального

участка конвейера определяется необ-

ходимым временем охлаждения

дета-

лей и скоростью движения ленты.

В процессе закалки тяжелых

дета-

лей они при падении со значительной

силой ударяются о полотно конвейера.

В таком баке используют устройство, с

192

Рис.

6.6. Закалочные баки с горизонтальным конвейером . ,

Таблица

6.1. Основная техническая характеристика закалочных баков

Тип

закалочного

бака

ЗБК-400

ЗБ-400

ЗБК-600

ЗБ-600

ЗБК-800

Ширина

конвейерной

леиты,

мм

400

600

800

Габариты,

мм

115ОХ36О0ХП00

1100X4800X1200

1150Х3600ХП00

1300X6000X1350

1950X6000X1350

Вместимость,

5,0

5,4

5,0

8,2

10,0

Производи-

тельности

(средняя),

кг/ч

250

400

4000

2000

Скорость

конвейера,

м/мин

0,75

0,04—0,34

0,75

0,04-0,34

помощью которого сила

удара

частич-

но

поглощается (рис. 6.6, б). Для этого

ось нижних цепных звездочек 2 кон-

вейера крепится в

двух

подшипниках

3. Последние

могут

вертикально пере-

мещаться в направляющих. Снизу под-

шипники

упираются в пружину 1, а

сверху

крепятся на

двух

коленчатых

рычагах 4, вращающихся на оси 5. По-

лотно конвейера движется на роликах

по

специальной раме 6. Последняя

вместе с конвейером может вынимать-

ся

из бака. При падении тяжелых де-

талей в бак передняя подвижная часть

конвейера

поворачивается вокруг оси

5, передавая силу

удара

амортизирую-

щим

пружинам. После поглощения си-

лы

удара

пружины вновь возвращают

подвижную часть конвейера в горизон-

тальное положение. Благодаря тому

что ось 5 расположена по центру рамы

6, полотно ленты всегда находится в

натянутом состоянии.

Конвейер

бака приводится в движе-

ние

чаще всего с помощью электродви-

гателя через вариатор скоростей, чер-

вячный

редуктор и храповое колесо,

насаженное на ось

ведущего

барабана,

что обеспечивает передаточное число

до

7500

с плавным регулированием

скорости движения в пределах 1 : 6.

Привод

с храповой передачей изобра-

жен на рис. 6. 7. Иногда конвейер бака

приводится в движение от оси бараба-

на

конвейера печи через храповую пе-

редачу,

штангу и храповик.

При

ограниченной площади участка

применяют закалочный бак с верти-

кальным

конвейером (рис. 6. 8), кото-

рый

состоит из

двух

цепей, натянутых

на

верхних 2 и

двух

нижних 5 цепных

звездочках. К цепям на равных рассто-

яниях

с помощью цапф подвешены че-

тыре решетчатые корзины 1. Детали

для закалки загружаются в

левую

кор-

зину, а выгружаются — из правой

верх-

ней.

Вертикальный конвейер приводит-

Рис.

6.7. Приводы конвейерного бака

Рис.

6.8. Закалочный бак с вертикальным кон-

вейером

194

б-Б

Вид

Рис.

6.9. Закалочный бак с поворотной

траверсой

ся

в движение электродвигателем мощ-

ностью

— 1,5 кВт через червячную 4 и

цепную 3 передачи. Когда корзина по-

ступает

под

загрузку,

двигатель авто-

матически отключается. Холодное мас-

ло подается из центральной маслоохла-

дительной установки через ряд со-

пел 6.

На

рис. 6. 9 приведен эскиз конст-

рукции

круглого

бака с поворотной

траверсой / и

двумя

укрепленными на

ней

столиками 2. Поддон с деталями

выдается из печи на левый столик. Тра-

верса опускается в бак, скользя по ра-

ме 3, с помощью цепи и звездочек 4 и

штоком гидравлического цилиндра

6. В нижнем положении рама 3 повора-

чивается на 180 ° с помощью цилиндри-

ческой шестерни 8, которая приводится

движение рейкой 9, закрепленной на

штоке горизонтального гидравлическо-

го цилиндра 7. Поддон с закаленными

изделиями перемещается в крайнее

правое положение и сталкивается в мо-

ечную

машину или отпускную печь, а

очередной поддон вновь выдается из

печи на левый столик.

