Расчёт литниковой системы

Расход прежде площади

Литниковую систему рассчитывают для подачи заданного объёма за выбранное время. Начальная гидравлическая оценка не определяет температуру заливки, охлаждение тонких стенок или питание при затвердевании. Эти условия устанавливают для конкретных сплава, формы и изделия. Прибыли и каналы включают в баланс массы; затем проверяют, действительно ли весь этот объём проходит через рассматриваемое сечение.

Полностью заданный условный пример

Вход	Значение	Условие
Корпус	18 кг	Одна отливка
Каналы и прибыли	3 и 4 кг	В модели проходят через ограничитель
Плотность ρ	7000 кг/м³	Условная плотность жидкого металла
Время τ	10 с	Задано, тепловым расчётом здесь не подтверждено
Напор H	0,200 м	Постоянная эффективная разность уровней
Коэффициент μ	0,70	Условно включает потери системы
Ускорение g	9,81 м/с²	Гравитационное заполнение

Масса G=18+3+4=25 кг=25 000 г. Плотность 7000 кг/м³ соответствует 7 г/см³. Объём G/ρ=0,00357143 м³=3,57143 л. Средний массовый расход равен 2,5 кг/с, объёмный Q=25/(7000 × 10)=0,000357143 м³/с=0,357143 л/с. Граммы с плотностью в кг/м³ без перевода увеличили бы результат в тысячу раз.

Ограничивающее сечение и реальные размеры

Из Q=μ A √(2gH) получаем A=Q/[μ √(2gH)]. Идеальная скорость √(2 × 9,81 × 0,200)=1,980909 м/с; произведение μv=1,386636 м/с. Тогда A=0,000257561 м²=257,561 мм². Это площадь гидравлического ограничителя, а не автоматически суммарная площадь входов в отливку.

Для проверки геометрии выберем четыре прямоугольных входа 8 × 8 мм: суммарная площадь 256 мм². Если они ограничивают поток, при тех же H и μ расход равен 0,000354979 м³/с, время — 10,061 с. Размеры входов выбраны только для расчёта. При равномерном разделении расхода средняя скорость во входах будет около 1,387 м/с. Стояк, распределительные каналы и фильтр должны пропустить этот расход; их площади и потери проверяют отдельно. Одного отношения площадей недостаточно для проверки всех элементов.

Чувствительность

Изменение	Площадь при прежнем требуемом расходе
H=0,10 м	364,246 мм², увеличение в √2 раза
μ=0,50	360,585 мм², увеличение в 1,4 раза
τ=12 с	214,634 мм²

Границы модели

Приняты несжимаемый расплав, квазистационарное течение, постоянный напор и заполненные каналы. В форме поверхность поднимается, уровень чаши меняется, действуют повороты, фильтр и сопротивление газа. Нельзя вычитать одни потери из напора и повторно учитывать их в коэффициенте. При переменном напоре расход рассчитывают по времени и интегрируют объём; единственная средняя высота требует обоснования. Высота стояка сама по себе не равна доступному напору на всех стадиях.

После выбора сечений проверяют распределение между входами, скорости Q/A, аспирацию стояка, удаление воздуха и заполнение последних тонких участков. Питание усадки проектируют отдельно. Гидравлическая формула не устанавливает безопасный уровень турбулентности или допустимую температуру. Производственный расчёт подтверждают данными конкретной технологии и моделированием либо измеренными заливками. Универсальное отношение площадей без порядка элементов и условий заполнения не задаёт работоспособную систему.