专利名称：立式离心浇铸机的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造生产领域，更准确地说，涉及制作大型制品的立式离心浇铸机。
本发明最适用于制造大型多层制品，也适用于制造轧辊、轴承座圈、大直径的筒体、船用发动机的轴、管道、轮箍等。
本发明的基本任务是创造一种立式离心浇铸机，其中，夹紧铸模的部件的构造设计成能使铸模在旋转时自动定心，而与其外形尺寸和转速无关，这样就能降低机器的振动程度，提高机器的耐用性，提高铸件的质量和生产率。
在现有的立式离心浇铸机中，铸模支承在限定其旋转时的空间位置的滚子上。
在浇铸机工作时，总是有铸模和铸件的静态或动态的不平衡，这是制造铸模时或者铸件收缩所造成的。这就使得浇铸机会产生强烈的振动，工作不稳定，特别是在高转速时。如果为了降低铸模本身的振动频率而降低滚子的刚度，将使机器的结构大大地复杂化，而且由于滚子产生很大的静力变形而妨碍了机器的运转。
按照传统方式制造的浇铸机还需要巨大的基础，因为铸模的不平衡力是直接传给基础的。
就其实质与达到的效果而言，最接近的现有技术是SU.A.1061919所提出的立式离心浇铸机，它包括框架;铸模;与框架刚性地牢固连接、并且带有球形轴承部件和夹紧铸模的夹具的支承板;转动铸模的驱动装置;浇注装置和装在支承板上的缓冲装置。
这种机器的主要缺点是把支承板刚性地固定在框架上，和用球形轴承把铸模安装在支承板上。支承板与铸模的这种固定方式不能保证铸模自动定心，特别是当以高速旋转时，因为铸模不具备六个自由度。球形轴承只能保证铸模可以在空间绕三根座标轴转动，但却不能保证它沿这三根轴作直线位移。因此，铸模的自由端将作角振动，这种振动取决于铸模与铸件的尺寸、转速、球形轴承的尺寸等因素。因此，必须精细地平衡铸模，而这是既费钱又费事的工作，并且还必须减薄铸模的壁厚以降低不平衡的程度。铸模的壁薄了，就必须冷却铸模，这样既使机器复杂化了，而且还要支付额外的费用。
由于需要减震装置，使得铸模难于在空间自动定心，并且当减震装置与铸模碰撞时，会产生使人恼火的附加力。
支承板刚性地支承在框架上就必须加大基础的尺寸。因为铸模的静、动不平衡所产生的力都直接传给基础。这种固定方式将使安装与取出铸模的非生产工时增加，并且还必须拆开整个机器。
在上述浇铸机中，使铸模旋转的驱动装置中的从动件布置在铸模上，而主动件布置在框架上，这就要求使用万向节轴，而在强振动、大倾斜角、高速度及重载荷条件下，万向节轴的寿命是不长的。
本发明的基本任务是创造一种立式离心浇铸机，这种浇铸机中夹紧铸模的部件的构造设计成能在旋转过程中自动定心，而与其外形及转速无关，这样就可减小机器的振动，提高其寿命，提高铸件的质量和生产率。
所提出的任务用下述方法解决在具有框架、铸模、带有轴承部件和夹紧铸模的夹具的支承板、转动铸模的驱动装置及位于铸模上方的浇注装置的离心浇铸机中，按照本发明，带有轴承部件、夹紧铸模的夹具、铸模、以及至少是转动铸模的驱动装置的从动件的支承板，是用柔韧的弹性拉索悬挂在框架上的。
采用这种结构保证铸模有6个自由度，并且在旋转时能自动定心。这样就能提高铸模旋转的稳定性，极大地降低振动和噪音，可以在高重力比条件下制造铸件，从而提高铸件的质量。在所述的浇铸机中，实现铸模自动定心使得无需平衡铸模，也无需对其外表面进行特别精细的加工。
取消平衡铸模的工序，就可以加厚铸模壁，因而不需要冷却。结果减少了浇铸机的金属用量，而且不需要巨大的基础，因为不是刚性支承，铸模的不平衡力不再传给基础。
