【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柴油机生产，具体涉及一种船用中速柴油机机身铁液充型系统。
技术介绍
1、船用中速柴油机主要用于船舶的主动力或辅助发电，同时用于核电机组应急发电、陆地固定发电以及移动电站。
2、柴油机是船舶的重要组成部分之一，柴油机的性能直接影响着船舶的性能和安全，而作为柴油机主体部件的机身，更是保证柴油机正常工作的前提。而柴油机机身多为铸件，质量要求很高。机身的缸孔、主轴承螺栓孔、主轴瓦面、横向螺栓孔、缸盖螺栓孔、底脚板等部位均存在较厚大的热节，容易产生铸造缩孔、缩松缺陷，影响柴油机的装配和使用功能。因此，在铸造过程中必须设计更加合理的铸造工艺，而铁液充型系统在铸件生产中具有十分重要的地位。
3、铁液充型系统是引导液态金属进入型腔的一系列通道的总称，是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。而液态金属的充型能力受金属的流动性、铸型的性质、浇注条件、铸件结构等方面因素的影响，是各种因素的综合反映。在一定的浇注条件下，金属液的充型能力与它在型腔中的平均流速v及从它进入型腔直到停止流动为止的时间t密切相关。合适的流速v和浇注时间t是保证铸型充填良好的基本条件。所以在工艺设计时要综合考虑金属的流动性、铸型的性质、浇注条件及铸件结构等综合影响的基础上，进行合理的铁液充型系统设计。
4、一般中速柴油机机身铁液充型系统设计根据机身铸件结构和复杂程度有很大不同，对于直列机身一般采用立式和卧式两种方案；而对于v型机身一般采用底注式浇注和阶梯式浇注。合理的铁液充型系统将保证金属液有足够的能量来克服在充型过程中所
5、针对不同柴油机机身，铁液充型系统设计对机身质量具有关键的影响作用，铁液充型系统设置不当，直接导致机身在关键部位例如凸轮轴孔、缸孔下沿、曲轴孔产生冲砂、夹砂、胀管孔夹渣、夹杂等多种铸造缺陷，严重会使铸件报废。因此，根据机身结构和技术要求必须设计更加合理的铁液充型系统，对提高铸件质量及降低生产成本具有重要意义。
6、现基于x52项目的研制和生产任务，需要实现mpv柴油机机身的国产化。该型柴油机机身轮廓尺寸紧凑，整体壁厚薄，局部壁厚相差悬殊，内外部结构复杂，浇注重量约8t。机身致密度要求高，关键部位需进行射线检查，在曲轴、凸轮轴、缸孔面不允许存在铸造缺陷，浇注过程中即要保证铁水平稳充型，又要避免充型时间过长，对铸造工艺设计比较严格，尤其是铁液充型系统的设计非常重要。而现有类似的柴油机机身，由于铁液充型系统设计不尽充分合理，铁水充型不够平稳，有卷气、冲砂等问题，经常在机身下缸孔的下沿、主轴承孔、凸轮轴孔存在夹杂缺陷。为了保证该型柴油机机身质量，在充分认识和掌握铁液充型系统的普遍规律的基础上，针对mpv机身的具体条件，就需要提出一种针对mpv柴油机机身的全新的铁液充型系统。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题：提供一种船用中速柴油机机身铁液充型系统，本专利技术目的在于克服现有技术中的问题，针对mpv柴油机机身提出新设计，通过内浇道的合理引入位置和尺寸大小提高铁水充型平稳度降低紊流带来的二次氧化夹渣风险，通过可控闭合的定量浇口杯和可避渣的铁液充型系统设计提高充型铁水品质，降低机身关键部位夹杂缺陷，解决柴油机机身在缸孔面、曲轴孔、凸轮轴孔以往存在的夹杂缺陷，确保该型机身的成功研制，并为后续柴油机机身铁液充型系统的设计和改进提供一定的基础。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案：
3、船用中速柴油机机身铁液充型系统，该所述柴油机机身充型时使铸型气缸面朝下，所述柴油机机身铁液充型系统采用开放底注式铁液充型系统，包括依次连接的浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道；
4、所述内浇道与内浇口连接，所述内浇口设于铸型上朝下的气缸缸孔边缘位置且与铸型内腔连通；
5、所述直浇道、横浇道、内浇道三个单元截面积比例采用∑f直:∑f横:∑f内＝1:2:2，结合充型时间和液面上升速度，使内浇道的铁水流速控制在≤100cm/s；
6、所述浇口杯采用带拔塞机构的定量浇口杯。
7、对上述方案的进一步限定，所述直浇道的截面积计算公式为：
8、
9、其中，g—浇注浇注重量
10、μ—流速系数，取0.46
11、浇注时间t其中s1为系数，取1.9，δ为铸件主要部分壁厚；
12、金属液面上升速度复核：
13、v上升＝c/t，c为铸件高度，t为浇注时间；
14、达到符合铁水上升速度的要求，v上升为10～20mm/s；