Очень часто в поточных П-образных

агрегатах

необходимо передавать изде-

лия

из линии закалочной печи на вто-

рую параллельную линию для мойки и

отпуска. Это легко осуществить, ис-

пользуя закалочные баки (рис.

6.10).

На

рис. 6. 10, а изображен бак по-

лукруглой

формы с вращающейся кон-

сольной траверсой 1 и столиком 3. Тра-

верса поднимается и опускается при ее

движении 'по раме 2 с помощью цепи и

блоков штоком вертикального гидрав-

лического цилиндра 8, а поворачивает-

ся

зубчатой

рейкой 10, укрепленной на

штоке горизонтального цилиндра 9.

Консоль

1 уравновешивается противо-

весом. Бак плотно закрыт крышкой.

Отверстие со стороны печи герметизи-

руется

коробкой 5

тамбура

печи, а со

стороны выдачи —стенками 7, опущен-

ными

в масло. Чтобы не допустить

окисления

горячего масла, отверстие

выдачи закрывают крышкой 6. Крыш-

195

Рис.

6.10. Закалочные баки, используемые в П-образных

агрегатах

ка

открывается с помощью приспособ-

ления,

состоящего из

четырех

стоек 4,

укрепленных на столике 3. При движе-

нии

траверсы

вверх

стойки поднимают

крышку, а при обратном движении тра"

версы крышка опускается и закрывает

отверстие выдачи.

В баке цементировочной печи авто-

завода им.

Лихачева

(рис. 6. 10, б) из-

делия закаливаются и передаются с

помощью

двух

платформ 1 и 4 гидрав-

лическими

подъемниками 2 и 3 и вин-

товым толкателем 6. Поддон с изделия-

ми

выдается из печи на платформу 1.

Опускаясь в бак 5, платформа устанав-

ливает поддон на направляющие, по

которым он передвигается винтовым

толкателем 6 на платформу 4. Послед-

няя,

поднимаясь из бака, доставляет

поддон с изделиями на

вторую

парал-

лельную

линию.

Упростить

передачу

поддонов с из-

делиями после закалки во второй ряд

позволяет бак с рычажным механиз-

мом (рис. 6. 11). Две пары рычагов 2

шарнирно

закрепляются на столике 1

с помощью пальцев в подшипниках 5

бака. С одной стороны на концы паль-

цев неподвижно насаживаются две

одинаковые шестерни 3, приводимые

во вращение через

третью

шестерню

4 и рейку 5 от гидравлического цилин-

дра 6. Масса столика уравновешивает-

ся

грузами 7, закрепленными на конце

рычагов 2, Начальным его положением

является самое нижнее (в этом поло-

жении

изделия закаливаются). Она

фиксируется под действием тяжести

поддонов с изделиями. Герметизация

бака достигается гидравлическими

затворами. Правое выдающее отвер-

стие бака закрывается крышкой, кото-

рая

может открываться вертикальны-

ми

стойками (см. рис. 6, 10, а), укреп-

ленными

на столике.

Упрощенная конструкция бака ти-

па

качели показана на рис. 6. 12. Плат-

форма

2 свободно закрепляется на

двух

рычагах

3, приводимых во враще-

ние

осью 4 с помоЩью шестерни 5 и

рейки

6, которая является продолже-

нием

штока гидравлического цилиндра

7. На конце штока подвешен

груз

уравновешивающий массу платфор-

мы.

Горизонтальное положение послед-

ней

обеспечивается балансиром 13 с

грузом

12. Жесткое движение баланси-

ра 13 осуществляется

двумя

роликами

11,

которые двигаются по направляю-

щим

10, закрепленным на стенках ба-

ка

8. Герметизация бака достигается

тамбурами 1 и 15 я перегородкой 14.