柔韧的弹性拉索的长度做成可调的，以便在安装与调整机器时保证拉索必需的初始长度，以及使支承板保持水平。拉索的长度根据铸模的长度来调节，铸模越长，拉索的初始长度越短，以保证旋转时的稳定性。支承板安装成水平位置可提高铸模旋转的稳定性与铸件的质量，并能减小空心铸件厚度的不均匀度。
在所提供的浇铸机中，框架由垂直立柱和传动车架构成，立柱安装在车架上，而拉索则连接在立柱上，同时，在支承板与立柱之间有间距。
间距的存在可以保证机器在起动与制动时可靠地工作，即，能避免在通过共振时期时支承板与框架的碰撞。
在立式离心浇铸机上，可在框架上安装使支承板垂直位移的驱动装置，而使铸模旋转的驱动装置则安装在支承板上。
这将使得第一，简化了转动铸模的驱动机构，因为取消了联结主动件和从动件的中间传动件;第二，也不需要为安装和取出铸模用的附加提升装置，因为此时使支承板垂直位移的驱动机构可以完成此项操作。浇铸机的支承板上制出安装浇注装置的漏斗形孔。这样就便于向铸模注入液态金属金属能靠重力自上向下流入，简化了浇注装置的结构。
根据本发明的一个实施方案，夹紧铸模的夹具包括夹持器，每个夹爪由铰接的两个零件构成;包围着夹持器下部并支承在它的凸肩上的止动环和止动环提升装置;并且，夹持器的夹爪是这样设计的，即它们的重心都从铰接头的轴线向铸模的轴线方向偏移。这种结构的夹持器能使铸模在机器上快速安装与取出，从而促进生产率的提高。
止动环提升装置可安装在支承板上，通过轴承与止动环铰接。这就提高了机器的可靠程度，因为在铸模旋转过程中，借助于止动环提升装置保证了夹持器始终夹紧铸模。
将铸模夹紧在轴承部件上的夹具可以做成套筒的形状，套筒的下部有园锥形的卡爪，而在铸模上也制有与套筒上的园锥形卡爪相贴合的、相应的锥状卡爪，同时，铸模上的卡爪与套筒上的卡爪相互间隔开的距离大于卡爪的宽度。这种结构的夹具能实现在机器上简单而快速地安装与取出铸模。
也可以在铸模下面设置与铸模同轴线的附加旋转支座，该支座在铸模开始旋转的最初时刻起作用。这将使第一，由于铸模的自由端被附加支座所控制，减小了铸模开始旋转时的振动;第二，减小了主驱动装置的功率与尺寸，从而提高了机械效率。
也可以把旋转铸模的驱动装置布置在铸模下方，并与之同轴线，该装置用悬杆与支承板联结，悬杆的长度可变，并且能绕其自身的垂直轴线转动。此时，驱动装置的从动件设置在铸模底部。这样，可减小浇注大直径工件的机器的外形尺寸，因为此时驱动装置的外形尺寸与浇注装置的尺寸无关。
按照另一个实施方案，支承板制成杯形，铸模放在杯子里，和杯子之间有间隔，而在铸模底部安装与铸模同轴线的、带有夹紧铸模的夹具的轴承部件和转动铸模的驱动装置。这样，由于从动件和把铸模夹紧在轴承部件上的夹具结合在一起，简化了机器的驱动装置，轴承部件的受热也减少了，因为它不和浇注装置接触了，而且，由于减小了浇注装置必要的长度，机器的外形尺寸也缩小了。
支承板制成杯形，铸模安放在它中间，中间有间隔，这样还提高了机器的安全性，因为支承板同时起保护外壳的作用。
可以在支承板上对称于铸模的垂直轴线设置能产生频率等于支承板垂直振动固有频率的振动源。这样就能使带有铸模的支承板在通过其共振频率区的时候产生垂直振动，从而减小其共振角振动的振幅。
在振源所产生的垂直振动频率与悬挂于柔韧的弹性拉索上的支承板的固有垂直振动频率相等的条件下，可以降低振源的功率。
因此，在所提出的立式离心浇铸机中，可保证铸模自动定心而与其外形尺寸及转速无关，从而降低了振动程度，提高了铸件质量。
