Автоматизация процесса смешивания компонентов в шнековом смесителе

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 5
1.1 Физико-химические и технологические процессы в литейной форме при её изготовлении и эксплуатации 5
1.2 Принципы приготовления формовочных смесей и методы их контроля 20
1.3 Современные передовые технологии в области литейного производства 46
2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 51
2.1 Обоснование выбора объекта и задач автоматизации 51
2.2 Выявление и описание недостатков существующей системы автоматизации 52
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 53
3.1 Разработка алгоритма и функциональной схемы системы автоматизации 53
3.2 Математическое моделирование и расчет электропривода насоса подачи отвердителя 64
3.3 Подбор и обоснование выбора технических средств автоматизации 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 85
Приложение А 88
Приложение Б 89
Приложение В 90
Приложение Г 91

Весь текст будет доступен после покупки

Современное литейное производство характеризуется высокими требованиями к качеству формовочных смесей, стабильности технологических процессов и эффективности использования ресурсов. Одним из ключевых этапов в технологической цепочке изготовления литейных форм является приготовление формовочной смеси, от точности и равномерности компоновки которой напрямую зависят физико-механические свойства отливок и, как следствие, качество конечной продукции. В условиях растущей конкуренции и стремления к снижению издержек особую актуальность приобретает автоматизация процессов смешивания компонентов, обеспечивающая не только повышение точности дозирования и однородности смеси, но и снижение влияния человеческого фактора, а также улучшение условий труда.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматизации процесса смешивания компонентов в шнековом смесителе с целью повышения качества формовочных смесей и эффективности литейного производства.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– проанализировать физико-химические и технологические особенности процессов, протекающих при изготовлении и эксплуатации литейных форм;
– изучить принципы приготовления формовочных смесей и существующие методы их контроля;
– провести анализ современных технологий автоматизации в литейном производстве;
– выявить недостатки действующей системы автоматизации на предприятии;
– разработать алгоритм и функциональную схему автоматизированной системы управления смешиванием;
– выполнить математическое моделирование и расчёт параметров электропривода насоса подачи отвердителя;
– обосновать выбор технических средств автоматизации, соответствующих требованиям надёжности, точности и безопасности.
Объектом исследования выступает процесс приготовления формовочной смеси в шнековом смесителе, а субъектом – система автоматизации данного процесса.
В работе применялись следующие методы исследования: анализ научно-технической литературы, системный подход, математическое моделирование, инженерные расчёты, а также методы проектирования автоматизированных систем управления.
Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения предложенной системы автоматизации на предприятиях литейной отрасли, что позволит повысить стабильность качества формовочных смесей, снизить расход материалов, сократить время на подготовку смеси и повысить общую производительность оборудования. Результаты исследования могут быть использованы при модернизации действующих и проектировании новых автоматизированных участков приготовления формовочных смесей.

Весь текст будет доступен после покупки

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
1.1 Физико-химические и технологические процессы в литейной форме при её изготовлении и эксплуатации
Известно, что процесс получения отливок в самом общем виде может быть описан следующей кибернетической моделью (рисунок 1), из которой вытекает, что определяющее воздействие на качество отливки оказывает литейная форма. В свою очередь, качество этой формы обусловлено параметрами компонентов формовочной смеси, их пропорциональным соотношением, а также особенностями технологии приготовления смеси.

Рисунок 1 – Кибернетическая модель процесса изготовления отливок
Назначение литейной формы состоит в обеспечении формирования отливки высокого качества, соответствующей современным стандартам по таким параметрам, как состояние поверхности, геометрическая точность, физико-механические характеристики и внутренняя структура. Для достижения этой цели требуется технологически корректное протекание ряда последовательных процессов, связанных с взаимодействием литейной формы сначала с расплавом, а затем – с отливкой:
– взаимодействие формы с жидким металлом. Продолжительность этого этапа варьируется от долей секунды до нескольких секунд;
– взаимодействие формы с твёрдой коркой, формирующейся на поверхности кристаллизующейся отливки. Длительность данного этапа составляет от нескольких секунд до 1–2 минут;
– взаимодействие формы с уже затвердевшей, но ещё не охлаждённой отливкой. Время этого процесса определяется габаритами и массой отливки и формы, а также типом сплава и может колебаться от минут до нескольких часов;
– взаимодействие формы с отливкой в ходе её охлаждения – процесс, продолжительность которого, как и предыдущий, зависит от массогабаритных характеристик отливки и формы, а также от вида сплава и может достигать нескольких суток.
Существенным аспектом с точки зрения получения качественной отливки является то, что на протяжении всего периода её формирования внутри литейной формы протекают сложные физико-химические явления, которые условно делятся на:
– тепловые;
– газовые;
– физические;
– химические.
Однако перед детальным рассмотрением этих процессов с позиции выработки требований к формовочным материалам необходимо обратить внимание на ключевые явления, происходящие с этими материалами до контакта с расплавом, – то есть на этапах приготовления смеси, изготовления форм и стержней.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Трухов А. П. Технология литейного производства: литье в песчаные формы : учебник для вузов / А. П. Трухов, М. Ю. Ершов, Ю. А. Сорокин ; под ред. А. П. Трухова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательский центр «Академия», 2023. – 544 с. – ISBN 978-5-4468-2105-7.
2) Гуляев Б. Б. Формовочные процессы в литейном производстве : учебное пособие / Б. Б. Гуляев, О. А. Корнюшкин, А. В. Кузин. – Санкт-Петербург : Изд-во Политехн. ун-та, 2023. – 272 с. – ISBN 978-5-7422-8561-4.
3) Жуковский С. С. Формовочные материалы и технология литейной формы : справочник / С. С. Жуковский, С. Д. Тепляков, А. А. Шпектор [и др.] ; под общ. ред. С. С. Жуковского. – Москва : Машиностроение, 2022. – 512 с. – ISBN 978-5-217-04523-1.
4) Лукьянов В. И. Оборудование литейных цехов : учебное пособие / В. И. Лукьянов, К. В. Шаров, А. М. Ханов. – Пермь : Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2022. – 432 с. – ISBN 978-5-94862-487-1.
5) Чуркин Б. С. Литейное производство : учебник для вузов / Б. С. Чуркин, А. В. Афонаскин, А. М. Миляев [и др.] ; под ред. Б. С. Чуркина. – Екатеринбург : УрФУ, 2022. – 688 с. – ISBN 978-5-7996-3125-4.
6) Галдин Н. М. Цветное литье : справочник / Н. М. Галдин, Д. Ф. Иванчук, Ю. В. Моисеев [и др.] ; под общ. ред. Н. М. Галдина. – Москва : Машиностроение, 2023. – 544 с. – ISBN 978-5-217-04612-2.
7) Степанов Ю. А. Формовочные материалы: экология, рециклинг, аддитивные технологии / Ю. А. Степанов, В. И. Семёнов, И. М. Козлов. – Москва : Машиностроение, 2023. – 184 с. – ISBN 978-5-217-04598-9.
8) Илларионов И. Е. Формовочные и стержневые смеси нового поколения / И. Е. Илларионов, Ю. П. Васин, В. Н. Сидоров. – Чебоксары : Изд-во Чуваш. ун-та, 2023. – 240 с. – ISBN 978-5-7677-3412-5.

Весь текст будет доступен после покупки