196

РГ^£^^^

Цементационная

ПЕЧЬ

/ ^Моечная

машина

Рис.

6.1:1. Закалочный бак с рычажным механизмом (типа качели)

На

рис. 6. 13 показан закалочный

бак с

двумя

скиповыми подъемниками.

Поддон с деталями из печи выдается

на

гребенчатую

подставку 3, которая,

скользя по наклонной плоскости 2, по-

гружается

в бак с помощью цепной пе-

редачи f. В нижнем положении первая

подставка проходит через промежут-

ки

между

ребрами второй 4 и поднима-

ется с помощью цепной передачи 6 по

наклонной

плоскости 5, вынимая под-

дон с закаленными деталями из бака.

Маслоохладительные ус-

тановки применяются для центра-

лизованного охлаждения закалочной

жидкости при значительном числе ба-

ков

и большой расчетной поверхности

змеевиков, которые нельзя разместить

в баке. Схема установки изображена

на

рис. 6. 14. Нагретое масло из слив-

ных карманов закалочных баков / по-

ступает

самотеком в общий сливной

бак 5, из которого через приемный кла-

пан

с сеткой и фильтры 4 подается на-

сосом 3 в охладительные колонки 2.

Охлажденное масло подводится вниз

закалочных баков 1,

Наиболее распространенные типы

197

Рис.

6.12. Закалочный бак упрощенной конструкции

Рис.

6.13. Закалочный бак со скиповыми подъ-

емниками

охладительных колонок показаны на

рис.

6. 15. Односекционная колонка 3

(рис.

6. 15, а) состоит из чугунного

или

стального цилиндра с трубками

диаметром 14 —16 мм, запрессованны-

ми

между

двумя днищами. Верхнее

днище 1 закреплено в цилиндре непод-

вижно,

а нижнее 4 зажато с прокладка-

ми

5. Масло имеет значительно мень-

ший

коэффициент теплоотдачи, чем во-

да, поэтому в пространство

между

трубками следовало бы пропускать

масло. Но в условиях эксплуатации на

трубках

быстро образуется пригар мас-

ла, и коэффициент теплопередачи ох-

ладительной колонки падает, а чистка

наружной поверхности трубок в пучке

чрезвычайно затруднена. Поэтому мас-

ло пропускают по трубкам, а

воду

—

между

ними. Для увеличения пути в

межтрубном пространстве устанавли-

Рис.

6.14, Схема маслоохладителыюй

установки

198'

Рис.

6.15. Конструкции маслоохладительных колонок

вают ряд перегородок 2. Охлаждение

более эффективно при встречном дви-

жении

горячего масла и холодной во-

ды.

Для уменьшения высоты охладите-

лей и их количества часто применяют

многосекционные

колонки:

двух-

(рис.

6. 15, б), четырех-(рис. 6. 15, в) и шес-

тисекционные

(рис. 6. 15, г). В шести-

секционной

колонке масло поступает в

одну из нижних секций (сечение Б —

Б),

по трубкам поднимается вверх, где

при

помощи коробки соединяется со

второй секцией, по трубкам которой

опускается вниз. Внизу трубки

двух

соседних секций опять соединяются,

масло вновь направляется вверх и т. д.

Вода

движется по межтрубному

пространству секций (сечение Л—Л).

Применение

многосекционных охлади-

тельных колонок придает компакт-

ность установке и повышает ее к. п. д.

На

ряде заводов установлены мас-

лоохладители типа

«труба

трубе»

(рис.

6. 15, д). Такой маслоохладитель

набирается из нескольких соединенных

между

собой двойных

труб

1, причем

секции

можно составлять из любого

199

Таблица

6.2.

Техническая

характеристика

трубчатых

маслоохладителей

Внешние

размеры

холодиль-

ника

Диаметр

130

200

350

400

650

мм

Высота

1100

1800

2600

260 0

2500

Масса,

270

460

860

2350

Диаметр

подводящих

отводящих

труб

для воды

120

150

ми

для

закал

ной

жидк

сти

120

150

Наружны

трубок,

хла

F-

0,6

ела

Количеств

л/мин

300

700

1800

-Примечание.