下面，参照附图，通过对本发明实施例的详细描述来阐明本发明，其中
图1是按照本发明的立式离心浇铸机的总图;
图2也是图1那样的总图，但铸模在轴承部件上的夹紧装置是另一种方案;
图3也是图1那样的总图，但铸模的夹紧装置又是另一种方案;
图4是图3中的Ⅳ-Ⅳ剖面图;
图5也是图1那样的总图，但转动铸模的驱动装置是另一种方案;
图6也是图1那样的总图，但有附加的铸模驱动支承;
图7也是图1那样的总图，但支承板是另一种方案;
图8也是图1那样的总图，但在支承板上安装有振源。
立式离心浇铸机包括框架1(图1)、带轴承部件3的支承板2、铸模4、转动铸模的驱动装置5及任何一种公知结构的向铸模4中浇注金属的浇注装置6。
上面装有轴承部件3、铸模4及转动铸模的驱动装置5的从动件7的支承板2，借助于几根柔韧的弹性拉索8，例如钢绳、缆索、链条等，悬挂在框架1上，拉索通过弹簧固定在支承板2上，拉索上还装有公知的调节器，例如双向螺旋张紧器(图2)，以便在机器的安装与调整过程中调节拉索8的长度。
框架1安装在铸坑A上，可以是固定的，也可以做成可移动的，例如做成传送台架9的形式，上面安装垂直的立柱10。在垂直立柱10之间设置悬挂在柔韧的弹性拉索8上的支承板2，它与立柱的间隔为11，如图1～8所示。
轴承部件3与驱动装置5的从动件7布置在支承板2上，位于铸模4的上方，并与铸模同轴线，同时，在支承板2上还有支承轴承部件3内环的挡块12。轴承部件3的外环压入作为驱动装置的从动件7的齿轮中。支承板上开有漏斗形孔13，孔内安装浇注装置的漏斗6。驱动装置5的主动件-齿轮14与从动件7始终处于啮合状态，驱动装置可以是电动机，安装在支承板2上，如图1所示。传动装置5与主动件可安装在框架1上，此时，从动件与主动件之间用众所周知的中介元件，例如，传递旋转运动的万向节轴来连接，图中未示出该元件。
轴承部件3上有夹紧铸模4的夹具B，夹具的结构可以是各种各样的。按照图1所示的方案，夹具B包括由两个相互用铰链15连接的零件16、17组成的夹持器;止动环18和提升止动环18的装置19。夹持器的下部零件17由止动环18所包围，而上部零件16则固定连接在从动件7上。夹持器的下部零件17制成弯曲的形状，使得各零件的重心自铰链15的轴线向铸模4的轴线移动，以便使下部零件17能自动离开铸模4。在夹持器下部零件17上制出伸入铸模的环形槽21内的支架20和支承止动环18的凸肩22。
提升止动环18的装置19可以是液压缸，它设在铸模4的两侧，固定在传送台架9上。液压缸的活塞杆23上装有支板24，支板的原始位置低于止动环18，如图1所示。
按照图2中所示的另一个方案，提升止动环18的装置19的液压缸可固定在支承板2上。此时，支板24铰接在活塞杆23上，并通过轴承25和中间环26与止动环18连接。轴承25安装在止动环18上，其外座圈与中间环26连接。
按照图3、4中所示的方案，用于把铸模4固定在轴承部件3上的夹具B制成套筒27的形状，在套筒下部做出园锥形的卡爪28，而在铸模4上则做出与套筒27上的园锥形卡爪28相配的对应的园锥形卡爪29。同时，铸模4与套筒27上的卡爪28、29之间的距离大于卡爪28、29的宽度，以便于在机器上快速安装和取出铸模。
为了提升与放下铸模，悬挂在柔韧的拉索8上的支承板2与布置在支承板上的轴承部件3，和铸模4安装在一起，能产生垂直位移。这样就可以用安装在浇铸机框架1上的驱动装置30在垂直方向移动支承板2(图1～8)。同时，为简化机器的结构，转动铸模的驱动装置5必须装在支承板2上。