15、平均静压头其中的c为铸件高度，h0为金属液的静压头；
16、所述横浇道和内浇道的截面积根据三个单元截面积比例关系计算。
17、对上述方案的进一步限定，所述内浇道进口搭接在横浇道的高度方向的中间偏下位置。
18、对上述方案的进一步限定，所述直浇道采用变直径直浇道。
19、对上述方案的进一步限定，所述浇口杯包括浇口杯主体，所述浇口杯主体底部设有出液口，所述浇口杯主体内部设有对出液口关闭和开启的拔塞，所述拔塞下端头为球面结构。
20、对上述方案的进一步限定，所述直浇道、横浇道、内浇道均采用相应规格的陶瓷管制成。
21、对上述方案的进一步限定，所述柴油机机身为mpv型柴油机机身。
22、本专利技术与现有技术相比的优点：
23、1、本方案的铸造工艺采用气缸面向下，采用底注式铁液充型系统，通过对充型系统的结构布置以及控制金属液充填铸型的速度及充满铸型所需要的时间，实现铁水充型平稳，对型、芯冲击小，金属氧化小，有利于型腔内气体排出；减少了铁水紊流，避免紊流和对铸型的冲刷，有利于球铁件的自补缩，减少了机身缩孔缩松，夹砂夹渣等现象；
24、2、本方案能够使金属液进入型腔时线速度不会过高，避免飞溅、冲刷型壁或砂型；保证型内金属液面有足够的上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、冷隔等缺陷；
25、3、本方案通过定量浇口杯中的第一次避渣功能，并结合在与浇口杯连接部位设计具有避渣能力的变直径直浇道，通过直浇道直径控制金属液流速和流量，达到充型平稳和控制內浇道出口流速，实现直浇道第二次避渣，从而能够很好的防止熔渣进入铸型产生夹渣缺陷；
26、4、本方案能够控制铸件凝固时的温度分布，减少或消除铸件产生缩孔、缩松、裂纹和变形等缺陷。
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1.船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：该所述柴油机机身充型时气缸面朝下，所述柴油机机身铁液充型系统采用开放底注式铁液充型系统，包括依次连接的浇口杯(1)、直浇道(2)、横浇道(3)、内浇道(4)；
2.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述直浇道(2)的截面积计算公式为：
3.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述内浇道(4)进口搭接在横浇道(3)的高度方向的中间偏下位置。
4.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述直浇道(2)采用变直径直浇道。
5.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述浇口杯(1)包括浇口杯主体(1-1)，所述浇口杯主体(1-1)底部设有出液口(1-2)，所述浇口杯主体(1-1)内部设有对出液口(1-2)关闭和开启的拔塞(1-3)，所述拔塞(1-3)下端头为球面结构。
6.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述直浇道(2)、横浇道(3)、内浇道
7.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述柴油机机身为MPV型柴油机机身。
...【技术特征摘要】
1.船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：该所述柴油机机身充型时气缸面朝下，所述柴油机机身铁液充型系统采用开放底注式铁液充型系统，包括依次连接的浇口杯(1)、直浇道(2)、横浇道(3)、内浇道(4)；
2.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述直浇道(2)的截面积计算公式为：
3.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述内浇道(4)进口搭接在横浇道(3)的高度方向的中间偏下位置。
4.根据权利要求1所述的船用中速柴油机机身铁液充型系统，其特征在于：所述直浇道(2)采用变...
【专利技术属性】
技术研发人员：张长春，郭敏，陈晓龙，
申请(专利权)人：陕西柴油机重工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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