Температура воды 20 °С, мас-

ло"'охлаждается с 55 до 30 "С, рабочее давление воды

масла 0,5 МПа.

числа

труб

по высоте и ширине холо-

дильника. Секции, расположенные по

. ширине, соединяются сборными

труба-

ми

2 для масла и 3 для воды. Масло

движется навстречу воде. К. п. д.

уста-

новки

достаточно высокий, так как ма-

сло,

имеющее меньший коэффициент

теплоотдачи, движется тонким слоем,

омывая

трубы

с водой и одновременно

теряя тепло через поверхность наруж-

ной

трубы

в окружающее пространст-

во.

Однако для чистки такого масло-

охладителя его необходимо полностью

разбирать.

Характеристика

трубчатых

масло-

охладителей приведена в табл. 6. 2.

Фильтры применяются для очистки

охлаждаемой жидкости от грязи, ока-

лины

других

примесей и представ-

ляют собой цилиндры со вставленными

них сетчатыми корзинами. Удобнее

.использовать несколько рядов сеток с

постепенно

уменьшающимися ячейка-

ми.

Чтобы не останавливать работу во

Время чистки сеток, применяют два

фильтра. Сливные баки располагают-

ся

ниже уровня земли. Часто сливной

бак

служит также и для спуска масла

на

случай пожара. При большом коли-

честве закалочных баков в

цехе

вме-

стимость сливного бака делается срав-

нительно небольшой, а аварийный бак

устраивается отдельно в земле за пре-

делами цеха. На рис. 6. 16 показана

центральная маслоохладительная ус-

тановка, включающая восемь охлади-

тельных колонок / с поверхностью ох-

лаждения

100X8

= 800 м

, буферный

сливной

бак 2 объемом 14 м

и четыре

насоса 3 шестеренчатого типа, обслу-

живающие вертикальный бак 5.

Охладительные колонки переклю-

чают на последовательное или парал-

лельное соединение с помощью кранов

4. Движение масла показано сплошны-

ми

стрелками, воды —штриховыми.

Рассматриваемая маслоохладительная

установка может быть размещена в

цехе

непосредственно у закалочных

баков.

Иногда целесообразно устанав-

ливать ее в пространстве

между

колон-

нами

цеха. В современных больших

маслоохладите-льных установках тре-

буемая температура охлаждения мас-

ла поддерживается автоматически (из-

меняется

количество пропускаемой

охлаждающей воды).

6.2. РАСЧЕТЫ ЗАКАЛОЧНЫХ БАКОВ '

МАСЛООХЛАДИТЕЛЬНЫХ

УСТАНОВОК

Расчет закалочнего бака пе-

риодического действия сво-

дится к нахождению полезного объема

бака по уравнению теплового баланса.

При

этом считается, что все выделен-

ное

во время охлаждения металла теп-

ло идет на нагрев закалочной жидкос-

ти.

Установив наибольшую массу од-

новременно

закаливаемых деталей и

предельно допустимые температуры

нагрева охлаждающей жидкости, рас-

считывают необходимый объем зака-

лочной

жидкости, т. е. минимальный

полезный

объем бака. Уравнение теп-

лового баланса имеет следующий вид:

—

VтСж

\im. к -™ *ш. иJ •

Откуда

(6.1)

Сж ((ж. к — *>к. и)

Здесь G — масса одновременно зака-

ливаемых деталей, кг; с

{

с%

— сред-

ние

теплоемкости металла от 0° до

*м.н

и £м.к, кДж/(кг-К); *

м-ц

—началь-

ная

температура нагрева металла, °С;

^м:к

— конечная температура металла

после охлаждения, °С; V

— объем за-

калочной

жидкости, л; с

— теплоем-

кость закалочной жидкости, кДж/(лХ

ХК);

tm.it

— конечная температура жи-

дкости после закалки, °С; t

.a—на-

чальная температура закалочной жи-

дкости, °С.

При

закалке в воде начальная тем-

пература воды в водопроводе летом

*ж.н

принимается равной

15—20

°С, а