驱动装置30可以做成不同的结构形式，例如，可以是安装在立柱10上的公知结构的电动绞盘，并且，弹性拉索8的一端固定在电动绞盘的滚筒上且缠绕在滚筒上，而另一端则以任何公知方式固定在支承板2上。
图3中示出了一种垂直移动支承板2的气缸式驱动装置30，汽缸的外壳就是立柱10。
立式离心浇铸机的工作过程如下在开始工作之前，先借助于任何已知的机构把悬挂在拉索8上的支承板2调整到水平位置。
将铸模4安置在铸坑A中。传送台架9移近铸坑A并使铸模位于支承板2上漏斗形孔的下方。启动液压缸19，其活塞杆23向上移动，用它的支板24(或图2中的环26)提起止动环18。夹持器的下部零件17在自身重力作用下(因为其重心自铰链15向铸模4的轴线偏移)绕铰链15转动并张开。然后，借助于驱动装置30，将悬挂在柔韧的弹性拉索8上的支承板2放下来，直至夹持器的下部零件17正对着铸模4的环形槽21停下来。然后用液压缸19把止动环18放下来，放在凸肩22上，使零件17绕铰链15转动，于是支架20进入槽21中并夹住铸模4。图2中，液压缸19通过中间环26与轴承25移动止动环18。在止动环移动零件17的过程中，夹持器的支架20进入铸模4的槽21中。在支承板2的漏斗形孔13中装入浇注装置6的漏斗。
用传动装置30缩短拉索8的长度，于是支承板2与铸模4一起提起。然后，开动转动铸模4的驱动装置5，通过主动件14、从动件7和夹持器使铸模4转动。
随着驱动装置5的转速的提高，铸模4就自动定心，然后通过铸模4上的浇注装置6注入液态金属。
因为支承板2连同转动的铸模4和向其中注入的金属都是悬挂在柔韧的弹性拉索8上的，故铸模4能在空间自动定心，即，在旋转中的每一瞬间，铸模和注入的金属的几何轴线都力图与惯性轴线重合，由此减小了铸模的振动，提高了铸件金属成型的质量，降低了整机的振动程度。
待铸件结晶完毕，关掉驱动装置5，用驱动装置30重新把铸模4安放在铸坑A的底部。液压缸19提起止动环18，夹持器的零件松开，放开铸模4。以后再用驱动装置30重新将支承板2连同夹持器一起提起，机器移动到另外的铸坑上，重复上述过程。
当把铸模固定在轴承部件3上的夹具B做成如图3、4所示时，夹住铸模的方式如下。用驱动装置5使套筒27转动，使得卡爪28位于铸模上的卡爪29的间隙中。然后，用驱动装置30放下支承板2，再用驱动装置5转动套筒27，使卡爪28转到卡爪29的下面。然后，用驱动装置30向上提起支承板2，于是卡爪28的配合面与卡爪29的配合面接触。
在铸模安放到铸坑底部之后，按相反的顺序卸开卡爪28与29。
转动铸模的驱动装置5，例如图5中的电动机，也可以安装在铸模4的下面，并与之同轴线，并且借助于悬杆31固定在支承板2上，悬杆的长度可以改变，即，它由一件插入另一件的两个零件32a、32B所组成，并且能绕自身的垂直轴线转动。悬杆的下部零件32B上固定一根悬臂33，悬臂上安装电动机(驱动装置5)。电动机5的主动件14嵌入铸模4的底板35上制出的相应的凹坑34中，这时，底板35就是驱动装置的从动件7。
为了使悬杆31的零件32a、32B能伸缩，可以使用任何一种公知的驱动装置，例如，可以把悬杆的上部零件32a做成汽缸或液压缸的外壳，与气动或液压管路相通，而该汽缸或液压缸的活塞杆则是悬杆31的下部零件32B。为使悬杆31绕其垂直轴线转动，可采用任何公知的驱动装置33来实现，例如，可以用装在支承板2上的电动机。
