[发明专利]立式离心铸造机铸型锁紧结构的强度校核方法

说明书

技术领域

本发明属于离心铸造技术领域，具体涉及一种立式离心铸造机铸型锁紧结构的强度校核方法。

背景技术

传统方法设计的铸型的金属筒套与盖板以及铸型与离心机底盘的锁紧方式是依靠铸型本身的螺钉或螺栓进行锁紧，在高温金属液体浇入铸型后，铸型温度急剧升高，螺钉处于高温工作状态，力学性能受到很大影响，当螺钉因为高温失效时，盖板被掀起，从而发生高温金属液的顶喷事故，造成极大的人员和财产损失；为此，专利申请号为201210256878.2的中国发明专利申请公开了一种立式离心铸造机的铸型及铸型锁紧结构。该铸型包括底板、盖板和金属筒套三个部分，离心机底盘上设置有与立式离心机主轴同心的圆形凹槽，底板置于离心机底盘的相应圆形凹槽内定位，离心机底盘的圆形凹槽四周均布M个螺栓孔，金属筒套下部与所述底板接触，金属筒套上部与盖板接触，所述盖板上还设置一层对应型号压板，压板为圆环状，压板内圆直径大于对应型号盖板的浇口凸台外缘，压板外圆的直径大于盖板的直径，压板边缘设置多个开有螺栓槽的凸出部，每个螺栓槽与所述离心机底盘上的螺栓孔对应，并用锁紧螺栓将对应的底盘螺栓孔和压板螺栓槽锁紧。通常情况下，都是通过压板上的垫套用螺帽将锁紧螺栓和压板锁紧。传统方法设计的锁紧装置只是针对安装在铸型本身的螺钉及螺栓进行强度校核，而不是针对如专利号为201210256878.2的专利所述的立式离心铸造机的铸型及铸型锁紧结构中位于铸型之外的锁紧螺栓与压板进行强度校核；传统校核方法只是以被损害部件在高温条件下的屈服强度作为强度校核依据，传统校核方法只是在发生安全事故后对损害部件进行事后鉴定，无法防止顶喷事故的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过在铸型设计阶段对铸型锁紧结构进行强度校核，提供一种防止盖板被掀起，从而发生高温金属液顶喷事故的立式离心铸造机铸型锁紧结构的强度校核方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种立式离心铸造机铸型锁紧结构的强度校核方法，对锁紧结构的锁紧螺栓进行强度校核，

1）、铸型没有破碎的状态下，当

时，拉应力对锁紧螺栓没有产生破坏。

式中：σ₁为锁紧螺栓受到的拉应力，Pa；[σ₁]为锁紧螺栓在高温下的许用应力，Pa；ρ_液钢为金属液的密度，kg/m³；n为铸型转速，rpm；R为铸件外圆半径，m；r₀为铸件内圆半径，m；M_盖板为盖板的质量，kg；M_压板为压板的质量，kg；M为所选定压板的锁紧螺栓数量；S_螺栓为单根锁紧螺栓的有效面积。

2）铸型碎块冲击或剪切锁紧螺栓的状态下，当产生铸型碎裂的情况，液体金属及铸型碎块产生侧飞，质量为ΔM_铸型的铸型碎块，以ΔM_铸型Rω²的力对锁紧螺栓进行冲击或剪切，但这个力的大小无法确定，这种情况下，采用拉应力来代替弯应力或剪切应力，通过取较大的安全系数来进行强度校核。锁紧螺栓受到冲击或剪切时，材料的许用应力=极限破坏应力σ_u/安全系数K，对于脆性材料，σ_u取σ_b，对于塑性材料，σ_u取σ0..2，K为安全系数，K=9～11。对锁紧螺栓的强度校核公式为：当

时，冲击应力对锁紧螺栓没有产生破坏。

式中：σ_u为锁紧螺栓材料的极限破坏应力，Pa；对于塑性材料σ_u取σ_0.2。K为安全系数，K=9～11。

3）、铸型破碎后高温金属液冲刷锁紧螺栓的状态下，当

时，高温金属液导致部分锁紧螺栓失效而不会产生顶喷事故。

式中：[σ₁]为锁紧螺栓在高温下的许用应力，Pa。

以上状态3）是对状态1)的强化，表示在均匀分布条件下只用正常状态下三分之一数量的锁紧螺栓就能满足状态1)受力锁紧的功能。状态2)和状态3)的强度校核必须同时得到满足，若不能同时得到满足，则应考虑增加锁紧螺栓数量、增大锁紧螺栓的有效面积S_螺栓以及选用高温力学性能更好的螺栓材料。

还对所述锁紧结构的压板进行强度校核：

1)、对压板受到垫套剪应力进行校核，当

时，剪应力对压板没有产生破坏。