当驱动装置5采用这种方案时，立式离心浇铸机的工作过程亦如上述，并且在铸模离开铸坑底之后，用驱动装置33转动带有驱动装置5的悬杆31，直到驱动装置5的从动件14转到铸模4的凹坑34的下方，并与铸模同轴线。然后，启动汽动或液压缸的零件32a，提起悬杆31，使主动件14进入凹坑34中，再启动驱动装置5，使铸模旋转。
铸模4中的铸件结束其结晶过程之后，按相反的顺序把驱动装置5和铸模分开。
为了提高在铸模4中铸造大型制件的机械效率与更合理地利用转动铸模的驱动装置5的功率(图6)，可在铸模4的下方设置一个安装在小功率电动机37的轴上的附加传动碗状支座36。
电动机37则安装在铸坑A底面的框架38上。
碗状支座36支承在装在框架38上的滚子39上，它与铸模4底部的凸台40配合，以减小铸模开始旋转时的振动，并减小主驱动装置5所需要的功率与尺寸。根据所采用的接通驱动装置5和37的电路，两个驱动装置可以同时启动，也可以顺序起动。
按照这种方案制造的浇铸机也按上述方式工作。但是在开始工作之前，铸模4不是安放在铸坑底上(如图1～5中的方案)而是放在支座36上。
在这种方案中，在铸模4同主驱动装置5夹紧在一起之后，或在此之前，启动电动机37，使铸模4开始旋转并加快转速。然后由驱动装置30提升带有铸模4的支承板2。于是铸模被提升到支座6的上方，然后以任何已知的方式关掉驱动装置37。
这种结构的机器，由于铸模的自由端支承在支座36上，所以能降低铸模4在开始转动时的振动程度，并且能减小转动铸模的主驱动装置5的功率，归根结底，提高了机器总的机械效率。
图7中所示的立式离心浇铸机适用于制造直径大、高度低的铸件。在这个方案中，支承板2制成杯形件41的形状，铸模4则安排在它中间，中间有间隔42。杯形件41有盖43，盖上有漏斗形孔13，孔中装着浇注装置6的漏斗。在杯形件41的底面44上，安装着与铸模4同轴线的轴承部件3，将铸模4夹紧在部件3上的、做成园锥形的碗状夹具B和位于底面44上的凹坑45中的、转动铸模的驱动装置5。
这种离心浇铸机也按前述方式工作，所不同的只是在把铸模安装在支承板2(杯形件41)上或从中取出时，要用某种公知的起重设备把盖43打开，并且，铸模4是用本身底部的凸台在夹具B上定心的。
图8所示的立式离心浇铸机中，为了降低悬挂在柔韧的弹性拉索8上的支承板2、铸模4、转动铸模的驱动装置5的角共振的振幅，装有两个旋转方向相反的振源47。
振源47对称于铸模4的垂直轴线0-0，安装在支承板2上，它可以是任何公知的结构。并且，所采用的是产生垂直振动的振源，其频率等于支承板2的垂直振动固有频率，这个频率可用通常的工程计算方法，根据弹性拉索8的刚度、支承板2和铸模4的质量来确定。
振源47通过装在减震器49上的底板48安装在支承板2上。
在铸模的加速与制动过程中，因振源47的运转而引起的支承板2和铸模4的垂直振动压倒了铸模4所产生的角共振。使支承板2的垂直振动固有频率与振源47所产生的振动频率重合，就可以降低振源的功率。
权利要求
1.一种立式离心浇铸机，它包括框架(1)、金属铸模(4)带有轴承部件(3)和夹紧铸模的夹具(B)的支承板(2)、转动铸模的驱动装置(5)和位于铸模(4)上方的浇注装置(6)，其特征在于带有轴承部件(3)、夹紧铸模的夹具(B)、以及至少还有转动铸模的驱动装置(5)的从动件(7)的支承板(2)，是借助于柔韧的弹性拉索(8)悬挂在框架(1)上的。
2.如权利要求1所述的立式离心浇铸机，其特征在于柔韧的弹性拉索(8)的长度是可以调节的。
3.如权利要求1所述的立式离心浇铸机，其特征在于框架(1)由垂直立柱(10)和传送台架(9)构成，垂直立柱(10)固定在传送台架(9)上，系有支承板(2)的柔韧的拉索(8)连接在立柱上，同时，在支承板(2)与垂直立柱(10)之间隔开间隔(11)。
4.如权利要求1或3所述的立式离心浇铸机，其特征在于它配备有装在框架(1)上的、在垂直方向移动支承板(2)的驱动装置(30)，并且转动铸模的驱动装置(5)安装在支承板(2)上。
5.如权利要求1所述的立式离心浇铸机，其特征在于在支承板(2)上有安装浇注装置(6)的漏斗形孔(13)。
6.如权利要求1所述的立式离心浇铸机，其特征在于夹紧铸模的夹具(B)包括由铰接的两个零件(16、17)所组成的夹持器;包围着夹持器下部零件(17)，并由该零件的凸肩(22)所支承的止动环(18);以及提升止动环(18)的装置(19);同时，每个夹持器的下部零件(17)的重心都从铰链(15)的轴线向铸模(4)的轴线偏移。
7.如权利要求6所述的立式离心浇铸机，其特征在于止动环的提升装置(19)安装在支承板(2)上，并通过轴承(25)与止动环(18)铰接在一起。
8.如权利要求1所述的立式离心浇铸机，其特征在于将铸模夹紧在轴承部件(3)上的夹具(B)制成套筒(27)的形状，在其下部做出园锥形的卡爪(28)，而在铸模(4)上制出与套筒(27)上的园锥形卡爪(28)相配的园锥形卡爪(29)，同时，铸模(4)和套筒(27)上的卡爪(28、29)彼此之间的距离比卡爪本身的宽度大。
9.如权利要求1或4所述的立式离心浇铸机，其特征在于在铸模(4)的下面安装有与铸模同轴线的、在开始旋转的时刻驱动铸模(4)旋转的附加传动支座(36)。
10.如权利要求1或4所述的立式离心浇铸机，其特征在于转动铸模的驱动装置(5)布置在铸模(4)下面，与铸模同轴线，并用悬杆(31)安装在支承板(2)上，悬杆的长度可以改变，并能绕自身的垂直轴线转动，并且驱动装置(5)的从动件就是铸模的底板(35)。
11.如权利要求1所述的立式离心浇铸机，其特征在于支承板(2)制成杯形件(41)的形状，铸模(4)就布置在它里面，中间隔开间隔，而轴承部件(3)、夹紧铸模的夹具(B)和转动铸模的驱动装置(5)都安装在杯形件(41)的底部，且与铸模(4)同轴线。
12.如权利要求1或11所述的立式离心浇铸机，其特征在于在支承板(2)上，对称于铸模(4)的垂直轴线装有振动源(47)，它能产生频率等于支承板(2)的固有垂直振动频率的垂直振动。
全文摘要
在立式离心浇铸机的框架(1)上，用柔韧的弹性拉索(8)悬挂带有铸模(4)的支承板(2)、轴承部件(3)、夹紧铸模的夹具(B)以及到少还有转动铸模的驱动装置(5)的从动件(7)。柔韧的弹性拉索(8)的长度可以调节。框架(1)由垂直立柱(10)和传送台架(9)构成，柔韧的弹性拉索(8)就固定在立柱上。
文档编号B22D13/02GK1035628SQ89100829
公开日1989年9月20日 申请日期1989年1月5日 优先权日1988年1月6日
发明者彼得·亚历克山维奇·柴利波金, 维克多·葛里高列维奇·尤尔琼金, 布罗尼斯拉夫·迈切斯拉弗维奇·克列姆科夫斯基, 米哈尔·尤斯弟诺维奇·詹姆佐夫, 亚历山大·伊万诺维·帕特赛尔, 阿纳多列·阿历克山维奇·卢辛帕, 弗拉基米尔·米洛斯拉弗维奇·帕沙尔斯基, 基米特, 布罗尼斯拉弗维奇·克里姆科夫斯基, 亚历山大·费利克索维奇·麦列特斯基, 阿纳多列·瓦西里耶维奇·拉夫里恩科, 弗拉基米尔·菲利波维奇·依万琴科, 弗拉基米尔·弗尔迪马, 洛维奇·拉格兹迪恩希, 尼古拉依·米哈依洛维, 波塔波夫 申请人:科学生产机械化联合公司